1、船舶管路系统汇总武汉船舶职业技术学院船舶管路系统教案（本课程适用于轮机工程技术专业）课次：1 学时：2课题一绪论课题一概论一、船舶管路系统的含义及其组成船舶管路系统：为专门用途而输送流体的成套设备，以保证船舶动力装置可靠地正常工作以及船舶安全航行而设置的辅助机械，辅助设备，检测仪表及管路的总称。分类：（1）动力管系：为推进装置服务的管系。包括：燃油管系、滑油管系、冷却管系、压缩空气冷却管系、进排气管系。（2）船舶管系：以保证推进装置正常工作，为全船服务的管系，以保证舰船的生命力，安全航行及船员和旅客的正常生活和工作。包括：（1）通风管系舱底水（3）压载水（4）消防（5）供水（6）注入、测量、透
2、气管系（7）蒸汽管系（8）蔬排水管系。对管系的要求：（1）工作可靠性：船必须具备的性能，在运行中不出故障。是靠正确地掌握系统的技术要求，零部件的合理选用以及准确地遵守安装的技术要求来达到的。（2）活力性：对某些系统的特殊要求。往往采用多套设置、分组设置、双套机械和管理来保证。船舶系统布置原则：独立：每一个水密隔舱都有独立的机械照管，该机械仅供装在该舱的收受器使用。分组：一部机械照管若干水密隔舱。集中：将机械安置在一个地方，供分布在各处的舱室使用。混合：每一舱都有有二台或更多的机械管理，使其活力性增加。三、船舶管路生产设计的发展简史和趋势1、我国船舶管系设计和施工按发展特征，经历了四个阶段： 5
3、0年代中期前，灌吵热弯，机械冷弯。60年代，管子的预制，实尺放样，比例放样，综合放样，液压弯管机，中频弯管机。70年代，数字控制管子的切割，焊接、弯曲，管子加工自动线。70年代中期，管装设计的比例绘图，电算处理法。年代，船舶管系的设计和加工到了第四阶段，特征如下：a)在管系综合放样的基础上，继续开展电子计算机技术在管系布置设计中的应用研究。b)机舱的比例模型进行舾装工程设计，工程模型法。c) 数控的工艺装备。d)预舾装的应用。e) 液压有芯弯管机。f) 提高管系的焊接技术。g)热浸镀锌工艺。2、发展特点：从设备改革开始转入到推广先进工艺，在整个发展过程中，工艺装备的研制虽然投入了相当的力量，但
4、工艺装备的标准化工作却被忽视，各船厂的绝大部分设备均属自行制造，这种各自为政的现象既浪费国家经费，也无法提高设备的质量。只注重单项技术改革忽视了对综合技术的研究，使得单项技术也无法发挥更大的作用。再加上到目前为止，电子计算机技术仍未引入管子的加工上，管子加工还未形成流水线生产，因而目前我们的管子加工效率仍然低下，不能适应造船事业的发展需要。3、发展趋势：、在改进设计管理和继续完善“三化”（标准化、系列化、通用化）。工作的同时，管系设计技术的发展方向是在相应软、硬件支持下，实现管系的计算机辅助设计，施工，管理信息集成化的道路。、建立管子加工的自动线或半自动线。、开展对管子加工流水线工艺的研究。a
5、)先焊后弯工艺。b)管材无余量切割工艺。c)管材套料微机应用程序。d)Co2气体保护焊工艺。e)管子零件图标准。f)管子的支管标准。g)船用钢管系列标准。开展对工艺装备标准化、系列化、通用化工作的研究。新材料的应用。工程塑料管，玻璃钢。作业：1、管子的种类有哪些？各有何特点？2、管子的质量检验有哪些？各有何目的及检验方法是什么？ 课题二船舶管路的基础知识（一）一、船用管子的种类、规格、特性及选用的一般原则、管子和种类、特性a)钢管：无缝钢管：足够的强度，良好的延展性，工艺性。不锈钢管：耐腐蚀性强，在同温下不易被氧化，不结皮，并保持较同的机械性能。但不宜热弯，在大量含有氯离子介原中易产生应力腐蚀
6、。有缝钢管：良好的工艺性，机械性能差：白铁管、黑铁管。制造这类管子的材料牌号有：A2、A3、B2、B3，A类钢保证其机械性B类钢保证其化学成分。b)铜管：紫铜管：工艺性好，较高的塑性和耐腐蚀性，不适用于高温，高压系统，价高。一般只适用于压力表管或直径小于是的液压油管。黄铜管：抗海水，空气的腐蚀力强，好的导热率，价贵。只用于热交换器的管束及通话管。白铜管：较高的抗腐蚀性能和导热率，价贵。用于舰艇的热交换器。c)双金属管：管壁周两层不同的金属组合而成，即外层由号优质碳素钢组成，内层由号铜制成。有较高的机械强度，较强的耐腐蚀性，加工困难。d)铝管：重量轻。只适用于低温、低压，耐腐蚀塑性好，易加工，但
7、机械性能差。e)塑料管：重量轻，耐腐蚀能力强，摩阻小，绝缘，隔音，嘛振，耐磨，绝热，不需油漆，加工安装较简单，但强度低，耐热防火性能差，膨胀系数大，易老化破损不易修补，焊接温度不易控制。f)钛合金管：优于无缝钢管和紫铜管所具备的特性，又克服了无缝钢管耐腐蚀性差，紫铜管强度低的特点，价贵，规格少。、管子的选用原则使用要求：指管系对管子的械强度，风度，尺寸大小，重量，抗腐蚀能力，耐热性等。工艺要求：达到弯曲，焊接，安装，维护保养，检修等工艺技术条件。经济要求：在符合使用要求的前提下，尽最大努力降低船舶的建造成本，在船舶设计阶段是实现这个目标的最佳时机。在符合使用要求的前提下，尽最大努力降低船舶的建
8、造成本，在船舶设计阶段是实现这个目标的最佳时机。二、管子的管径、壁厚计算与质量检验1、管子的管径计算管径是根据管内流体的流速和流体流经管子的能量损失来决定的，在流量一定的情况下，管径主要取决于管内流体的流速。D=0.0188=0.0188式中：d-管子内径，m；流体的容积流量，m3/h；C 管内流体的流速，m/s；流体的质量流量，h；流体的密度，m3。流速的决定是依据管路内允许的能量损失或管子腐蚀程度而定。选择合适的流速是十分重要的。流速过小，管径变大，各种管路，附件的直径随之变大，从而使整个管系的重量增加，并使初投资增加。如果流速过大，虽然可使管径减小，但流体在管内的能量损失增加，甚至超过所
9、允许的范围而影响工作。管子的壁厚计算压力：单位面积上所受的正压力公称压力（PN）：在时所承受的压力工作压力（P）：一定温度的流体在工作状态下允许通过管子的压力强度试验压力（PS）：对管子和附件等作强度试验的压力受内压的钢管，共最小壁厚应不小于下式计算所得之值 mm C：工作介质为滑油，液压油氟利昂C=0.5燃油净化管路：提供给主机、辅机以合乎要求的燃油。c)燃油供给管路：对主机的燃油供给和对辅机的燃油供给原理设计中的规定和要求：钢制海船入级和建造规范。作业：1、根据柴油机的滑油形式不同，滑油管系可以分成哪两种？各有何特点？2、下去后将“船舶动力装置”教材上的滑油管系、压缩空气管系原理图看懂。2
10、、滑油管系原理功用：对动装的设备（柴油主辅机、增压器、压缩机、轴系及传动设备等各运动附件）供给足够的合乎设备运行要求的,一定压力、温度的润滑油。润滑、冷却、防止干摩擦、清洁组成：滑油贮存舱柜、循环柜、滑油泵、净化设备（分油机、滤器、沉淀柜）、滑油冷却器、管路及附件。分类：按其功能分:注入输送系统净化处理系统油供给系统计量、控制等辅助性系统根据柴油机结构型式的不同可分为：a) 湿底壳式：其滑油存放在柴油机底壳中，工作时，由柴油机本身附带的油泵抽吸底壳中的滑油，泵至各润滑和冷却部位进行润滑和冷却，然后借助其自重回流至油底壳中。b) 干底壳式：滑油存于专设的油舱、柜中，并在系统中设置专用的泵和附件以
11、构成循环系统，分单泵式和双泵式。滑油管系设计的一般要求（1）滑油选用原则、运转速度：当运转部件速度较高时，发出热量也多，需要及时带走，以保持运转部件处于湿摩擦工作状态，故要求滑油粘度低些。、环境温度：温度低时滑油容易失去流动性，这就要求所选用的滑油粘度要低些，相反要高些。与航行区域有关。、压力：摩擦偶件单位摩擦面积上所承受的压力越大，选用滑油的粘度就要高些，粘度高的滑油具有凝聚力大，不易挤出，能承受较大负荷等特性。、运动性质：对于均匀运转或滑动的摩擦部件其工况较优，而在承受变载荷时，常出现半干摩擦，对于半干摩擦的场所则应选用粘度较大的滑油，这样才能保证滑油在运转过程中形成连续的油膜。、摩擦面配
12、合性质和表面光洁度：油膜的形成和性质的优劣，与其摩擦偶件的配合间隙大小有关，间隙大者，选用粘度较大的滑油；油膜质量出与摩擦表面光洁度有关，表面粗糙者，应选用粘度较高的滑油，以便充满其表面，较好地形成油膜。（2）对油泵要求（3）管系及附件要求（4）油舱柜的布置滑油系统的原理设计a)注入输送系统b)净化处理系统c)油供给系统d)计量、控制等辅助性系统3、压缩空气系 4、组成：空压机、减压阀、气水分离器、空气瓶功用：（1）主辅柴油机的启动（2）柴油机的换向（3）柴油机及其它机械的操作（4）气胎离合器的离合操纵（5）海底门和排水集合井的冲洗和吹除（6）压力柜的充气作压力源（7）气动仪表、气动阀件的操纵
13、（8）灭火剂的驱动喷射（9）军舰上用作吹除、冲洗鱼雷发射管、驱动鱼雷发射（10）潜艇上浮下潜（11）气动自动控制和自动控制机械、仪器的操纵（12）其它杂用：汽笛吹鸣、气动脱钩、风动工具原理设计作业：1、冷却管系的功用和组成是什么？开式冷却与闭式冷却系统各有何特点？2、冷却管系中的淡水冷却管路常见的有哪二种形式？各有何特点？4、冷却系统功用：对需要散热的设备供以足够的淡水、江水、海水或冷却油进行冷却。内燃机动力装置中需要散热冷却的机械设备及部件有：a)主辅机的气缸、活塞、喷油器、增压器、气缸头、气缸壁b)主辅机的滑油冷却器、淡水冷却器c)轴系中的中间轴承、艉管轴承、推力轴承d)空压机的气缸、活塞
14、、排气口及冷凝器等部位和附属设备e)制冷设备的压缩机、冷凝器组成：冷却水泵、滑油冷却器、淡水冷却器、工作水箱、膨胀水箱、相应的管路和阀件、调节控制用的仪器仪表。冷却形式：a)开式冷却特点：设备简单、维修方便、冷却水取之不尽、使用方便、经济性好、不必专设冷却液贮存舱柜，但舷外水水质差、温度变化大。b)闭式冷却特点：循环在冷却机械内的水是清洁的淡水，腐蚀性差，水垢产生较少，从而避免了管路、阀件设备堵塞的现象，提高了系统工作的可靠性；淡水不会产生析盐现象，所以能维持良好的传热效果，进入柴油机的水温也不受限制；冷却水质好，不会产生堵塞；在需要暖机时若关上舷外水，使闭式系统中淡水自行循环而不冷却，这样可
15、以暖机。冷却管系的一般要求原理设计5、排气管系原理设计排气系统的作用：将主、辅机废气导至大气中去。该系统布置是否适当，对柴油机的正常工作和主、辅机功率发挥以及安全都有较大的影响。组成：有排气管、膨胀接头、消声器、防漏水设备等组成。基本类型：1. 柴油机的废气直接由排气管经消声器排至大气。这种形式用于没有废气锅炉的中、小型柴油机。2. 在消声器和柴油机集气管之间装设热膨胀补偿器，补偿排气管路因受热而引起的管子变形。3. 管路上装有废气锅炉，柴油机的废气经膨胀接头、废气锅炉排至大气。锅炉设置旁通管路，由换向阀控制废气的流向，以便在清洗锅炉或不需要蒸汽时将废气导入大气。旁通管路上装有消声器。4. 对
16、上述3)的形式，旁通管路不装消声器。这种形式广泛用于大中型船舶主柴油机。5. 对上述3)的形式，用废气燃油混合式锅炉替代废气锅炉，利用废气调节阀控制锅炉蒸汽产量。以上各种形式的排气管路均通过烟囱向上排出废气。对某些不设机舱棚的船舶，也可沿船尾或朝左、右舷排气。对于油船，港作拖船，供应船，往往要求排气不容许有火星的情况下工作，确保安全。在这些船舶中排气系统应装火星熄灭器。要求：a)为利于废气排出，排气管一般应向上方导出，力求管路短而少弯头。若排气管必须在水线上或水线以下穿过船旁板或尾部导出时，应在排出端装设止回阀等安全设备，以防舷外水倒灌。在运载易燃、易爆危险货物时，排气管不得通过船旁板导出。b
17、)经船舷或船尾导出的排气管，其船舷出口应高出满载水线。为了防止海水由排气管倒灌，靠近排气管出口段应做成“鹅颈”弯管路。c)排气管与配电板、燃油舱柜和燃油管应保持一定距离，以免引起火灾。d)排气管和消声器要装设冷却水套或包扎绝热材料，表面温度不得超过60，以免灼伤管理人员。e)每台主机应有单独的排气管和消声器。主、辅机排气系统（包括双辅机组、多辅机组）分别单独引致大气，成为独自的排气管路，避免互相干扰。除废气锅炉外，锅炉烟道不得与柴油机排气管相通。f)由于排气管随温度改变会自由伸缩，因而在靠近柴油机端的排气管上，应有可伸缩的装置（即膨胀接头）。g)排气管路的布置力求平直，尽量减少弯头，如必须弯曲
18、时，其弯曲不能小于90课题三船舶管路系统的原理设计（四）作业：1、压载水管系的作用是什么？2、消防管系有哪几种？三、船舶系统1、舱底压载水管系舱底水管系的功用和组成功用：抽除或排出船舶舱底的积水组成：水泵、管路及其吸口等附件、污水井、连接分配阀箱、污水油分离器等一般要求：略舱底水的油污分离：污水处理方法：a)利用油、水的比重差采用上浮分离法（过滤、凝聚、回附转析、分离）b)利用汽泡进行的分离法舱底水管系的原理设计：在全船设置许多污水井或污水集合筒，并设置吸口，以管路连接至舱底泵，为减少隔舱壁的开孔和操纵管理的方便，将管路集中设置（管弄），机舱后部的管子，从轴弄中通过，前部的管子均通过管弄，设置
19、阀箱代替分散设置的阀件。压载水管系功用：保持恰当的排水量，吃水深度和船体的纵、横向平衡。保持一定的饿稳性高度，减少船体过大的饿弯曲力矩和免受过大剪切力，减轻船体因压载不当引起的船体振动。要求：略压载水管系的布置形式：支管式、总管式、管隧式原理设计：a)将压载水注入各压载水舱b)从各压载水舱排出压载水c)各压载水舱之间进行调拨2、消防管系引起火灾的原因：教学准备：船舶管路系统课件，多媒体教室教材：付锦云船舶管路系统哈尔滨工程大学出版社，2006.8参考书：张骜船舶动力装置哈尔滨工程大学出版社，2006.10赵汝斌船舶动力装置安装工艺学国防工业出版社钢质海船入级与建造规范作业：1、什么叫生产设计？
20、生产设计图纸与一般的施工图纸的主要区别是什么？2、什么叫管系的综合放样？与其它工艺比较有何优点？课题四：船舶管系的生产设计（一）一、概述样棒弯管法：管子的制造安装质量差，劳动或是国庆节大，建船周其长管系放样：布置船的管系，并为管子的制造与管路安装提供施工图纸优点：1）在船体开工建造周期开始，即可进行管子的预制预装及管系在船上的安装。2）大量的船内现场工作移至车间或外厂协作完成，工作条件好，安全可靠。3）一次上船安装，减少了不必要的重复劳动，大大减轻了劳动强度，4）能统筹，安排近路有利于管理，精简节约，5）可用电子计算机技术取代放样中人工计算管子零件参数及管子另件的制图工作，可经电子计算机自动输
21、出弯管程序纸带，提供管子加工流水线所需的套料计算和有关生产管理信息资料，以及利用电子计算机和数控绘图仪自动绘制系统放样图，以取代样台人工绘制系统图的工作。比例模型法：立体感强，直观，有多重思考性，便于在设计阶段反复推敲和比较，但它相对于机装综合布置的设绘所投入的人力物力要多，周期较长，模型材料不能满足要求。设计步骤：初步设计，详细设计，生产设计。完工文件编制生产设计：根据已经认可的详细设计，按照工厂生产施工的具体要求，按工艺阶段，施工区域，施工单元绘制，记入工艺技术要求、生产管理数据的工作图表和提供生产信息的过程。生产设计图纸与一般施工图纸的主要区别：不仅应指出施工的技术要领和施工程序，而且应
22、明确规定其所在区域的编号、材料及工时定额，计划进度要求等，使施工人员从中可以了解自己应当干什么，如何去干，何时干完，以及在什么地方干等细节。机装生产设计船装生产设计二、管系放样1、概述 管系放样是在船体与动力装置技术设计完成后进行的，在样台或图纸上（涤伦薄膜）按一定比例画好船体型线和有关结构图，正确地绘制出各种机械设备的安装位置，根据管系的原理图或布置图，用投影法绘出全部管系的实际布置图-放样图。由放样总图拆制各个管系（或单元）的放样图，根据图中的管子几何形状及具体尺寸绘制管子零件图，按图纸在内场加工管子，最后按图安装管子。管系放样主要包括以下几项工作： 绘制管系放样图：它是安装管子的基本图纸
23、； 绘制管子零件图：它是制造管子的基本图纸； 编制管系明细表：它包括管系放样图中所需的机械设备、阀件、附件及管子等。2、管系放样的基本手段a)放样符号：用一段实线代表一根管子 b)管系放样基准面横向基准面：用以确定管系在左舷或右舷的坐标，以船体的纵舯剖面为基准。 纵向基准面：确定管系在船舶纵向坐标值，即首尾方向的位置，以船舶某一肋位作为纵向基准面。高度基准面：确定管系在高度方向上的坐标值，以船体的基线平面作为基准面。 c) 尺寸标注管系放样图用于安装工作，尺寸标注应满足便于安装的要求，一般应标注以下几项尺寸：机械设备的安装定位尺寸：这在机械设备布置图上已经注明，因此有关的定位尺寸在放样图上可省
24、略；只有在采用区域性单元组装时，这些尺寸在区域性单元组装图上应注明。船体结构上的开孔定尺寸：指通至双层底舱、舷旁及附于船体结构上的油水舱进出管的定位尺寸。安装前，根据图中注出的定位尺寸预先开孔。管子定位尺寸：沿船舶纵向布置的管子，在直管段上须注有距舯的尺寸，沿船舶横向布置的管子，在直管段上注有距某肋位的尺寸，平行布置的管子须注有管子间距，带有弯头的管子须注出弯头两边的高度定位尺寸。d)尺寸标注方法：采用封闭尺寸标注法课题四船舶管系的生产设计（二）作业：1、管系放样的基准面有哪几个？2、如何判断管子的弯曲角和旋转角？、管系放样基本步骤准备工作范围及内容熟悉有关图纸资料的准备：轮机说明书、主机和发
25、电机组说明书、各种系列产品的说明书、船用阀件产品样本或手册及国标、部标的有关管路附件部分的样本、工厂常用的有关管子规格及弯模半径。区域、空间层次的划分区域划分：有总体区域划分（根据船体的类型和构造特征，对船体总体构造划分出若干施工区域）、局部区域划分（对总体区域进行再分解，以管路布置的空间范围，工作量和工作进度要求等作为分解依据）空间层次划分：第一空间（自内底板至平台甲板，它布置的设备最多，所需的管路多而集中）、第二空间（平台甲板至下甲板）、第三空间（下甲板至上甲板）、第四空间（上甲板以上）绘图比例的选择目前常用的绘图比例为、管系综合布置图的绘制是在船体结构图上，将机电设备（包括箱柜）、管系、
26、排烟管、主干电缆、通风装置、家具、卫生器具、取暖品、花钢板、扶梯等通过综合平衡，分区域按比例综合布置在一张图纸上，并标注各系统位置尺寸、系统代号、通径（外型）尺寸。管系安装图的绘制根据放样总图分别拆制各个系统或区域的放样图，这个放样图只需画出这个系统或区域有关的机械设备、附件等，此图作为安装工作图，供外场工人安装时使用。在放样图上确定管路分段有利于管子零件图的绘制，以及管子参数的计算和管子的制造。一般要求：管子曲形简化、连接件分布匀称、管子长度适宜。管子零件图的绘制管系安装图是提供管子零件图的主要来源。零件图的内容：必须清楚地表达船号、区域、零件编号、管材规格、弯曲半径、校管、安装位置、表面处
27、理和试验要求；说明曲形管子的弯管程序，注明下料长度；其它附加说明。管子支架布置图的绘制是根据管系安装图上支架布置情况及位置，参阅有关图纸资料绘制而成，其主要内容包括：船号、区域、支架编号及形式、材料规格长度、安装位置、管夹形式及表面处理等，说明管友架的安装位置、管子支架的形状及管子支架的间距。管系明细表的编制包括管系放样中所需的机械设备、阀件、附件、管子等，为所有设备的外购、制作及安装前的准备工作提供方便。、管路系统的布置原则 从下而上，即从内底板开始逐步布置到主甲板； 由大到小，大直径管子（舱底压载、冷却水管系等）应先布置并在下层，因大直径管子不宜多弯曲，尽可能直线布置，中等直径管子（滑油、
28、燃油管路等）布置在中层，小直径管子布置在上层。 先主后次。空气、测量、注入管路先布置，因为这些管路不宜过分弯曲，其位置又较固定，然后先考虑动力系统，最后安排其它管系。 从纵到横。因为机舱管路与全船管路有联系，全船管路一般通过前后隔舱，即纵向管路多，宜先安排。 甲板管路一般布置于船舷两侧和走道下面。 弯头最少，路径最短。 在有消磁电缆时，则应先安排消磁电缆管路。 管子的排列形式尽量规则化，管子排列形式常有：竖向排列、横向排列、交叉排列、斜排列。 一个系统的管路、设备应尽可能集中，各系统之间应分散铺开，不使管路、设备过于集中，阀件的位置应考虑操作方便，并且便于维修和管理。三、比例绘图法的基本原理，
29、管子曲形参数手定义1、基本原理把坐标值与投影图结合起来，就可用一个视图清楚地表达室间某一管段的几何形状及刀具体尺寸。以管子中线代表一根管子折线，代表管子上的表头必须要有尺寸标注，文字说明分另弯定伸，角尺别弯，直角定伸2、管子曲形参数的定义1）管段实长以管子右端作为管的开始2）弯曲角管子AB在弯曲过程中随弯管模子一起顺进针方向转动使A点到达A1点的位置，则AOA即是，它的大小等于管子弯曲过程弯模所转过的圆心角度数。旋转角：相邻两弯头所在平面之间的夹角在实际弯制管子时，一般旋转角取小于或等于，以便于加工旋转角方向：顺转、逆转。四、弯管参数计算管系放样中计算参数：管段实长：弯曲角、旋转角关于弯头的起
30、点和管子总长度计算方法：作图法：利用管子的平面图，根据所给不定的条件，在此图作必要的辅助线，利用几何关系求得所需要的参数（实长、弯曲角旋转角等），为了求得准确的数据，图形比例应选得大一些，否则会产生较大的误差。此法较麻烦，现已不用。计算法：根据所绘出的坐标值应用几何和三角函数或矢量代数法等进行计算，计算的精确度只取决于所给的坐标值，与放样图的准确程度无关1、几何和三角函数法管段的实长弯头的直管段长度等于各管段的终弯点与起弯点的长度，实长的数值可从投影图上所绘出的数据求出。管子下料长度（L0）各管段实长之和延伸量随管子的材料，规格，弯曲半径，弯曲角大小及热弯或冷弯等而定与成正比。弯头起点弯头的起始弯曲位置弯曲角管子弯曲角数目=管段数目1除“U”形弯头的弯曲角=180外，一般0180旋转角转角的数目小于等于管段数目
