船舶管系毕业设计论文范文免费预览.doc
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1、船舶管系放样工艺设计摘 要 在船舶建造中,工程最大的是船体建造,其次是船舶管系制造和安装。据统计,管系的加工与安装所耗费的工时,约占整个造船工程的1215。以往,设计部门从事管系原理图和管系布置图的设计,只提供管系的大致走向。而管系的确切走向、管子的制造与安装,由生产部门在船体合拢、设备定位后进行。管子的制造则按“样棒弯管”法进行。这种方法不仅使管子的制造与管路安装质量差、劳动强度大、造船周期长,且不利于实现管系的“预制预装”。为了缩短造船周期,提高造船质量,做出船东满意的船舶,单从船舶管系制造这个角度讲,必须改革落后的“管子制造现场取样法”,出现了船舶管系放样。SummaryIn ship
2、construction, ship building project is the largest, followed by the ship piping fabrication and installation. According to statistics, processing and installation of piping spent hours, about the shipbuilding project 12 to 15%. In the past, the design department in the schematic piping layout and pi
3、ping design, piping only the general direction. The exact direction of piping, pipe manufacturing and installation, close to the hull by the production department, after positioning the device. The manufacture of tubes according to pipe-like stick method. This approach not only pipe manufacturing an
4、d pipeline installation quality is poor, labor-intensive shipbuilding cycle length,And not conducive to the piping of the pre-pre-installed. In order to shorten shipbuilding cycle, improve the quality of shipbuilding, ship owners to make the satisfaction of ship, ship piping system from a single mad
5、e this perspective, we must reform the backward pipe manufacturing field sampling, the ship appeared piping loft.关键词:管系放样 压载水 前言管系放样的目的是布置全船的管系,并为管子的制造与管路的安装提供施工图纸。它与老的管子制造工艺相比具有以下优点。 (1)在船体开工建造的同时(甚至在开工之前),即可进行管子的预制预装,可以大大缩短工期,提高造船效率。 (2)大量的船内现场工作移到车间或外厂协作完成。工作条件好,安全可靠,加工质量高。 (3)一次上船安装,减少了不必要的重复劳动,
6、大大减轻劳动强度。 (4)能统筹安排管线,做到合理美观,有利于优化管理和精简节约。 (5)管系参数及空间计算等可以采用计算机技术取代人工计算管系参数,进一步提高了工作效率和准确度。 管系放样可分为以下几个阶段: (1)6070 年代,在木地板上以1:1 的比例画各种船体背景,画各种机械设备外形及与管路相接的接口,进行管子系统放样,当时用的计算工具是计标尺,这种方法需要的工作场地大,放样人员蹲在地板上进行操作,劳动强度很大。 (2)7080 年代,在工作台上用长涤伦薄膜以1:10 的比例画船体背景,画各种机械设备外形及与管路相接的接口,进行管子系统放样,这种方法比上种工作场地小,减轻了放样人员的
7、劳动强度。 (3)8090 年代,把涤伦薄膜铺设在图板上,以1:201:25 的比例分区综合放样。所谓综合放样,就是在小小的绘图板上,船体、电器、机械三大专业的放样设计一起进行,综合协调,把很多将会在生产中出现的问题,在绘图板上解决。在这个舞台上,放样人员按建造方针、管理部门和生产车间的要求,提供各种建造阶段的施工图纸和托盘。由于此时还没有采用计算机放样,有些好的设计要求,靠设计部门在有限的设计周期内很难实现,这个时期只是生产设计的初期阶段。 (4)90 年代后全国较大的造船都用计算机放样,把设计图中的管子走向数椐、管子附件数据,管路数据等输送到计算机“PCPS”系统,通过计算机辅助设计,解决
8、了管子零件弯管程序计算量和出图量很大的难题,大大缩短了生产设计的周期,计算机放样节约人力和时间,提高了设计水平,开辟了生产设计的新纪元。 目录一、概述1二、管系的放样目的22.2研究内容2三、系统的设计与分析33.1的排量和排出压力43.2水管路口径的计算53.3压载水管路管材和附件的选择53.4根据管子施工零件图进行弯管工作8四、管系放样的方法124.1管子的校对124.2法兰连接134.3管子的化学清洗134.4管子的表面处理144.5管系的油漆154.6压载水管路布置的设计154.7钢管的焊接204.8管路的紧密性试验20结论22参考文献23致谢24一、概述随着集装箱船舶的发展,船舶国际
9、公约的修订和船级社规范的更新,船舶动力装置中的船舶管系的设计面临更高的要求。深入研究和分析船舶管系,对提高船舶管系的设计和优化具有实际指导意义。船舶的设计分为三个阶段:初步设计阶段、详细设计阶段和生产设计阶段。本文所探讨的内容属于详细设计阶段,对3300TEU集装箱船船舶管系的整体设计起着承上启下的关键作用,既要完全体现基本设计阶段所确定的基本内容,又要很好的为生产设计阶段做好铺垫。对3300TEU集装箱船船舶管系的研究和分析,在详细设计层面为此类船舶的管系设计提供了参考模版,具有一定的指导意义。船舶管系是为全船服务的管路系统,主要包括压载水系统、舱底水系统、消防系统、透气测深系统和生活用水系
10、统等。船舶管系的设计有其特殊的方面,即管系的设计必须符合国际公约的要求,必须满足船级社规范的要求。本文介绍了各个管路系统的组成部分,分析了压载水系统的工作原理,指出了压载水系统的特点,说明了该系统应该遵循的国际公约和船级社规范本文通过分析3300TEU集装箱船的结构和舱室,给出了压载水系统的详细设计步骤方案。再次,船舶管系的设计方案需要通过原理图来体现,本文应用绘图软件AutoCAD设绘了一些系统的原理图,通过分析这些原理图,更加明确了设计方案。最后,船舶管系的材料千差万别,本文通过比较各种材料的优缺点,本着降低建造成本的理念,选择了适合系统使用且成本较低的一些材料。二、管系的放样目的管系放样
11、的目的是布置全船的管系,并为管子的制造与管路的安装提供施工图纸。它与老的管子制造工艺相比具有以下优点。(1)在船体开工建造的同时(甚至在开工之前),即可进行管子的预制预装,可以大大缩短工期,提高造船效率。(2)大量的船内现场工作移到车间或外厂协作完成。工作条件好,安全可靠,加工质量高。(3)一次上船安装,减少了不必要的重复劳动,大大减轻劳动强度。(4)能统筹安排管线,做到合理美观,有利于优化管理和精简节约。(5)管系参数及空间计算等可以采用计算机技术取代人工计算管系参数,进一步提高了工作效率和准确度。2.1管系放样”的原理是采用投影原理,在平台上按照一定比例放出船体型线图、结构布置图,并分别绘
12、出每一段系统的管路及有关装置设备,再根据此图通过计算以求得各管路的实际形状、尺寸,并绘制弯管、校管用的管子施工零件图、各系统布置图的过程2.2研究内容本文介绍了压载水系统的组成,计算了压载泵的排量和管路口径,分析了压载水管路布置,画出了压载水原理图,选择了压载水管路的管材和附件,设计了压载水管理系统、防横倾系统和阀门遥控系统。压载水管理是当前船舶管系设计面临的一个新课题,本文根据国际公约的要求,分析了各个压载水管理系统的特点,在满足公约的前提下,选择了适合本船的系统。三、系统的设计与分析船舶上设置压载水系统是为了对全船各个压载舱按需注入或排出压载水,以便使船舶保持适当的排水量、吃水深度和船体纵
13、倾度,维持恰当的稳心高度,减轻船体振动,调整船舶的横向平衡。对于集装箱船,压载舱一般分为边压载舱和底压载舱,大中型集装箱船舶货舱区域底部一般设有管隧,供压载水管布置用。图21为集装箱船的典型剖面图。由图21可知,集装箱船舶一般两舷舷侧布置有边压载舱,底部布置有底压载舱。根据本船建造说明书的要求,全船共有26个压载舱,其中底压载舱12个,边压载舱12个,1个艏尖舱和1个艉尖舱。船舶的压载水量相当大,约相当于船舶重量的4080。本船的总压载水量为14500m3,约14800吨海水,而本船的重量约30000吨,压载水量占船舶重量的50左右。本船压载水系统的作用是通过压载泵、阀门和压载水管路将压载水注
14、入各个压载舱、将压载水从各个压载舱排出,以及进行各个压载舱之间的压载水调拨。3.1管子的排量和排出压力通常,大中型集装箱船设有两台离心式压载泵,都位于机舱内,由海底门吸入海水。根据压载舱的舱容和压载与排载时间要求,压载泵的排量按照公式21计算,如下:本船的总压载水量为14500m3,注排水所需的时间依船型不同而不同,一般,散货船取10h-12h,油船取10h-14h,集装箱船取10h-,16ht51。本船取排载时间为15h,由此得压载泵的总排量为12083m3h,即每台压载泵的排量qv为600 m3h。集装箱船压载泵的排出压力根据船体结构选择,一般情况下,压载泵的排出压力为025MPa。由于本
15、船需要采用压载水管理,压载水管路的设置较为复杂,因此需要提高压载泵的排出压力,选择03MPa。对于集装箱船舶,压载舱内有35的剩余压载水无法排净,故需设置扫舱泵。扫舱泵一般选用活塞泵或者喷射泵。由于本船的扫舱泵可以将海水消防系统的水作为驱动水,因此选用喷射泵作为扫舱泵。扫舱泵的排量按照公式22来计算:qs=Kqv (2.2)式中:q。:扫舱泵的排量(m3h)K:比例系数qv:压载泵的排量(m3h)由于压载泵的排量已经算出,qv为600 m3h,通常K取O1o2。本船K取02,则扫舱泵q。为120 rn3h。3.2水管路口径的计算通常,压载水总管及其支管采用镀锌碳钢管,为了减少钢管的腐蚀,吸入管
16、管内的流速以不小于2ms进行设计,而压载泵排出管不大于3ms的流速进行设计。对采用玻璃钢管(GRP)的管路可采用2ms4ms51。管径的计算一般按照公式23计算,管径是根据管内流体的流量及流速而定。其关系如下:式中:di:管子内径(m)qv:体积流量(m3,h)v:流体流速(ms)根据本船的压载水泵的排量600 m3h,压载总管内的流速25ms,计算得总管内径为0291m,即291mm,取管子外径325mm的标准钢管,壁厚选择125mm。3.3压载水管路管材和附件的选择对于压载水管路,管子材料的选择非常重要。目前,压载水管路主要采用的管材有镀锌钢管、铜镍管和玻璃钢管(GRP)。首先,-管子材料
17、的选择决定着管内流体流速的选择。如果选择镀锌碳钢管,压载水排出管路的流速可达到3ms;如果选择GRP管,压载水排出管路的流速可达到4rnsIs】。其次,如果选择镀锌碳钢管,其耐海水腐蚀能力较差;如果选择GRP管或铜镍管,其抗腐蚀能力很好,但铜镍管成本较高。再次,镀锌碳钢管和铜镍管的重量较GRP管大,GRP管的重量一般都不大于同规格钢管的13。再有,GRP管水力学特性优异,流体压头损失小,见图25。图25中的压头损失是基于淡水计算出的。综合以上特点,为了提高设计流速,增强防腐蚀能力,降低空船重量,减少压载水压头损失,本船的货舱区域的压载水管路采用GRP管。由于船级社规范不允许在机舱内使用塑料管【
18、2”,本船机舱内的管路采用镀锌钢管。应该注意的是,GRP管路的通舱件和膨胀节仍应采用碳钢制作,GRP法兰之间的垫片采用硬度较软的NBR(丁腈橡胶)材质,不应使用非石棉芳纶橡胶垫片。由于压载水是海水,压载水管路阀门和附件的选择应特别注意其防腐蚀性能。常用的阀门材料有灰铸铁、球磨铸铁、铸钢、不锈钢和青铜等。由于铸钢和不锈钢材料不耐海水腐蚀,且价格较灰铸铁贵,因此压载水管路一般不予采用。青铜的价格较高,一般在口径较小的阀门采用。本船管隧内和机舱内的的压载遥控蝶阀都采用本体为灰铸铁、阀板为青铜的对夹式蝶阀。但是,根据船级社规范要求,舷侧阀门和防撞舱壁上的阀门不能使用灰铸铁材质。因此,本船压载水舷外排出
19、阀门和首尖舱的阀门都采用铸钢材质。另外,如果采用偏心型蝶阀,因海水与本体接触,本体内部需用特涂;如果采用中心型蝶阀,因海水不与本体接触,就不需特涂。压载水管路设置伸缩接头的目的就是为了管路的热胀冷缩,其本体材质一般选择碳钢,密封材料选择NBR:其型式一般采用滑动式,即松套式。3.4根据管子施工零件图进行弯管工作(1) 首段长度计算首段计算如图3.4所示。图中管段到首先点AE的长度,E点是第一个弯点:AE=AB-EB=AB-Rtg1/2=200(mm)(2) 中间段长度计算 在图3.4中,EG是中间长度,G为第二起的弯点(相继)。EG=+FG=+(BC-BF-GC)=+BC-BF-GC=557(
20、mm)(3) 弯头间长度计算 在图3.4中,切点F,G之间的长度计算如下: FG=BC-BF-GC=BC-Rtg1/2-Rtg2/2=400(mm)弯头间直线长度在实际弯管工作中很重要的,此长度必须大于紧固件的长度,否则会影响下面一个起弯点G的正确性,最后造成整个管子长度增大。(4) 尾段长度计算图3.4中GD 计算方法如下: GD=+HG=+CD-CH=2R+CD-Rtg=200(mm)(5)展开长度 展开长度计算如下: L=AE+FG+HD=200+157+400+157+200=1114(mm)(6)弯管顺序编制 当上诉各项工作完成后,就要编制弯管顺序。从A开始,先送进200(即AE),
21、时E在弯模的切点上,然后弯曲,再送进400(即FG)使G在弯模的切点上,再以FG为轴转(因转角,顺、逆转均可),再弯,最后量取200(即HD),弯曲完毕。上述过程可写成如下顺序:长弯长转弯长 200400200 图-管件手工零件图表5-4 管子热弯的加热温度 管子材料开始弯曲温度 弯曲终了温度 碳钢10501080(淡黄色) 660630(深红色)紫铜850860300黄铜830300双金属850(深橙色)580(微红色)钼钢钼铬钢9501050(橙黄色) 750770(樱红色)不锈钢1050(浅黄色)800(浅红色)四、管系放样的方法4.1管子的校对管子校对工作是指管子弯曲(无余量加工管子除
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