船舶试航流程的优化研究_李珍璜.pdf

-95-作者简介：李珍璜（1971-），男，工程师，船舶与海洋工程。徐寅生（1986-），男，工程师，船舶与海洋工程。船舶试航流程的优化研究船舶试航流程的优化研究李珍璜徐寅生（广船国际生产管理中心）摘要：船舶航行试验作为船舶造修过程中重要的环节，文章通过对新造液货船舶试航项目的梳理，提出相关优化措施，以达到缩短试航周期，实现降本增效的目的，同时，对其他船型具有参考意义。关键词：船舶；试航；优化；周期DOI：10.3969/j.issn.2095-4506.2023.01.0260前言船舶试航作为验证船舶性能和检测船舶设备工作情况的航行试验，已经成为船舶建造、修理等不可或缺的一部分。航行试验的成功与否，将直接影响到船舶建造周期、船舶交付等一系列关键环节，最终体现为项目的成本、营利情况。因此，一套完善的试航流程，对于船舶建造和修理而言将起到至关重要的作用。文章重点针对目前的新造液货船试航项目进行总结，对相关流程进行优化，以达到缩短试航周期，助力生产提速，实现降本增效的目的。1试航项目及目前存在的问题1.1试航项目液货船的试航项目通常分为6大项近70个小项目，详见表 1。其中，测速试验、主机耐航试验及货油系统试验等项目作为船舶航行试验的重点项目，将直接影响试航的成败，做好这些主要试验与其他各试验项目的策划安排以及报验的组织衔接将显得尤为重要。1.2目前存在的问题由表一可以看出，船舶航行试验，需要验证的项目数量繁多，要求不尽相同。目前，船舶航行试验主要存在的问题有以下几方面：（1）周期长：因试航项目较多，项目调试、验证及组织协调将花费大量时间，同时，项目试验受海况因素影响，导致部分试航船舶周期甚至达到 15天以上。（2）设备故障率高：出航后，因设备故障问题导致试航滞后甚至取消的事情时有发生，因此提高设备运行稳定性、减少拆套，将对顺利完成试航起到关键性作用。（3）管理组织策划不够严谨：因试验项目的繁杂，对于主机、发电机、锅炉等设备工况要求不一，试航过程中因项目组织不力，导致部分项目未能在合适的时间内完成，延误试航时机。（4）出航状态差码头系泊试验周期紧张，船舶出航前未能充分做好试航准备工作，导致试航期间问题频发，试航周期延长的同时，也使得试航成本居高不下。通过上述分析可以发现，出航状态差必然导致设备系统完整性状态不达标，故障频出，直接影响试航项目验证周期；项目验证顺序排列混乱，进一步加长试验周期，最终将导致试航成本居高不下，因此缩短试航周期，从而降低试航成本是一直是船厂需解决的普遍问题。图 1船舶航行试验优化图 2货油舱试航项目优化2试航项目的优化针对上述存在的问题，以下从出航前准备，试航过程中项目组织以及试航后的总结分析等三个方GSI SHIPBUILDING TECHNOLOGY广船科技2023 年第 1 期(总第 164 期)-96-李珍璜徐寅生：船舶试航流程的优化研究表 1液货船试航主要项目项目实验条件项目类别项目名称吃水要求功率要求备注总体测速递增测速试验设计吃水多种工况EEDI 测速试验设计吃水多种工况操纵性急停、倒车试验设计吃水CSR首制船惯性启动、停车试验设计吃水CSR首制船回转试验设计吃水CSR首制船落水营救（威廉森）试验首制船Z 形操舵试验设计吃水CSR首制船船体项目振动总振及局部振动测量设计吃水CSR首制船强度货油舱强度试验压载舱等强度试验/外区项目操舵试验正常操舵、应急操舵试验结构吃水全速、半速自动操舵试验结构吃水全速深水抛锚试验/82.5 米水深甲板消防泡沫试验/压载泵排量/货油系统货油泵排量/货油扫舱试验/洗舱机（加热）效用/大舱加热试验/惰气系统试验/排油监控试验/压载水处理试验/外海机区项目主机燃、柴油转换/主机最低稳定转速试验/主机耐航试验设计吃水多种工况主机拆检/粘度计效用/CSR增压器清洗/油耗测定设计吃水CSR锅炉效用及蒸发量测定/CSR海水淡化装置试验/CSR除硫系统试验/多种工况除氮（SCR）系统试验/多种工况柴油模式防海生物/阴极保护测试/无人机舱试验/CSR轴系部分试验轴系扭转振动试验/首制船轴系磨合设计/结构多种工况轴功率测试/轴系热态称重/轴接地装置测试/-97-面对船舶航行试验进行优化，从而达到缩短试航周期，提高生产效率，降低试航成本的目的。2.1提高出航完整率，做好出航前准备工作做好出航前准备工作，对于顺利高效地完成试航起着关键性作用。对于液货船主要由以下几个方面：（1）将试航项目提前到码头完成提高货油舱完整性状态，将货油系统部分试验提前到码头做。针对液货船，尤其是成品油轮而言，货油舱的生产推进成为整个船舶建造的关键路径之一。货油舱特涂在出航前提前交出，可以使货油系统部分的海上试验项目提前到码头期间试验，详见下图将货油系统的项目提前，可以进一步检查货油泵、洗舱机、锅炉等设备以及货油、扫舱、洗舱、蒸汽等系统的稳定性，将问题提前暴露。在厂区内，人力、资材、设备等资源的充足保障，有利于问题高效的解决，缩短试航周期的同时也进一步提高了航行试验的安全性。码头提前完成部分舱室强度试验试航期间，强度试验往往成为耗时费力的一项试验。通过合理的调配压载，利用码头资源，使压载舱、艏艉尖舱等部分舱室的强度试验提前到码头期间完成，将大大缩短试航周期，明显减少试航所需劳动力。灯光试验提前到码头完成为了配合船舶航行灯、信号灯试验，需要拖轮随试航船一起出海，造成试航能耗增加，成本增大。可以利用现有技术，如：无人机、旋转仪等设备，配合一定的方式方法进行码头报验，将极大地缩短试航周期及成本。（2）出航前的设备、系统检查与维护船舶航行试验的目的就是为了验证各项设备的性能及相关系统的稳定性，确保设备及其相关系统在最优的状态下参与试航，将大大降低事故发生的风险，确保试航项目可以按照既定计划顺利进行，同时减少了拖轮使用次数，达到降本增效的目的。（3）出航前与船东船检协商优化试航项目，编排可行的试航计划。五节放艇放艇试验可以与船东、船检争取在码头，以拖轮模拟 5 节水流进行试验；强度试验货油舱强度、压载舱强度可以与船东、船检在上建区项目5 节放艇试验航速 5 节/噪音测量/CSR电气自动化航行设备气象传真设备试验/无线电台/对讲系统/GPS 系统/航行警告/卫通 C/AIS/EPIRB/电罗经校准/磁罗经校准/计程仪效用/测深仪校准/VDR 测试/LRIT 试验/雷达系统/气笛、雾笛效用/航行灯/信号灯测试/照度测量/失电试验/瘫船试验/主机遥控试验/多种工况火警报警试验/CSR广播/重载问询/GSI SHIPBUILDING TECHNOLOGY广船科技2023 年第 1 期(总第 164 期)-98-试航前协商，根据结构等同原理，争取在试航期间，只试验货油舱左单右双、压载舱强度免试验公共横舱壁，可以减少大量打水的时间，减少试航周期。操舵试验根据船级社的规范的描述，要求在结构吃水的试验，在条件不允许的前提下也可在舵叶全浸没的状态试验，出航前可以争取在舵叶全浸没的状态试验，减少结构吃水的试航，可以节省至少一天的周期，尤其是后续船，一般可以协商。合理编排试航计划试航前熟悉航行试验大纲，清楚试验项目的要求，尤其是吃水、主机工况、海况的要求，对合理安排试验顺序特别有利，同时当试航期间出现设备故障、海况变化时，试验计划要能及时应对和合理调整。图 3提高出航前设备系统状态图 4不同吃水状态下的航行试验图 5耐航试验项目2.2试航项目的精细组织船舶航行试验期间，需要验证的项目多达几十项，将不同的项目在同一时间进行调试、验证，将极大地缩短试航周期，对于提高试航效率，缩减试航成本起到关键性作用。下面将从几个原则对试航项目进行优化，重新组合验证。（1）原则一，船舶吃水状态针对常规船型，航行试验的项目对于吃水的要求往往有三种情况：压载吃水、设计吃水、结构吃水。其中，设计吃水状态下的试验项目最多。对船舶吃水要求相同的项目尽可能放在同一阶段进行试验，将减少反复调整压载的时间，有效的缩短试验周期。（2）原则二，主机功率状态针对测速、耐航等重点项目，往往需要验证主机在不同工况下的各项参数是否满足规格书要求，可以通过提前组织策划，将其他小的试验项目，例如：噪音、振动、火警、造水机产量等穿插进各不同工况进行试验，节省时间的同时，也降低了试航能耗。同时，耐航试验所需时间较长，在同一工况条件下、相互不影响的外区项目可以安排同步试验，需要注意保证船厂、船东、船检人员的充足。（3）原则三，创新针对重点项目，要创新试验的方式方法，创造新型工装工具，将船上现有设备的能力充分发挥出来。强度试验工装试航过程中，打压载受制于压载泵排量的限制，往往需要较长时间，可以通过制作专用工装，利用消防、泡沫、洗舱等系统来辅助货油系统进行打压载，可以提高效率约 30%。优化测速试验流程对于测速试验，往往需要船舶进行十次以上的往返航行，掉头过程中，降速再提速耗时较多。优化试验方法，减少往返次数，将极大提高测速所需时间。由图 6 可以看出，在同一个航程结束工况 1 的试验后，继续加速进行下个工况 2 的试验，然后再掉头进行工况 2 的试验，待工况 2 结束后继续加速，进行工况 3 的试验。如此以来，可以保证在同一个航次，可以先后完成两种测速工况的试验，有效的减少了掉头的次数，大大缩短测速周期，节约了能耗。可以提高效率约 40%。优化轴系磨合程序试航期间，为了降低艉轴高温的风险，需要对轴系进行磨合。艉轴磨合程序应根据不同船型制定切合实际的方案，并随着系列船的建造过程，不断收集数据，总结分析，优化相关磨合程序。结合目前的艉轴设计，可以分为：对称性镗孔艉轴管、对称性整体艉轴管、非对称型整体艉轴管等三个方面李珍璜徐寅生：船舶试航流程的优化研究-99-来考虑对轴系磨合程序进行优化，缩短试航周期的同时，也节省了试航油耗。（4）原则四，缩减主机高负荷、高转速的次数为船舶提供推进动力的低速柴油机，为了保护主机，在由低速运行到高速过程中需要经历漫长的负荷曲线，在不进行任何人为因素干扰的情况下，主机负荷由 0 上升到 100%的时间通常需要 1 个小时。因此，充分利用主机高负荷的工况，将极大缩短试航时间。例如：在测速、耐航、无人机舱等试验结束时，充分利用主机高负荷工况，穿插进行回转、停车、倒车试验。（5）原则五，优化试航项目的时间安排试航项目安排原则：正式试验项目安排在白天和晚上上半夜，船厂、厂家需要自摸的项目安排在图 6测速试验流程示意图图 7试航流程GSI SHIPBUILDING TECHNOLOGY广船科技2023 年第 1 期(总第 164 期)-100-下半夜，例如：主机调整、轴系磨合、压载水处理系统调试、除硫系统调试、主机遥控的自摸等安排在下半夜，有利于保证其他人员的休息。（6）原则六，提高应急事件的处理效率船舶在航行试验期间，受各方因素影响，往往会产生不可预见性的事件，高效处理处理突发事件的能力和水平，将直接影响到船舶试航的成败：一方面要切实做好各项应急演练工作，相关人员、设备、资材等准备到位；另一方面提高试航人员的专业水平，要安排经验丰富的员工、厂家参加试航，尤其是对于除硫、除氮、双燃料主机；最后对于应急事件，如：台风、疫情、安全事故等，要及时成立专业处理小组，明确各责任人的工作，充分整合船上现有资源，积极高效的处理。综上，优化后试航程序案例，如图 7 所示：第1、2 天主要以压载调整、无线电及外区货油等项目为主，第 3-4 天基本形成了以主机遥控，主机耐航，测速等三大项目为主，其他项目穿插进行的试航流程，对于常规船舶，顺利的情况下试航周期基本可以控制在 6 天以内，进一步降低了能耗，控制了成本。2.3做好试航后的总结分析试航后及时与各相关方进行总结分析，完善相关数据资料，确保航行试验顺利完成。（1）对照规格书及试航大纲，检查各试航项目的完成情况，避免项目遗漏的情况发生。（2）及时与船东、船检召开试航总结会，沟通双方对于试航项目的意见。针对有疑问的项目，要确保有解决方案，必要时重新试验，避免将问题带回码头，造成二次试航的风险。（3）充分利用试航期间各项资源，对船东船员进行设备培训，闭环相关船东船检意见，减轻回航后交船压力。（4）做好试航期间各项数据的收集分析，如：尾部轴承温度，无人机舱报警点记录，测速、耐航等试验数据，以便后续船舶试航得以提高改进，也为新船的研发提供理论基础。3结语船舶航行试验是一项复杂的工程，需要在几天时间内完成全船 90%以上设备的运转试验，不可预见性问题较多。为了保证试航的顺利推进，必须提高试航前的完整性，做好设备系统的调试；不断优化试航项目，精细化组织各项试验，提高人员设备的工作效率；并对试航中遇到的问题总结分析，持续改进，以便有效的缩短船舶建造周期，降低船厂的建造成本，提高中国船舶建造的综合实力，促使中国向着造船强国继续迈进。（上接第 62 页）5结束语本文所设计的工装解决了某些大型船舶海底门因其面积或弧度太大而难于进行密性试验的问题。该工装不用封板烧焊，不损伤船体结构，可重复使用，减少了施工成本和周期。使用灵便、轻巧，方便工人密试和压力数据的读取，具有一定的实用性和创新性，已在现场实施，密试效果良好，可供施工参考。参考文献：1 Q/GSIJ 02070032012.海底门格栅S.广州:广船国际有限公司.2 CBT257-2001.钢质海船船体密性试验方法S.广州:广船国际有限公司.3 CBT3981-2008.带检查孔压载水舱人孔盖S.广州:广船国际有限公司.4 QGSIJ0706002-2016(2019).分段预密性试验S.广州:广船国际有限公司.投稿日期：2020-12-19李珍璜徐寅生：船舶试航流程的优化研究