船舶浮态可拆卸式管隧推的安装实例

船舶浮态可拆卸式管隧推的安装实例

杨阳

（启东中远海运海洋工程有限公司）

摘要：随着全球海洋[1]航运事业的发展，对于船舶操作灵活性与机动性提出了更高的需求，因此管隧推的出现[2]较好地解决了以上的这个问题，目前管隧推已经普遍[3]广泛应用于各种形式的商船[4]、，海洋工程船、钻井平台等特种船舶等，用于船舶的进出港口[5]靠泊以及作业时的动力定位等相关工况。[6]但是在管隧推的增加同时也增加了设备的维护成本，尤其是传统意义上的管隧推，推进器的管隧是与船体结构的连接属于焊接形式连接，在安装好完成之后拆卸较为困难，鉴于此难题，船舶浮态可拆卸式管隧推应运而生。本文针对可拆卸管隧推的安装方案以及船体结构设计注意点，进行分析介绍。

关键字词：风电安装船，管隧推，设计，安装工艺

全球性的能源危机以及环境污染[7]产生和加剧，使得人类对于可再生能源和清洁能源的需求和开发迫在眉睫。风力发电作为最主要和广泛开发的清洁能源之一，在全球已经呈现处出全面蓬勃的发展态势，尤其是海上风电场，在欧洲市场早已全面展开，国内市场目前也是发展迅速。海上风电场与陆上风电场相比，海上风电场的优点主要是不占用土地资源，基本不受地形地貌影响，风速更高，风电机组单机装机容量更大，年利用小时数更高。基于此背景我厂为欧洲某船东建造了目前全球最大的双燃料风电安装平台，在项目初期阶段，出于船东对于设备未来维护成本的考虑（船舶不进坞即可将管隧推整体直接吊出 – 该要求可以显著的降低维护修成本），遂将原设计的常规类型管隧推改为了浮式可拆卸式管隧推。

1可拆卸式管隧推参数及组成

1.1推进器技术参数简介

1.2推进器组成部件简介

可拆卸管隧推相较于传统的管隧推而言有以下几个主要特点：

1、中间传动轴较长；2、固定形式较为特殊；3、安装精度要求较高等，其中可拆卸式管隧推的主要组成部分见下示意图：

图1 - 可拆卸式管隧推组成图

1、驱动电机；2、轴承[9]联轴节；3、中间传动轴；4、防腐锌块；5、螺旋桨叶；6、下部齿轮箱；7、管隧[10]管隧钢结构；

推进器控制系统及辅助系统与常规管隧推进器相比而言，基本一致[11]大同小异。

2可拆卸式管隧推的安装程序

可拆卸式管隧推基本设计思路是在船体结构中建造一个镂空的竖井，竖井与横穿船体结构的管隧结构相通，管隧推的结构筒体安装于船体结构竖井内部，筒体顶部固定的安装法兰通过拉伸丝杆与管隧推相连接。。

2.1 设计阶段的准备工作

该项目的管隧推是目前为止为全世界最大的可拆卸式管隧推，相应的各方面的尺寸也比较大，从而增加了安装的精度控制[12]要求，所以在设计阶段需要考虑到能达到以下[13]控制要求：

1)安装法兰面的精度[14]平面度控制 – 安装法兰面尺度4000*3770mm;

2)竖井结构垂直度的控制 – 推进器筒体的高度达到7m多；

3)船体结构[15]两侧管隧的圆度和同心度 – 根据安装要求推进器管隧与船体结构管隧的同心度需要同时控制在+/-2mm；

根据上述的问题，在设计阶段需要保证的余量充足[16]，以及要在生产阶段的[17]加强精度控制。本在项目在初始阶段已经做了相当完善的方案，在管隧推安装之前、安装中对相应尺寸进行多次复核记录，发现偏离及时纠正。。

2.2 管隧推安装方案

2.2.1  管隧推的桨叶与不锈钢磨损环间隙测量

桨叶与不锈钢磨损环之间的间隙需要进行多点测量，按照如下图所示的点位进行多次测量记录，确保间隙在要求范围之内： 10mm ~ 38mm ；如果不满足要求，可以对局部结构进行微量打磨。最终焊接结束以后，将数据反馈给设备厂家认可，才可以进行下一步的安装过程。

图2 - 间隙测量点

2.2.2 止推块焊接

该类型的管隧推顶部由方形钢制法兰连接，底部通过四个[18]不锈钢楔形块组件由拉伸丝杆将推进器底部卡在竖井内部，在固定推进器底部的同时也将推进器运行时产生的推力传导到船体，见下示意图：

图3 - 固定楔形块外形及相关位置

每套不锈钢材料楔形块组件由三大部件组成：曲面楔形块，直面楔形块及和拉伸丝杆，其中曲面楔形块焊接在船体结构上，直面楔形块焊接在推进器筒体结构上，拉伸丝杆从安装面向下贯穿到曲面楔形块和直面楔形块之间，见下图：

图4 - 不锈钢楔形块的固定

焊接时需要注意一点，若环境温度低于05℃，则需要对不锈钢楔形块需加热到3040℃以上再进行焊接。在焊接之前[19]和焊接中需要密切注意楔形块的[20]相对位置要求，需确保拉伸丝杆的最终的中心位置位于管隧中心位置，需要按照下图定位楔形块的位置：

图5 - 曲面楔形块定位图            图6 - 直面楔形块定位图

2.2.3 管隧推安装法兰底座的高度确定

船体管隧结构和推进器的管隧的同心度对于推进器的效率、，船体振动等都有至关重要的影响，对于此类法兰连接的推进器而言，受限于安装法兰面高度和船体结构管隧在推进器来货之前已经完成（即安装法兰面高度到管隧中心的距离A已定），且推进器筒体也已经在厂家完成（推进器管隧中心到推进器法兰的下平面距离B已定），两个距离的偏差会导致在安装后同心度较差的现象。

根据推进器厂家的安装工艺要求，在设备到厂之前大方形结构法兰面（见下图）无需安装，待设备到货之后将推进器预安装在法兰底座上面，从而测量出同心度的偏差，以此来计算需要加工量和法兰底座的厚度，待机加工之后再加设备安装到位，此方案可以确保设备安装高度精度要求，但是也在无形之中增加了船厂的工作量,需要两次吊装推进器，的同时也在增加了设备的安装周期。

鉴于此问题，船厂[21]我司生产技术管理攻关团队仔细消化了厂家图纸，进行多次推演模拟，以及与厂家[22]组织了多次讨论，对安装程序做了以下的优化调整：

（1）船体底座的平面都度要求 1mm – 该精度要求较低，船厂要求车间在制作该法兰底座时控制制作的精度在+/-2mm之内；

（2）法兰面[23]最小厚度要求为25mm – 考虑到船厂和厂家的整体精度控制，确定了最终的法兰面厚度为35mm，预留有10mm的加工及焊接变形余量；

图7 – 船体法兰面

（3）法兰底座的焊接按照下图，从1到20的焊接顺序，各焊接段的长度应一致。为了减少焊接变形和应力，配合同时使用四名两名[24]焊工，在相对称的部分同时开展焊接工作。工作顺序为:1&2 ; 3&4 ; 5&6 … 19&20 ；

图8 – 法兰面焊接顺序

（4）在设备筒体生产完工之后，组织船厂人员会同厂家人员对于设备的筒体管隧中心线到筒体法兰底部的尺寸及设备法兰孔尺寸的复测，来决定安装面底座机加工的[25]余量；

根据基于以上几点的严密控制，在最终实测发现设备的距离A和船厂控制的距离B之间的偏差不超过4mm，完全控制在可控加工[26]范围之内，说明之前的优化方案是完全成功的。。在完成上述焊接工作之后，待设备到厂之后进行吊装到船体结构竖井内部，见下图。

图9 – 管隧推的吊装

2.2.4 推进器安装螺栓扭力

推进器吊装达到指定的位置之后，根据安装顺序要求先上紧法兰面安装螺栓，然后再上紧四个角上面的拉伸丝杆[27]，最后装好隔水罩子，见下图，从而完成推进器的最终固定。

图10 – 推进器固定螺栓

推进器安装完成之后，需要再次复测管隧推的桨叶与磨损环间隙，用以确保全部在允许范围之内。同时，检查管隧结构四角的推力块接触高度和面积。如有超差，根据情况进行局部调整，直至满足接触要求。同时，此处接触面不可做油漆。

最后，按照厂家说明书要求对水下齿轮箱部分进行30分钟0.2bar压气试验，确保密封面没有泄露，然后加注足量的润滑油，安装工作即告结束。

[28]

3总结

此种类型的管隧推，可以大大降低船东后期的维护保养成本，在挖泥船、，风电安装船、科考船、，港作拖轮等特种船舶上应用较为普遍，但安装上的精度要求更高，安装步骤也相对更复杂。对于我司船厂而言，此类型的管隧推设计和安装均属首次，船厂前期结合设备厂商的资料做到了工艺提升，[29]实现了降本增效，但是实际设计施工中仍还[30]有许多方面问题[31]可以改进。在项目完工总结阶段，会同会和厂商就设计施工阶段的问题[32]进行总结，以便在今后类似的项目中提出优化[33]更加合理的设计和施工方案，为项目建造进度和成本管控做出贡献。。

参考文献

[1] 章国庆. 海工项目成本管理实务. 2013年中国海洋工程技术年会，2013 .

[2] 黄云清. 公差配合与技术测量. 机械工业出版社，2012 .

[3] 李斌. 主推进动力装置.人民交通出版社， 2000 .

[4] 金伟国. 船舶钳工. 国防工业出版社， 2008 .

[5] 陈立军. 船舶辅机. 大连海事大学出版社，2005 .

[6] 丁士昭. 建设工程施工管理.中国建筑工业出版社，2020 .

[7] 李大任. 基于MES的海工装备项目成本管理关键技术研究. 哈尔滨工程大学出版社，2016 .

[8] 肖磊荣. 成本会计.立信会计出版社，2016 .

[1]航运

[2]较好地

[3]广泛

[4]各种形式的商船

[5]进出港靠泊

[6]但是

[7]产生和加剧

[8]不可变螺距

[9]联轴节

[10]管隧钢结构

[11]与常规管隧推进器相比基本一致

[12]要求

[13]几点要求

[14]平面度

[15]两侧

[16]需要保证余量充足

[17]加强

[18]不锈钢

[19]和焊接中

[20]相对

[21]我厂技术生产管理攻关团队

[22]多次

[23]最小

[24]四名

[25]余

[26]可控

[27]最后装好隔水罩子。

[28]加一段：

同时，检查管隧结构四角的推力块接触高度和面积。

[29]实现了

[30]仍有

[31]方面

[32]进行

[33]改为:提出