秦琪 江蘇熔盛重工有限公司

淺談船舶輪機(jī)重量控制

秦琪 江蘇熔盛重工有限公司

本文通過(guò)對(duì)15.7萬(wàn)載重噸（157K DWT CRUDE OIL TANKER）的實(shí)例，著重闡述輪機(jī)方面采取有效措施控制船舶的空船重量，以實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)方式要求的成本控制。

合理性 油耗 重量控制

15.7 萬(wàn)DWT 油船輪機(jī)方面的重量大約為2526噸左右，約占空船重量的比重是10%左右，下面就從幾個(gè)方面具體來(lái)分析輪機(jī)方面為了控制重量可以采取的措施。

一、機(jī)艙布置的合理性

（一）設(shè)備布置相對(duì)集中

同一系統(tǒng)的設(shè)備布置相對(duì)集中，采用模塊化設(shè)計(jì)，以獲得管路中最少的彎頭、最短的管長(zhǎng)，相應(yīng)的是同樣系統(tǒng)的壓力損失降低了，管路口徑也可以相對(duì)減小，同時(shí)重量也減少了。

（二）機(jī)艙尺寸小型化

本船在設(shè)計(jì)初期，將原本布置在貨艙區(qū)域的燃油儲(chǔ)存艙移至機(jī)艙內(nèi)，而機(jī)艙長(zhǎng)度保持不變，在同樣線型的情況下機(jī)艙的凈容積減小，機(jī)艙CO2滅火的艙容減少，所需的CO2的氣體總量減少，CO2氣瓶的數(shù)量減少，重量降低。同時(shí)機(jī)艙的凈容積減小使設(shè)備布置更為緊湊，管長(zhǎng)更小，機(jī)艙內(nèi)花鋼板、格柵及其支架均相應(yīng)減少，重量進(jìn)一步降低。

（三）降低主機(jī)油耗，減少儲(chǔ)油量

常規(guī)設(shè)計(jì)中將主機(jī)的L1點(diǎn)作為優(yōu)化點(diǎn)，本船將主機(jī)的優(yōu)化點(diǎn)選取在93.5%，使主機(jī)在部分負(fù)荷的工況下油耗更低。另外在保證航運(yùn)要求的前提下適當(dāng)減少船舶的續(xù)航力。這樣可以將船舶所需的儲(chǔ)油量降低，減少了油柜的容積，節(jié)省了鋼板用量及降低了船舶的載油量。

（四）滿足規(guī)范的最小要求，減少油柜的容積

船舶應(yīng)按照規(guī)范和設(shè)備的要求配備一定數(shù)量和容積的油柜，但往往設(shè)計(jì)中僅考慮滿足要求，而不考慮其合理性，這就造成油柜的艙容偏大，數(shù)量偏多。以本船為例，主機(jī)和輔機(jī)使用同一種重燃油，而在初次啟動(dòng)及長(zhǎng)期停車后再啟動(dòng)需使用船用柴油，按一般設(shè)計(jì)配備兩只滿足8小時(shí)的重燃油日用柜、一只柴油日用柜，但這種情況下規(guī)范有替代方案，只設(shè)置滿足8小時(shí)的重燃油日用柜、柴油日用柜各一只就可以滿足要求。另外按照8小時(shí)計(jì)算日用柜的容積大約為34m3，則應(yīng)選擇日用柜的容積為40m3左右即可，而無(wú)需50m3或更大。

二、設(shè)備重量的控制

設(shè)備本身的重量在確定好技術(shù)參數(shù)及型式后只能由設(shè)備廠家進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)來(lái)達(dá)到重量的減少，作為輪機(jī)設(shè)計(jì)人員是無(wú)法減少的。那么這里所討論的設(shè)備重量的控制是什么意思呢？設(shè)備的重量控制是指通過(guò)合理的優(yōu)化，使設(shè)備的利用率最大化和數(shù)量的最經(jīng)濟(jì)性。

輪機(jī)的配置有很多種方案，均滿足船舶使用及規(guī)范規(guī)則的要求。簡(jiǎn)單的做法是將規(guī)范所規(guī)定的設(shè)備以及所需的配套均羅列出來(lái)，比較經(jīng)濟(jì)的做法是在規(guī)范和系統(tǒng)的許可下將設(shè)備的數(shù)量減至最少。下面就一些典型系統(tǒng)具體分析：

（一）機(jī)艙艙底壓載系統(tǒng)

規(guī)范規(guī)定設(shè)置消防泵兩臺(tái)、艙底泵兩臺(tái)，本船在規(guī)范許可的情況下只設(shè)置兩臺(tái)總用泵，即艙底總用泵、消防總用泵，同樣滿足要求。

（二）中央冷卻系統(tǒng)

中央冷卻系統(tǒng)中海水泵配備比較典型的有兩種，第一種為兩臺(tái)主海水泵（100%備用）加上50%的容量的輔海水泵作為停泊用，第二種為三臺(tái)主海水泵（50%備用）， 通過(guò)比較后就會(huì)發(fā)現(xiàn)前者所用的泵的重量超過(guò)后者，且泵的容量增加造成管路上閥門、附件、管子的尺寸及重量加大。低溫淡水冷卻泵也存在兩種典型的配備方案：一為二臺(tái)滿足100%負(fù)荷的低溫淡水冷卻泵；二為三臺(tái)滿足50%負(fù)荷的低溫淡水冷卻泵，一方案同樣存在著海水泵配備不合理的弊端，且在船舶低負(fù)荷狀態(tài)開啟一臺(tái)容量的泵很不經(jīng)濟(jì)。

（三）主機(jī)和輔機(jī)的燃油供應(yīng)

如建造規(guī)格書中要求為主機(jī)使用700 cSt / 50°C的重油，而輔機(jī)使用380 cSt / 50°C的重油，勢(shì)必造成整個(gè)燃油系統(tǒng)雙套配置，主機(jī)燃油配有主機(jī)供油單元、主機(jī)燃油輸送泵、主機(jī)燃油分油機(jī)等，而輔機(jī)燃油系統(tǒng)同樣須配置輔機(jī)燃油供油單元、輔機(jī)燃油輸送泵、輔機(jī)燃油分油機(jī)等，另外還需為主機(jī)及輔機(jī)配置柴油分油機(jī)，再加上考慮系統(tǒng)的備用。按照現(xiàn)在輔機(jī)廠家的推薦，輔機(jī)完全可以使用700 cSt / 50°C的重油，但為了使用的經(jīng)濟(jì)性，本船主機(jī)和輔機(jī)的供油單元仍單獨(dú)配置，主機(jī)和輔機(jī)的燃油輸送泵共用，配一臺(tái)柴油輸送泵，用于燃油輸送泵的備用，燃油分油機(jī)配置三臺(tái)，二臺(tái)滿足主機(jī)及輔機(jī)的耗油量，一臺(tái)備用，且只需將其中的一臺(tái)燃油分油機(jī)兼作柴油分油機(jī)，這樣配置就相對(duì)簡(jiǎn)單了。

（四）蒸汽系統(tǒng)

為了利用主機(jī)排氣的余熱，配置一臺(tái)廢氣經(jīng)濟(jì)器，但在主機(jī)負(fù)荷低以及停港期間，蒸汽不能滿足需求，則需配置一臺(tái)燃油輔鍋爐，每套裝置有相應(yīng)的配套設(shè)備，比如供給水泵、安全閥、控制箱等。本船只設(shè)置了一臺(tái)廢氣/燃油組和鍋爐，其供給水泵、安全閥、控制箱等只需配備一套。

還有很多系統(tǒng)類似這種情況，均采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，將設(shè)備的數(shù)量減至最少，綜上所述，不難看出，通過(guò)合理的配置可以減少設(shè)備的重復(fù)配置，也就意味著設(shè)備重量的減少。設(shè)備的重復(fù)配置還帶來(lái)很多負(fù)面的影響，設(shè)備的增加，引起電力負(fù)荷增加，電站的容量加大，則與之配套的系統(tǒng)容量要加大，工廠的建造成本大幅度提升，船員的維修保養(yǎng)以及管理工作加大。

三、管系重量的控制

管系重量的控制包括管材的使用以及管系的閥門、附件等的選用。一般來(lái)說(shuō)整船管子、閥門和附件的重量在輪機(jī)中占大約35%的份額，對(duì)于本船大約為1000噸左右，對(duì)于重量的控制起著至關(guān)重要的作用。

通常同種材料、壓力等級(jí)、口徑的截止閥其重量要比蝶閥重量大，比如通徑150mm壓力為1.0MPa的鑄鋼直通截止止回閥重量為79.9kg，而同壓力等級(jí)材料通徑的中心型蝶閥的重量為11.73kg，雙偏心的蝶閥重量為54kg，因此本船原則上通徑大于或等于80mm的閥如果能采用蝶閥則盡量采用。另外在管系設(shè)計(jì)過(guò)程中，在不減少功能的情況下根據(jù)經(jīng)驗(yàn)盡量簡(jiǎn)化，減少閥的使用數(shù)量，這只能在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中體現(xiàn)，無(wú)法一一列舉。

對(duì)于管材的使用是值得深究的。鋼管在船上使用的數(shù)量一般遠(yuǎn)超過(guò)銅管、銅合金管和不銹鋼管，所以著重討論鋼管在船上的使用情況。

下面所列兩張表格，表1為熔盛重工現(xiàn)造船舶使用的管子規(guī)格，表2為本船規(guī)格書對(duì)船舶管系的管子使用要求的一部分。

表1 管子規(guī)格

表2 管系規(guī)格

從上面部份管系所列的要求可以看出在本船上所用管子的壁厚遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了ABS的要求，這也就是說(shuō)管子的實(shí)際重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論的重量。這種現(xiàn)象代表了國(guó)內(nèi)造船的普遍性， 造成這種尷尬局面有幾方面的問(wèn)題：（1）設(shè)計(jì)人員對(duì)規(guī)范掌握程度不夠。設(shè)計(jì)人員只是想當(dāng)然的在不必使用加厚管使用壁厚很厚的管子，一些規(guī)范沒(méi)有規(guī)定的地方，只是單純的理解為使用較厚管子沒(méi)錯(cuò)。還有在編制規(guī)格書的過(guò)程中對(duì)管子的要求太籠統(tǒng)，容易給后續(xù)設(shè)計(jì)造成障礙。（2）國(guó)內(nèi)的管子供應(yīng)規(guī)格不齊全。船廠為了造價(jià)得到有效控制，不得不委曲求全使用國(guó)產(chǎn)鋼管，同時(shí)為了滿足船級(jí)社的要求，只能將壁厚加厚。（3）船東對(duì)管子的一些特別要求。船東總希望管子用得厚一些，這就陷入了一個(gè)誤區(qū)，造成管子的厚度往往比閥門及管路附件的厚度要大的多，船舶在修理時(shí)發(fā)現(xiàn)閥門和管路附件已經(jīng)失效，而管子還可以使用若干年，比如上面討論的燃油和柴油系統(tǒng)規(guī)格書要求使用SCH80系列的管子，通徑100mm的管子選用f114x9.0，同口徑的直通截止閥的壁厚為8mm，管子的壁厚比閥門的壁厚要厚。這就違背了設(shè)計(jì)同壽命的原則，木桶效應(yīng)也充分說(shuō)明了這個(gè)很淺顯的道理。（4）船廠在涂裝工藝上存在著不足。管子的涂裝對(duì)腐起到很重要的作用，如涂裝工藝先進(jìn)，則船級(jí)社允許管子的腐蝕裕度相對(duì)較少，管子設(shè)計(jì)的壁厚也就可以減小。，

四、結(jié)論

通過(guò)以上的探討我們可以得出幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)或教訓(xùn)：（1）設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)規(guī)范的理解，將規(guī)格書中應(yīng)盡量將管子的用途細(xì)化或更具體化，不能明確的就按規(guī)范要求，不要籠統(tǒng)要求。（2）盡量采用多種規(guī)格的管子使設(shè)計(jì)選取的管子具有更大的靈活性。（3）針對(duì)船東提出的一些特殊要求應(yīng)盡量說(shuō)服，而不是一味的遷就。（4）改善工廠的涂裝工藝，有效控制管子的壁厚。

如果說(shuō)按照上述的做法，可以在重量的控制方面取得很大的成果，初步估計(jì)本船在管路系統(tǒng)上減少重量有200噸左右，這是一個(gè)相當(dāng)可觀的數(shù)字。

通過(guò)上述兩大方面的研究，本船在重量的控制上，還是有很多工作去做的。空船重量的減輕對(duì)于船東來(lái)講，同樣噸位的船可以裝運(yùn)更多貨物，也就意味著經(jīng)濟(jì)效益的增加。而對(duì)于船廠來(lái)講，空船重量的減輕意味著建造成本的降低，交船更加順利，同時(shí)獲得了更大的經(jīng)濟(jì)效益，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力也得到了提高。

秦琪（1972.10-），男，高級(jí)工程師，主要從事船舶與海洋工程設(shè)計(jì)。