35000t级干船坞改造方案及设备配置分析

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　　摘    要：工厂现有35000t级船坞一座。由于船坞建造时间较久，船坞长度难以适应新型船舶的修理要求，且相关配套设备设施也较为陈旧，尤其起重及牵引设备腐蚀老化严重，存在安全隐患，因此急需对船坞进行加长改造，并对相关设备设施进行能力提升。本文针对该船坞的改造方案及对配套设备配置进行分析，旨在为后续船坞改造及设备配置提供参考。
　　关键词：船坞;改造;设备;配置
　　中图分类号：U673.33                               文獻标识码：A
　　Abstract： The length of the existing old 35 000 t dry dock in the shipyard could not meet the repair requirements of the new type ships， the related supporting equipment and facilities are also relatively old， especially the lifting and traction equipment are corroded and aged seriously， so it is urgent to lengthen the dock and upgrade the related equipment and facilities because of potential safety hazard. In this paper， the modification scheme of the dock and the configuration of the supporting equipment are analyzed， which aims to provide ref erence for the subsequent dock modification and equipment configuration.
　　Key words： Dock; Modification; Equipment; Configuration
　　1    前言
　　工厂现有船坞于1978年设计、1982年建造完工。船坞有效尺度为：长 × 宽 × 高=210 m × 32 m × 13 m。由于船坞建造时间较久，船坞长度难以适应新型船舶的修理要求，且相关配套设备设施也较为陈旧，尤其起重及牵引设备腐蚀老化严重，存在安全隐患，因此急需对船坞进行加长改造，并对相关设备设施进行能力提升，提高保障能力和生产效率。
　　改造主要内容：船坞向坞尾陆域接长50 m，接长后坞室有效长度260 m;船坞北侧现有30 t门座起重机轨道向西延伸50 m;船坞南侧坞面新增50 t门座起重机轨道一组、轨距10 m;改造更换全坞引船系统;拆除现有坞尾侧配电房和绞车房，在船坞加长段西侧新建辅助用房，设置绞车房、配电站、空压站和值班室等;更换全坞淡水、海水和动力气体供应管系等。本次船坞接长改造工程，基本不改变船坞总平面位置及与相邻建筑之间的关系。
　　2    船坞改造方案
　　工厂35 000 t级船坞影响生产的主要矛盾在于有效长度不够，为适应任务船型的修理要求，根据《干船坞设计规范》[1]（CB/T 8524-2011），船坞加长长度为10～15 m;考虑到轴系修理要求，比较合适的加长长度是20 m、宽度和深度均维持现状。
　　在讨论改造方案阶段，工厂与工程设计单位多次沟通，最终确定船坞改造方案为向坞尾加长50 m，同时坞尾辅助楼相应后移，主要考虑因素如下：
　　（1）船坞改造工程完成后要使用数十年，必须考虑将来船型的发展，不能只看到眼前的任务船型;
　　（2）船坞接长可向坞口或向坞尾方向接长。经比较：向坞口方向接长会使得坞口凸出码头，影响船舶的泊位，且船舶进出坞的难度加大，改造施工难度大、造价高、改造期间船坞不能使用，对生产的影响大;向坞尾方向接长施工难度小，仅需要占用船坞后方临时堆场，同时拆除现有绞车房和辅助用房并重建造价低，船坞可在船舶进坞后在坞尾部制造临时围堰，对生产基本没有影响;
　　（3）船坞加长50 m与加长20 m比较，增加的投资有限，因施工机具、桩基工程、土方工程等单价与工程量有很大关系。经测算，加长50 m方案比加长20 m方案增加费用不到20%，性价比高很多。
　　3    船坞配套设备配置
　　3.1   牵引系统
　　船坞现有牵引系统已经使用超过35年，设备腐蚀老化严重，且为单小车侧挂形式，进出坞操作时对船舶的控制较难，容易发生小车脱轨掉落事故。本次工程考虑将引船系统拆除更换，采用当前较为常用的双小车（单侧坞墙上配一台主动小车和一台被动小车）形式，两台小车使用同一根轨道和同一根牵引钢丝绳，两台小车的间距可调节，以适应不同长度的船型进出坞操作;引船小车轨道采用坞顶工字型结构，小车不会脱轨;2台150 kN引船绞车也同时更换，设置在加长段坞后新建的辅房内，通过钢丝绳、滑轮系统等为引船小车提供拉力对船舶进行牵引;其他更换改造还有轨道及预埋件、钢丝绳、转向滑轮、张紧装置等。
　　为配合船舶进出船坞操作及落墩定位，在船坞中部及坞尾的坞墙两侧，各设1台100 kN电动绞盘，共计4台。在船坞加长改造施工过程中，拟采用这4台绞盘作为临时动力，供船舶进出坞操作使用。
　　3.2  起重设备 　　船坞北侧原配有30 t门座起重机一台，该起重机与2#码头共用。由于该起重机已使用超过30年，起重能力不足、能耗高、动作慢、工作效率低下，无法满足船坞与码头同时作业的要求。
　　工厂提出的方案是改造船坞北侧现有轨道，并新增一台50 t门座起重机，将原30 t起重机限定至2#码头专用。
　　经现场考察测量并与生产部门协商，最终方案是在船坞南侧新增轨道一组、配置50 t门机一台，同时保留船坞北侧30 t门机，并将其轨道向后延伸50 m，与船坞加长段同时建设，最大程度的保障船坞生产作业需求，且便于以后吊装技术改造或吊机的更生。
　　3.3    电力设备配置
　　（1） 供电电源
　　变电站1路10 kV电源，分别由工厂原有总降压站的10 kV备用开关柜引出，10 kV电源供电容量2500 kVA，于变电站内部配送至两台1 250 kVA变压器;10 kV电源采用电缆沿厂区原有电缆沟引入本工程新建变电站。经负荷复核，总降压站供电容量能满足本工程新增容量;变电所内低压开关柜，配出0.4 kV/ 0.23 kV电源至各终端设备。
　　（2） 电气设备选择
　　原有的供电设备经多年使用已老化陈旧，故障较多、维修困难、可靠性差。本次船坞改造对电气设备进行更新，提高供电的可靠性和用电的效率。
　　变电所内高压设备选用中置式开关柜;低压设备选用抽屉式开关柜;变压器选用高效节能型SCBH15系列干式变压器;高压10 kV系统在变电所内采用自动化操作;变压器设有过电流、速断、单相接地和温度保护;在变电所的低压出线处，设置数字式计量仪表。
　　（3） 电缆选择及敷设
　　船坞原有的电缆已较为破旧，配电箱外壳锈蚀严重、合闸开关等老化。本次船坞改造对供电线路进行更新，使其更适合于船坞用电的需求和供电的安全：
　　① 船坞采用放射式的供电方式，按工艺要求设置电源接头箱。电源接头箱均采用立式（高度≤1.2 m）、户外防水型（IP55）;
　　② 船坞供电线路采用防海水侵蚀电力电缆，在电气廊道内沿防腐支架敷设;
　　③ 起重机电缆采用放射式供电;
　　④ 辅助楼采用放射式供电方式。供消防用电设备的线、缆采用阻燃耐火型线、缆;消防设备的配电线路暗敷时，应穿管并敷设在不燃烧体结构内，且保护层厚度≥30 mm;明敷时应穿金属管或密闭式金属线槽，并采取防火措施;非消防设备配电线路，采用交联绝缘铜芯电缆或塑料绝缘铜芯导线穿金属管敷设，线路穿管暗敷时保护层厚度≥15 mm。
　　3.4  压缩空气系统设计
　　（1） 设计原则
　　压缩空气是本工程生产过程中大量使用的动力气体，主要用于船坞（修船）作业中除锈、喷漆和风动工具。本设计考虑就近在辅助用房内自建空压机房，机房容量满足船坞的压缩空气需求;新的空压机房尽可能利用原有空压机设备。本船坞用压缩空气暂时不考虑与工厂的压缩空气系统联网，只留下连接接头备用。
　　根据船坞作业涂装工艺的生产要求，压缩空气必须进行净化干燥处理。考虑到辅助用房建筑面积有限及后期使用管理方便，采用风冷型螺杆一体式空压机，即将冷冻式干燥机内置于空压机设备内。
　　（2）  用气要求及站房规模
　　原有空压站拆除，新的空压机房与绞车房、配电房整合至新的辅助用房内，空压机房容量满足船坞加长后整个船坞的用量需求。根据水工工艺专业资料，最大消耗量为100 m3/min、用气压力1.0 MPa。
　　根据船坞生产工艺组织的特点，本设计以压缩空气最大消耗量作为空压站容量计算依据，设备选用26 m3/min的风冷型螺杆一体式空压机共4台。
　　（3）  工艺系统及设备布置
　　每台空压机内置冷冻式干燥机，以减小机房占地面积及方便后期使用管理、4台空压机并联运行接一总管，总管经过滤器及10 m3储气罐后送至船坞供气系统。
　　3.5  消防工程设计
　　船坞内生产、消防合用管道，两路DN250进口及环网满足最大生产用水和室外消防用水要求，两侧廊道设室外消火栓、间距小于100 m;给水接头箱内设DN65栓口，并在接头箱旁设消火栓箱，箱内设25 m 的DN65消防水带和Φ19水枪;海水可作为消防备用水源，海水接头箱内也设DN65栓口，供水压力大于0.40 MPa;按规定配置手提式5 kg磷酸铵盐干粉灭火器，每箱3具、共18箱。
　　輔助用房为局部两层建筑：丁戊类站房总建筑面积500 m2、高度约10 m;根据规范可不设室内消火栓，采用消防软管卷盘;室外消防水量15 L/s，火灾持续时间2 h、一次消防水量108 m3;按规定配置手提式3 kg磷酸铵盐干粉灭火器，每箱2具、共5箱。
　　3.6   给水系统设计
　　（1）  自来水系统设计
　　整个船坞内给水管道重新设计。根据工艺要求，最大日用水量300 m3/h、最大小时用水量60 m3/h、平均小时用水量30 m3/h。
　　船坞内生产、消防合用一套管道，要求从厂区接入两路DN250，在船坞廊道DN250与厂区给水管道连成环网。
　　根据工艺要求，共设淡水接头箱18个，每个接头箱设2个DN65接口和3个DN25接口;管道敷设在船坞廊道内明装，采用热镀锌钢管、沟槽连接。
　　（2）  海水系统
　　由船坞泵房内一台海水泵Q=65～135 m3/h、H=98～72 m承担。海水主要用于船舶压载、船坞底板冲洗及备用消防用水。船坞海水管重新设计，根据工艺要求，最大日用水量300 m3、最大小时用水量60 m3/h、平均小时用水量30 m3/h，原海水泵流量及廊道管径DN150满足要求;根据工艺要求，船坞两侧共设18个海水接头箱，箱内设DN150、DN65、DN25接口各一个;管道敷设在船坞廊道内明装，采用热镀锌钢管、沟槽连接。 　　3.7  排水系统设计
　　（1）  生产废水
　　船舶废水，以人工贮槽收集运至陆域专业含油废水处理站达标处理，或委托有资质的专业单位外协处置;
　　船坞底板冲洗废水，经泵房沉砂池后表面部分以人工贮槽收集运至陆域专业含油废水处理站达标处理，或委托有资质的专业单位外协处置;
　　船坞加长后，日新增坞底冲洗废水量为16 m3;
　　（2）  雨水排水
　　船坞内雨水经排水沟排至泵房流道层，由泵房内的辅泵提升后排入水体;
　　辅助用房的屋面采用外排水，设DN100雨水立管若干。
　　（3）船坞排水
　　船坞水泵房设在船坞南侧的坞墩内，全地下式钢筋混凝土结构，由上至下分成三层（依次为：电机层、水泵层及流道层）;流道层共设两根主泵流道，辅泵与主泵合用流道;船坞设大明沟。
　　主泵型号为40ZLQ-50型立式轴流泵两台，主电机额定功率N=480 kW、6 000 V;辅泵型号为12SH-9型两台，流量Q=170 ～ 190 L/s、扬程H=23 ～ 14 m，电机电压为380 V、额定功率N=55 kW。
　　根据原船坞设计文件，原排水总量70 000 m3，排水时间约4 h;本次船坞泵房设备不作调整，加长后新增排水量约16 000 m3，排水时间约5 h。
　　4    结语
　　35 000 t级船坞改造项目，在船坞尾陆域进行加长、并尽可能降低投资、减少施工难度、充分利用场地现有条件原则下，对牵引系统、起重设备、电力设备、压缩空气系统、消防系统、给排水系统等配套设备设施进行升级改造。改造完工后已完成某大型船舶进坞修理，配套设备设施满足使用要求，船坞改造成功。
　　本次船坞改造增加了坞长50 m，满足现役舰船进坞修理要求。同时预留了进一步升级改造的空间，可根据不同型号的船舶进坞修理要求再次进行适当的改进，为工厂长远发展提供必要的基础设施。
　　参考文献
　　[1] 中华人民共和国工业和信息化部. 干船塢设计规范（CB/T 8524-2011） [S]. 2011.
　　[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 供配电系统设计规范（CB50052-2009）[S]. 2009.
　　[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 压缩空气站设计规范（CB50029-2014）[S]. 2014.
　　[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 消防给水及消防栓系统技术规范（CB50974-2014）[S]. 2014.
　　[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑给水排水设计规范（CB50015-2009）[S]. 2009.
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