电气施工对船体结构的影响及补偿

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第13期   作者:陈淼1 黄艳敏2 陈良松3
[导读] 摘要:目前船舶工业已经成为支撑我国国民经济发展的重要支柱性产业,其中电气系统是较为重要的核心系统,决定了船舶工业水平。
        1身份证号码:42900119860205XXXX 2身份证号码:45030419880811XXXX 3身份证号码:42210119820915XXXX
        摘要:目前船舶工业已经成为支撑我国国民经济发展的重要支柱性产业,其中电气系统是较为重要的核心系统,决定了船舶工业水平。若是想要最大限度上提高船舶发展水平,就需要在船舶电气施工工艺方面加以有效控制,应引起相应重视。船体结构的建造主要应用的是电气施工,因为船体结构建造的施工环境的特殊性,使得船体结构所涉及到的电气施工和其他领域的施工具有很大的差异,本文主要以七十米的船体建造为例,探究在电气施工中对船体结构的常见的问题,并针对其问题阐述相应的补偿措施,希望为业内人士带来一定的参考价值。
        关键词:电气施工;船体结构;影响;补偿策略
        引言
        在科技进步的当下,船舶工艺技术也在不断提升,而新技术也逐渐取代了传统工艺,在船舶行业发展中有着重要地位。电气工程作为船舶制造中的一部分重要内容,本身具有一定的复杂性,涉及方面众多,一旦出现施工错误,就会影响到电力系统的稳步运行。这也就需要针对船舶电气施工工艺对船体结构的常见问题进行详细分析,对于船舶电气施工工艺水平提升有着重要意义。
        一、电气施工工艺的主要内容
        电气施工是贯穿于整个船舶建造过程的重要工程项目,且整个施工过程较为繁琐,涉及范围较大,在这样的情况下若是没有对整个电气施工工艺进行综合考虑,就会影响电气系统的构建,为船舶行驶带来较大的影响。首先,图纸设计,主要是根据船舶建造要求,合理设计电气施工图纸,保证施工各个环节都能相互配合,避免出现施工冲突现象;其次,图纸需要经过审核以后才能正式进入到施工环节,尤其是施工时间、数据参数、材料等方面,都要进一步明确,为后续电气施工稳步进行提供保障;再次,做好线路敷设,完成预制件准备工作,保证所有预制件都能在制定的条件、要求下完成,需要注意的是,电缆敷设与线路安装必须要能够达到指定要求,且要遵循简约原则,尽可能减少线路敷设距离,避免发生安全事故;最后,设备安装,要将所有设备安装到指定位置,固定在基座上,然后开展系统性检查,做好调试工作,确定所有电气施工质量都合格以后,才能完成电气工程施工,为船舶电气施工提供最大程度的保障。
        二、船体结构电气施工特点介绍
        总体来看,目前船体结构电气施工的特点有以下几个:
        (1)由于船舶所处环境恶劣,需时刻承受大风浪侵袭,且还有腐蚀性很强,必须保证结构有足够的强度和稳定性,因此要求船舶电气施工工艺水平相对于陆地的钢结构施工有着更高要求;
        (2)由于某些船体结构狭小,在其中进行电气施工时会受环境限制,大型设备难以展开,只能应用小型设备,会在一定程度影响质量;
        (3)目前船体结构规模越来越大、结构日益复杂,涉及到的施工单位很多,因此对各单位的协调提出了很高要求。
        三、船体结构电气施工常见问题及原因分析
        经过统计调查:目前70m以下的船舶占造船市场总量的50%以上,因此本文以该类型船体为主要分析对象。70m船体主要在内陆河及近海范围内活动,是当前水运贸易的生力军。其结构相对狭小,舱室空间尺寸有限,后续施工会有一定难度。
        (1)船体结构电气施工常见问题
        在现实船体施工中中常常发生该类现象:已经通过施工质量验收的船体结构,在后续经过电气施工后却出现了质量问题。比如很多加强板筋被切割;肘板只留下一部分;很多板筋处被开孔或开孔尺寸超过规范限制等。这些细节不仅直接影响着船体内各类线路的分布情况,还对船体结构强度造成较大影响。
        (2)常见问题的原因分析
        ①针对板筋被截割或开孔问题其主要原因是由于在前期进行各类管线设计时,并没有充分结合船体结构施工图纸进行“量身定制”,往往是凭借主流经验设计敷设,对一些细节没有给予明确指示。导致很多情况下任由具体施工人员随意铺设;
        ②由于我国造船业发展迅速,而国内的技术人才培养速度远达不到实际要求,因而很多技术薄弱、综合素质差的人员进入施工队伍。

他们在施工中未能严格按照相关规范开设行线孔,导致孔位偏差、孔口过大等问题,为后续的焊接工作带来不便;
        ③监督人员监管不到位,对细节问题不看重或自身就把握不准,技术监督队伍综合素质差也是导致细节问题频发的重要原因。
        四、船体结构电气施工常见问题及应对措施分析
        随意开孔是当前船体结构电气施工最常见的问题,因此必须要向施工人员及监督人员明确船体结构开孔的相关规定。此外,由于敷设管线的需要,船体结构开孔是必要的,因此需要在后期对其进行局部加强,下面针对这些问题进行具体分析。
        (1)船体结构禁止开孔位置标准
        根据我国《船舶电缆敷设工艺》的相关规定,在以下几个位置是禁止开孔的:①船体的横向结构,包括横梁纵桁、端衬板的原有开孔位置下方;②船体的纵向结构禁止开孔,包括纵骨、舱壁、纵向桁材等;③平板龙骨结构上的加强肋板;④在支柱结构的根部禁止开孔。在实际船 体结构电气 施工中,除了在 原 则 上 按 照 相 关 标 准 来 之外,应密切结合现场实际情况灵活应变,在保证不破坏船体结构强度的总原则下力求主干管线的整齐划一,这也方便客户在使用中的维护工作顺利开展。若需对设计进行较大的修改,施工人员应及时上报设计人员,待找到妥善解决方案后再进行开孔、切割作业。
        (2)船体结构横梁开孔位置的确定
        在船体结构中,横梁往往是需要开孔的重要位置,尤其是对于这些空间狭小的70m以下船体。由于高度限制,必须使主管线从横梁中开孔穿过。但这就出现了一个矛盾:如果开孔太小且太少,会造成穿过的管线负荷满足不了实际使用要求;如果满足所有管线通过,则开孔又会对船体结构强度造成不良影响,这是决不允许的。因此在此处开孔时需要对开孔位置、形状、大小进行严格限制。结合实际施工经验,一般在横梁处开孔时要求形状一般为圆形孔、矩形孔(四个直角应打磨为圆弧过渡)或腰圆形孔。此外对开孔截面的要求是电缆框、电缆筒的截面积≤1.33×电缆横截面。具体要求如下:①开孔的高度h≤25%×纵桁腹板高度;②开孔宽度b≤60%×骨材间距;③开孔边缘到纵桁板的距离L≥40%×纵桁腹板高度。如果在实际施工中其尺寸超过了上述规定,则在后期必须采取额外的强度补偿措施。
        (3)船体结构后期补强措施
        后期补强措施重点针对的是横梁开孔尺寸超限,具体补强措施应根据实际情况确定。以下是几种典型补强措施。①补强电缆框,其本质是加大其高度及厚。具体电缆框补强尺寸见式(3-1)所示。H×δ≥B×δ1(其中:δ≥δ1)(3-1)式中:H——电缆框的补强高度;δ——电缆框的补强厚度;B——开孔宽度;δ1——开孔处构件或甲板厚度。②开孔位置设置补强板若在船体结构关键部位必须开孔走线的情况下,应设置补强板。对补强板的具体要求如下:1)补强板和补强电缆框的材料强度应不低于附近周边船体结构的材料强度;2)补强板和补强电缆框的焊接形式为单面连续焊接。补强板的具体尺寸要求详见(3-2)。b1+b2×δ≥B×δ1(其中:δ≥δ式中:b1,b2——补强板在开孔处主要受力方向两侧的宽度;δ——补强板的厚度;δ1——开孔处构件或甲板厚度;B——开孔宽度。
        结语
        船体结构的构造决定了整艘船的质量,但是由于电气施工的后期影响,船体结构的强度和完整性在一定程度上降低了。为了避免这种情况,施工人员必须弄清禁止开口在船体结构中的位置,并掌握具体开口规格,针对不同的位置进行不同的处理。另外,在一些较为关键的位置上选择开孔后,要设定加强版补足结构强度损失。施工监理人员的素质和整体责任感也对施工的整体质量有重要影响,因此,针对监管人员的职业素养应加强培训。
        参考文献:
        [1]秦伟."解析船舶电气施工工艺." 工程技术(引文版)000.006(2016):00135-00135.
        [2]刘彦军,陈丰.船舶电气设备的故障及维护策略研究[J].电网建设,2017(18):14-15.
        [3]中国船级社.智能船舶规范[S].北京:人民交通出版社,2015.
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