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摘要：随着人们对海洋资源的勘探开发，普通概念上用于拖带的船舶已经不再能满足供应要求。因此海洋工程船成为重要的海上交通工具。管系作为海洋工程船的重要组成部分，成为工程船中的关键环节，所以，对海洋工程船管系设计经验进行探讨，可以有效的保证海洋工程船管系的质量。
关键词：海洋工程船；管系设计；经验
1海洋工程船管系特点
海洋工程船是为离岸作业提供服务的一系列船舶的统称。通过管道运输为海上石油工程提供多种特点的作业服务，同时还具有一级对外消防灭火作业能力、海面消除油污作业能力。其特点：（1）空间小，系统多，设备多，从设计的角度来说，船体积小，管路系统多且复杂。（2）大量采用不锈钢材质管，管子的安装和焊接难度大；液压系统管子制作要求高，安装调试难度大；部分系统管路采用精密无缝钢管；水系统管路采用 PVC 或薄壁不锈钢管（BLUCHER）管子替代碳钢管；（3）相比散货和集装箱船除船舶系统和动力系统外增加了货物系统。
2船舶管系制造的重要性
船舶管系主要承担了动力装置、甲板设施、生活设施、压载系统等各方面的内容，可有效保证船舶安全、稳定的运行。管系制造的工作内容多、工作量大，在制造中需要有较高的技术水平和工艺设计。受传统建造理念的影响，我国在管系制造方面还缺少创新意识，导致生产的船舶无法满足现代化需求。在此背景下，我国造船业开始进行改革工作，不断加大建模技术的应用力度，对影响管系制造的因素进行了分析，解决了很多的实际问题，使现代造船技术有了很大的提高。分段造船是我国目前主要的应用模式，需要对设计、工艺、施工、安装等各个阶段进行同步实施，每个流程都需要进行严格的控制。其中，管系制造是比较难的部分，主要是因为其建造的内容比较多，程序繁琐，如果不能控制好质量，会给船舶的完整性带来严重的影响。因此管系制造要积极推行单元组装和模块技术，大力提高预舾装水平，推行旨在提高生产效率和缩短施工周期所相关的新工艺。
3船舶管系设计
3.1消防系统设计
设计单位首先根据船级社规范选型确定消防泵的排量和压力，其次进行船舶水消防系统的设计。选用消防水排出压力的准确性是需要通过计算管路的压力来验证的，落实到图纸上就是经过船级社审图中心批准的水灭火系统计算书。计算书中列出了各消防栓出口处的压力数值。选用消防泵时，消防泵的排出压力P应不小于最低压力、静压头损失和管路内部压力损失之和。对于消防系统各船级社有明确的规定，在任何一个消防栓中至少要有 3.5bar 的压力。在直升机平台上要保证 7bar 的压力。所以消防泵的压头 H=3.5+最高的消防栓距离压载水线的距离 delta H + 7（bar）。
3.2船舶海水冷却水设计
（1）海底门：①海底门最好位于船中附近并位于船尾，其容积一般按照每750KW主机功率需要1m3来计算；海底门格栅开孔面积：DNV规定海底门最小净开孔面积应至少是海水接入阀门流通面积的2倍，而ABS规定，至少为1.5倍。对于需要满足冰区规范的船舶，应至少是4倍的接入阀门总流通面积；②对于冰区航行的船舶，海底门上应该有足够的高度，保证冰层堆积到海水接入管上方。另外，应该提供防冻除冰措施，如提供蒸汽或者压缩空气管，至少有一个海底门提供了海水冷却出口循环管，管径应该等于海水主排出管。③防海生物（MGPS）：由于海底门是船上少数几个直接和浸泡在海水的地方，在海水中附着的海洋生物会腐蚀管道、堵塞海水进入口的格栅滤器等，所以海底门需要安装防海生物装置。常见的防海生物有两种：电解海水；电解铜、铝/铁。如果空间很小，防海生物装置也可以安装在海水水总管的滤器上，这就要求滤器订货时明确约定好。
（2）海水冷却泵。一般，船舶及平台采用离心泵作为海水冷却泵。离心泵的主要参数有：排量、压头、气蚀余量、马达功率等。这些参数可以从泵的工作曲线上体现出来，我们应该通过热平衡计算确定以上参数。利用 P=Q*1000*4.2*dt/3600 这个公式 ，就可以计算出海水冷却泵的流量。
（3）海水及淡水热交换器。冷却水系统一般采用板式冷却器。板式冷却器是由一系列具有波纹形状的金属片叠装而成，各个金属片之间形成波纹形状的通道，海水与淡水分别在金属片两边的通道流动，从而通过热交换带走淡水冷却用户产生的热量。海水系统一般采用开式系统，管路采用GRE管，GRE管耐海水腐蚀，重量轻.对工程船来说，控制重量由于格外重要.淡水冷却系统一般采用闭式循环系统，管路采用酸洗的无缝钢管，不采用热浸锌管路，因为镀锌层会对淡水系统内的添加剂有影响，不利于主机的冷却.
4管路优化方案
4.1多芯管漏水问题
多芯管内壁漏水原因为多芯管末端接阀处的热缩套管密封效果不好，或者因多芯管铺设过程中外表皮损坏，压载水进入两芯之间的空隙然后流入干舱。针对多芯管漏水问题，在分叉处涂抹环氧密封胶，并在特制工装下打压0.3MPa时不会泄露。该密封胶为尾轴密封用特殊混合胶，与金属、塑料有较强的粘接性，耐海水腐蚀，且能承受一定的温度和压力。环氧密封胶不仅可以止漏，而且在船舶运行中效果良好。所以在新项目中如遇到多芯管从液舱穿至干舱的情况，施工时在多芯管末端涂抹环氧密封胶，并用热缩套管密封，可从源头解决问题，避免后期的返工和修改。
4.2 生活区污水返水问题
一般我们生活污水管路采用分支布置原则，各层生活区的污水管路连接到总管路上，进而由总管路直接接入污水处理单元进行处理，而工程船空间狭小，往往公共生活区下层就是生活污水处理单元布置所在的机械处所，这样就存在一个问題，当各层生活区都在使用时，就会造成管路内积聚大量的水短时间不能流入污水处理单元，务必造成最低一层的生活区内有的水流不走，造成返水问题。为解决这问题，我们管路设计时采用双总管布置原则，即高层的生活区污水为一路总管进入设备，最低层的生活区污水布置一根总管单独进入设备，这样就可以有效避免生活污水返水问题。对于重力式马桶，一定要保证管路的倾斜度；管路90度直弯，支管直插易造成管路堵塞；直弯易采用2个斜45度弯头，直插改外斜插，这样有利于管路内水的流动。
4.3新型透气止回阀
常规船舶的透气系统中采用浮球或浮筒式，其高于主甲板760mm。半潜船需要充分利用载货甲板，且考虑下潜时甲板淹没等因素，必须采用新型浸没式透气止回阀，该止回阀既能满足透气功能，又可通过浮球防止各舱室压载水串流。新型浸没式透气止回阀分为直通式和直角式两种，分别适用于普通压载舱和双层底压载舱。透气止回阀在半潜船领域或甲板空间受限的工程船领域都有广泛使用。
4.4主透气管增大泄放管路
船舶下潜时为避免压载舱内自由液面过大，尽量将液舱注满，当液位超过透气管最高点后进入透气总管，因透气总管设置的泄放管为DN80，泄放过程缓慢，阻碍压载舱透气。针对该问题，泄放管通径改为DN200，同时，泄放舱设置独立的透气管，透气管管径为DN250。在项目中第一个航次结束后，反馈实际运行状况良好。
结语：
海洋工程船体积小，系统特殊复杂且功用多。在管系设计上的难度要强于普通散货船和集装箱船，因此，对于从事管系设计的技术员的设计能力要求高，在满足系统原理要求的情况下如何合理的布置管路，对于船的整体建造进度起着决定性作用。只有设计人员掌握了海工船管系设计的要点，不断的积累设计经验，才能最终制造出令船东满意的产品。
参考文献：
[1]王永胜.管路支吊架及其在舰船中应用综述[J].船舶，2009，20（4）：25-29.
[2]卢永进，吴波等.CATIAV6三维设计轮机建库关键技术[J].机械，2016，43（8）：23-26.
关键词：海洋工程船；管系设计；经验
1海洋工程船管系特点
海洋工程船是为离岸作业提供服务的一系列船舶的统称。通过管道运输为海上石油工程提供多种特点的作业服务，同时还具有一级对外消防灭火作业能力、海面消除油污作业能力。其特点：（1）空间小，系统多，设备多，从设计的角度来说，船体积小，管路系统多且复杂。（2）大量采用不锈钢材质管，管子的安装和焊接难度大；液压系统管子制作要求高，安装调试难度大；部分系统管路采用精密无缝钢管；水系统管路采用 PVC 或薄壁不锈钢管（BLUCHER）管子替代碳钢管；（3）相比散货和集装箱船除船舶系统和动力系统外增加了货物系统。
2船舶管系制造的重要性
船舶管系主要承担了动力装置、甲板设施、生活设施、压载系统等各方面的内容，可有效保证船舶安全、稳定的运行。管系制造的工作内容多、工作量大，在制造中需要有较高的技术水平和工艺设计。受传统建造理念的影响，我国在管系制造方面还缺少创新意识，导致生产的船舶无法满足现代化需求。在此背景下，我国造船业开始进行改革工作，不断加大建模技术的应用力度，对影响管系制造的因素进行了分析，解决了很多的实际问题，使现代造船技术有了很大的提高。分段造船是我国目前主要的应用模式，需要对设计、工艺、施工、安装等各个阶段进行同步实施，每个流程都需要进行严格的控制。其中，管系制造是比较难的部分，主要是因为其建造的内容比较多，程序繁琐，如果不能控制好质量，会给船舶的完整性带来严重的影响。因此管系制造要积极推行单元组装和模块技术，大力提高预舾装水平，推行旨在提高生产效率和缩短施工周期所相关的新工艺。
3船舶管系设计
3.1消防系统设计
设计单位首先根据船级社规范选型确定消防泵的排量和压力，其次进行船舶水消防系统的设计。选用消防水排出压力的准确性是需要通过计算管路的压力来验证的，落实到图纸上就是经过船级社审图中心批准的水灭火系统计算书。计算书中列出了各消防栓出口处的压力数值。选用消防泵时，消防泵的排出压力P应不小于最低压力、静压头损失和管路内部压力损失之和。对于消防系统各船级社有明确的规定，在任何一个消防栓中至少要有 3.5bar 的压力。在直升机平台上要保证 7bar 的压力。所以消防泵的压头 H=3.5+最高的消防栓距离压载水线的距离 delta H + 7（bar）。
3.2船舶海水冷却水设计
（1）海底门：①海底门最好位于船中附近并位于船尾，其容积一般按照每750KW主机功率需要1m3来计算；海底门格栅开孔面积：DNV规定海底门最小净开孔面积应至少是海水接入阀门流通面积的2倍，而ABS规定，至少为1.5倍。对于需要满足冰区规范的船舶，应至少是4倍的接入阀门总流通面积；②对于冰区航行的船舶，海底门上应该有足够的高度，保证冰层堆积到海水接入管上方。另外，应该提供防冻除冰措施，如提供蒸汽或者压缩空气管，至少有一个海底门提供了海水冷却出口循环管，管径应该等于海水主排出管。③防海生物（MGPS）：由于海底门是船上少数几个直接和浸泡在海水的地方，在海水中附着的海洋生物会腐蚀管道、堵塞海水进入口的格栅滤器等，所以海底门需要安装防海生物装置。常见的防海生物有两种：电解海水；电解铜、铝/铁。如果空间很小，防海生物装置也可以安装在海水水总管的滤器上，这就要求滤器订货时明确约定好。
（2）海水冷却泵。一般，船舶及平台采用离心泵作为海水冷却泵。离心泵的主要参数有：排量、压头、气蚀余量、马达功率等。这些参数可以从泵的工作曲线上体现出来，我们应该通过热平衡计算确定以上参数。利用 P=Q*1000*4.2*dt/3600 这个公式 ，就可以计算出海水冷却泵的流量。
（3）海水及淡水热交换器。冷却水系统一般采用板式冷却器。板式冷却器是由一系列具有波纹形状的金属片叠装而成，各个金属片之间形成波纹形状的通道，海水与淡水分别在金属片两边的通道流动，从而通过热交换带走淡水冷却用户产生的热量。海水系统一般采用开式系统，管路采用GRE管，GRE管耐海水腐蚀，重量轻.对工程船来说，控制重量由于格外重要.淡水冷却系统一般采用闭式循环系统，管路采用酸洗的无缝钢管，不采用热浸锌管路，因为镀锌层会对淡水系统内的添加剂有影响，不利于主机的冷却.
4管路优化方案
4.1多芯管漏水问题
多芯管内壁漏水原因为多芯管末端接阀处的热缩套管密封效果不好，或者因多芯管铺设过程中外表皮损坏，压载水进入两芯之间的空隙然后流入干舱。针对多芯管漏水问题，在分叉处涂抹环氧密封胶，并在特制工装下打压0.3MPa时不会泄露。该密封胶为尾轴密封用特殊混合胶，与金属、塑料有较强的粘接性，耐海水腐蚀，且能承受一定的温度和压力。环氧密封胶不仅可以止漏，而且在船舶运行中效果良好。所以在新项目中如遇到多芯管从液舱穿至干舱的情况，施工时在多芯管末端涂抹环氧密封胶，并用热缩套管密封，可从源头解决问题，避免后期的返工和修改。
4.2 生活区污水返水问题
一般我们生活污水管路采用分支布置原则，各层生活区的污水管路连接到总管路上，进而由总管路直接接入污水处理单元进行处理，而工程船空间狭小，往往公共生活区下层就是生活污水处理单元布置所在的机械处所，这样就存在一个问題，当各层生活区都在使用时，就会造成管路内积聚大量的水短时间不能流入污水处理单元，务必造成最低一层的生活区内有的水流不走，造成返水问题。为解决这问题，我们管路设计时采用双总管布置原则，即高层的生活区污水为一路总管进入设备，最低层的生活区污水布置一根总管单独进入设备，这样就可以有效避免生活污水返水问题。对于重力式马桶，一定要保证管路的倾斜度；管路90度直弯，支管直插易造成管路堵塞；直弯易采用2个斜45度弯头，直插改外斜插，这样有利于管路内水的流动。
4.3新型透气止回阀
常规船舶的透气系统中采用浮球或浮筒式，其高于主甲板760mm。半潜船需要充分利用载货甲板，且考虑下潜时甲板淹没等因素，必须采用新型浸没式透气止回阀，该止回阀既能满足透气功能，又可通过浮球防止各舱室压载水串流。新型浸没式透气止回阀分为直通式和直角式两种，分别适用于普通压载舱和双层底压载舱。透气止回阀在半潜船领域或甲板空间受限的工程船领域都有广泛使用。
4.4主透气管增大泄放管路
船舶下潜时为避免压载舱内自由液面过大，尽量将液舱注满，当液位超过透气管最高点后进入透气总管，因透气总管设置的泄放管为DN80，泄放过程缓慢，阻碍压载舱透气。针对该问题，泄放管通径改为DN200，同时，泄放舱设置独立的透气管，透气管管径为DN250。在项目中第一个航次结束后，反馈实际运行状况良好。
结语：
海洋工程船体积小，系统特殊复杂且功用多。在管系设计上的难度要强于普通散货船和集装箱船，因此，对于从事管系设计的技术员的设计能力要求高，在满足系统原理要求的情况下如何合理的布置管路，对于船的整体建造进度起着决定性作用。只有设计人员掌握了海工船管系设计的要点，不断的积累设计经验，才能最终制造出令船东满意的产品。
参考文献：
[1]王永胜.管路支吊架及其在舰船中应用综述[J].船舶，2009，20（4）：25-29.
[2]卢永进，吴波等.CATIAV6三维设计轮机建库关键技术[J].机械，2016，43（8）：23-26.