果汁运输改装船关键工程控制方案研究

长时间存放、运输的有效载体。由于集装箱船、果汁运输船两型船舶船体结构特点类似，因此把 集装船改装为果汁运输船，其改装成本远低于新造果汁运输船。文章研究集装箱船改装为果汁运

输船的关键工程控制方案，探索改装技术思路，为类似改装工程提供借鉴。关键词：果汁运输船；改装；关键工程；控制方案中图分类号：U672 文献标志码：A doi: 10.13352/j. issn. 1001 -8328.2020.01.012Abstract: The juice transport vessel is the main maritime long-distance transport tool for transporting fresh juice from the place of origin to the demanded place. It is an effective carrier for long-term storage and transporta・ tion of juice. Due to the similar structural characteristics of the hulls of container ships and juice carriers, the trans・ formation of container ships into juice carriers is much less expensive than new juice carriers. This paper studies the key project control scheme of container ship converted into juice transport ship, explores the technical ideas of mod・ ification, and provides reference for similar modification projects.Key words: juice transport vessel ； modification ； key project ； control scheme将原船为2 500 TEU的集装箱船（图1）,改 装成一艘具有装载27 000 m3果汁能力的运输船

（图2）。该船改装后总长210.54 m,型宽29. 80

m,型深16.40 m,设计吃水11.40 m,配备15只

独立液货罐。独立液货罐采用食品级不锈钢材料制作而成,

能同时装载2种不同果汁。货舱区域为全绝缘覆 盖，冷却方式采用货舱低温冷却罐体，并以内循环

的方式进行货物的冷却交换。为防止果汁在运输过

图1 2 500 TEU集装箱船关结构约700余吨，新制结构物质量达到1 650余

吨，共划分为85个分段，主要为新加底部平台分

程中氧化、被细菌污染，特别配置了氮气驱氧系 统、盐水空压机冷却机组系统，能有效的将货舱温

度长时间控制在0~ 10七范围内。段及主甲板以上的顶棚分段。1.2新加底部平台分段工程货舱底部新增一层860 mm隔层结构，从广货

1船体结构改装控制方案1.1主体工程舱后舱壁一直延伸至5*货舱，5*货舱左舷底部增加 泄放舱，收集货罐冲洗污水，右舷主甲板区域增加

原船拆除3台甲板起重机、舱口盖、舱口围、

主甲板、货舱纵向结构、集装箱甲板梁、导轨等相一个盐水舱。为配合罐体坡面底座外形，对2#、5#

货舱两侧的边压载舱舱室结构进行削斜改装，以便作者简介：徐深泉（1967-）,男，安徽六安人，高级工程师，硕士，主要从事远洋船舶修理及改装的经营管理工作。• 37 •2020年第1期中国修船第33卷2货舱绝缘工程控制方案2.1技术要求对高酸性浓缩果汁而言，当质量百分数大于

72%时，微生物常温下不易繁殖。浓缩橙汁的质量

百分数只有65%,常温下不能阻止微生物的繁殖。

因此，橙汁和浓缩橙汁在运输过程中需保持低温状

态，防止橙汁氧化。图2 27 000 m，果汁运输船橙汁运输船的货舱绝缘系统是保证橙汁在运输

过程中始终处在低温状态的重要技术方案。在船体

坡面底座罐体的安装。广货舱底部增加了淡水舱和 空舱。因新加底部平台分段在设计时下口加放了

30 mm余量，而平台分段距原船内底板高度仅0. 86

结构上安装隔热绝缘使货罐宜接暴露在低温环境

中，利用冷传输的原理，通过冷却不锈钢液货罐来

m,空间狭小，舱内修割余量施工人员很难施展，

冷却货罐内的橙汁，从而保证橙汁在运输过程中始

终处于低温状态。既影响工程进度又无法确保施工质量。因此，在分

段吊装时，采用无余量的施工方案。利用激光经纬仪测出原船内底板纵桁、横向肋

2.2货舱绝缘材料选择货舱绝缘板选用船用聚氨酯冷库板。聚氨酯冷 库板以轻质聚氨酯发泡作为冷库板的芯材，外部由

板等强结构处的平整度差值。统计整合相关数据，

确定与原船内底板纵桁相对应的新底部平台纵桁下

彩钢板和不锈钢板组合而成。聚氨酯冷库板具有以

口余量值。按照图纸和测量数据，在分段对应结构

下特点：导热系数低、热工性能好。当聚氨酯密度

处进行划线，余量修割后吊装分段。考虑到浮态下 挠度的影响，环缝焊接时，可进坞释放船体应力后

为35 ~40 kg/m3时，导热系数仅为0.018 -0.024

W/ (m • K),是所有保温材料中导热系数最低的。

完成焊接。1.3新加C型顶棚甲板总段工程硬质聚氨酯具有防潮、防水、防火、阻燃、耐高 温、抗变形能力强、不易开裂、饰面稳定、安全度

全船共划分为6个顶棚甲板总段，最大总段

高等性能特点。选用聚氨酯发泡板用作冷库板可以

质量约280 t,最小总段质量约130 t,改装结构以

纵骨架式居多。原船1* ~ 5*舱各对应一个顶棚总

有效防止冷库板因为货舱内外温差较大而导致的热

量传播，从而使冷库更加的节能，提高了冷库的工

段，錠部生活区前甲板新加设备间，对应一个顶棚 总段。除 M2个总段特殊外，其余4个总段长度

均为30 m左右，宽度为25.5 m,高度为4.5 m。作效率。聚氨酯冷库板中禁含氯氟炷类(CFC)和

氢氯氟炷(HCFC) 2种物质。2.3货舱绝缘安装为保证最大载货量，货罐的外形尺寸及其距货 舱结构的距离已在设计阶段确定，因此，在满足货

艄部防浪板改低改小，以适应货舱的改装设计 需要。主甲板平台在广、2\\ 5#货舱增加升高平台 结构，以起到稳固罐体作用，右舷平台位置上增加

舱保温效果的前提下，为了解决空间狭小的难题,

货舱舱壁上的绝缘板紧贴舱壁安装。安装绝缘板

时，使用自攻螺钉将绝缘板固定在底座上，舱内通

梯道直通货舱下方。顶棚甲板从广货舱一直延伸至上建前壁，层

过尼龙压盖密封自攻螺钉。高4 500 mm,顶棚甲板使用纵骨160x7、140 x7

的AH36球扁钢，横向、纵向设有大型T排。两侧 纵壁上T排结构直接插入原船舱口围下方安装。横舱壁区域有燃油舱，为解决燃油舱舱壁温度

对货舱温度的影响，在燃油舱舱壁上增加隔热岩

棉，使货舱绝缘板和燃油舱之间形成了隔热层，可 以有效解决货舱内允许回升温度总值偏高的问题。顶棚甲板总段安装前，液货罐已吊装入舱，舱

壁绝缘保温材料也已安装。因此，总段内大量铁晒

件需在总段吊装前安装到位。同时，总段吊装电焊

顶棚甲板分段的所有结构加强均安装在货舱一

侧，绝缘板无法紧贴甲板和舱壁安装，在结构加强 之间增加木龙骨且木龙骨下沿和顶棚结构大梁的下

时需重点关注防火安全及设备设施保护工作。• 38 •2020年第1期徐深泉：果汁运输及装船关键工程控制方案研究第33卷口平齐，保证了舱顶绝缘板安装在同一平面内。货罐顶部距绝缘板的距离偏小，其净空间无法

货罐吊起并缓慢进舱，货罐接近定位销时需降

低下降速度，避免其他因素对货罐安装精度产生影

满足货罐顶部液位检测雷达系统、氮气注入系统及 响；货罐完全落下时，所有定位销均应正对货罐底

热水冲洗系统相关设备的安装，为解决此处绝缘板

安装问题，需将货罐顶部区域的绝缘板抬高，加大

座上的螺栓孔；货罐吊装结束后，底部的所有定位

螺栓应安装结束。为保证货罐的整体重量均匀分布在货罐底部垫

绝缘板和货罐顶之间的间距。3液货罐工程控制方案木上，货罐底座和垫木的接触面不能少于70%。 货罐底部采用特殊方案进行固定，限位装置500

mm范围内的空间，采用水泥基环氧进行补缺，木

该果汁改装船共15个独立货罐，每个货罐容 积为1 820 m3,直径为12.2 m,高度为18.8 m, 总质量约140 to货罐分为底座、中间罐体、封头和上部支撑4

块和绝缘的开缝处增加木板或塑料板封边，防止限 位装置在浇注环氧时外流到其他区域，底部安装绝 缘板的区域存在的缝隙采用聚氨酯材料填充处理。

完成上述工作后进行环氧浇注，采用流水级的环氧

个部分。主体全部由食品级不锈钢制作而成，底座

和上部支撑由普通钢制作。浅蝶型封头为货罐上的

进行反向欧米茄浇注至最终需要的稳固状态。端盖，是容器的主要承压元件。货罐自带保温和冷

冻系统，对密封的要求极高。平直区域测量间隙小于2 mm,采用不锈钢垫 片垫平处理。安装前先需要制作1： 20的锥形楔子

3.1液货罐吊装工程1） 吊装前。吊装前，船舶纵倾不超过0.5 m,

垫块，用于抬高间隙处的缝隙，减少货罐因重力下 降的原因导致间隙不均，难以塞入填充板的问题。

平均吃水约5 m （误差不得超过lm）;主甲板以

下货舱结构改造完成；货舱绝缘保温板按要求完

完成制作后，根据间隙测量分布图对间隙大于等于 2 mm的位置，按照填充钢板大小均布锥形楔子垫

成；罐体的限位工装，按图纸要求安装完成。2） 吊装。由于罐体吊耳布置在顶部四周，吊

块，如部分区域有十字结构则需要增加锥形楔子垫 块，并分布到对应侧。把楔子垫块适当敲入后，将

预先加工好的不锈钢薄填充板填入缝隙内，待底部

耳周围没有供人员站立的位置，也无法搭设脚手架 进行施工作业。在吊装过程中，浮吊容易受涌浪、

过往船舶和船舶停靠码头的倾斜度影响，罐体表面

全部补齐完工后取出楔子并用封边木条封闭。斜向部分的基座和罐体的接触面是施工中最难

受风面积较大，同时罐体垂直进舱时与舱壁之间间 的区域。因结构形态比较难控制，木块的连接存在 断点，环氧施工泄漏也比较多，相对于前者受限制

的因素较多。根据实际测量发现该处区域的间隙比 较大，最大有24 mm。施工前全部采用水泥基环氧 封边，浇注时采用分段式进行浇注。确保填充空间

隙不到200 mm,同一舱室罐体之间间隙只有100

mm,在浮态下进行罐体吊装难度较大。船舶停靠

码头后，采用1 600 t的4个主钩进行货罐吊装， 施工人员乘坐吊桥对罐体顶部吊耳进行吊索具连

接，并在每个舱室的舱口围四周焊接不同的限位工 装，达到保护墙壁绝缘及喷淋探头的目的。3.2液货罐安装工程1） 安装前需完成的工作。新加内底结构和原

的完整性，减少气泡的出现。4货舱管路系统工程控制方案船底部结构改装工程完工；新内底板货罐中心线勘 划工作完成；限位块和挡条安装结束；隔热垫木安

装结束；货罐底部区域内绝缘板安装结束。2） 安装。隔热垫木安装结束且水平平整度调

4.1冷藏系统货舱冷藏系统采用的是盐水间接冷却的制冷形

式，制冷剂在盐水冷却器内先冷却载冷剂“盐

水”，再通过载冷剂实现冷藏舱的降温。该船冷藏

系统管路及附件采用低温管路（ASTMA333）,盐 水管路从压缩机组房间到货舱空冷器需穿过货舱舱

整完毕后，将货罐定位销安装在相应的限位块上。

每个货罐的定位销数量不少于3个，且须分别安装

在不同平面的限位块上，以确保货罐在吊装过程中

壁，穿舱件为ROXTEC形式的密封穿舱件，货舱

中的纵向盐水管路较长，管路中间安装膨胀接头 （满足CaCl2和-25七技术要求）。精确落位。• 39 •2020年第1期中国修船第33卷在压缩机间的空间布置盐水冷却管路时，需充

分考虑管子外包覆的80 mm厚的绝热材料，布置

负荷的实际需要，提高发电机的使用效率，同时节 省燃油。时尽量远离设备、基座、平台角钢等，留足充分空 间以满足绝热材料的包覆。为保证系统能安全和正

5.1电气控制系统该船自动化液货控制系统采用西门子PLC通

常的运行，在管路的最高点设置透气阀，最低点设

置泄放阀，为方便透气阀的操作，该船透气阀都引

过总线布置技术（PROFINET）,构建了高性能的

现场局域网，实现对液货系统的网络化监控，既发

至方便操作的高度位置。挥了计算机作为上位机提供良好人机互动界面的优

盐水管管系安装前须磷化处理，因锌层不能承

受低温介质，管子内部不能热镀锌。点，又发挥了 PLC作为下位机应用于现场可靠和 抗干扰能力强的优点，同时现场总线设备的智能

化、数字化，从根本上提高了测量与控制的准确

盐水冷却管路支撑若选择不当，不仅会影响管

道系统整体美观，给施工带来不便，而且会导致系

度，减少了传送误差，提高了整个系统的准确性与 可靠性。统形成冷/热桥现象，易产生结露、结霜、发霉和 管道腐蚀风险。盐水管路支撑一般采用木托，该船

采用计算机网络自动控制系统实现了对液货各

选用的是福乐斯（Armafix）支撑，与传统的木托

结构相比，效果更好。系统的全面自动控制，降低了能耗，有利于保证设

备的运行质量，提高了整个系统的自动化管理控制

货舱内管路绝缘选用30 mm厚的福乐斯食品 水平。5.2冷却系统电气控制每个大舱设置一只冷却信号采集箱，采集箱布

级绝缘，福乐斯是采用微板（Microban）技术的一

种柔性绝热材料，当微生物与绝热材料表面接触 时，福乐斯产品内的Microban活性剂会穿透微生

物组织的细胞壁，破环其活动、生长和繁殖。置在货舱横梁上，采集冷却器进出口温度信号、大

舱温度信号，通过网线传输到控制室内的控制箱，

4.2液货系统控制箱在接收信号后通过分析、判断，发出指令，

该船液货管路满足运输非冷冻浓缩橙汁

（NFC）和冷冻浓缩橙汁（FCOJ）的要求，管路、

对冷却压缩机组、冷却器风机、阀门等进行控制。压缩机间布置3台盐水冷却压缩机，每台功率 为184 kW,分别在货控室、控制室和本地三处控

制。由于压缩机功率较大，为规避启动压缩机对全

阀件等均采用食品级不锈钢材料，NFC管路和

FCOJ管路系统互相独立，并配有独立的输送泵,

因此，液货系统管路非常多，采用集中的方式布 置，为区分两路液货系统，在装卸货房间的上下两

层分别布置，FCOJ管路设置有风机，为独立的绝

船电网带来的冲击，确保全船电网安全，压缩机组

采用了变频控制系统。各货舱均设置了信号采集箱，集号采集箱控制

室之间的信号传输采用“环式”光纤传输，在一

缘冷却风道供风。5电气系统工程控制方案原船为冷藏集装箱船，有主发电机3台，每台 功率1 805 kW,应急发电机176 kW。改装后，该

根光纤损坏的情况下，可利用另一根光纤进行信号

传输。6结束语本次改装项目重点鲜明，难点突出。核心工程

主要集中在船体结构改装、货舱绝缘安装、液货罐

船在航行过程中，不管处于普通航行状态还是货罐

清洗状态，只需运行1台主发电机；在靠港装卸货

时，只需运行2台主发电机，另一台处于备用状 态；船舶在靠港不进行装卸货时全船功率为666

kW,如运行1台主发电机，使用效率低且浪费燃

安装、货舱管路系统及电气控制系统5个方面。通 过对关键改装工程的研究，优化了工程施工控制方

案，实现了以关键改装工程为突破口，提前完成了 各项工程节点的预期目标。该改装项目的完成，取 得了良好的经济效益和社会效益，对其他同类型的 改装项目具有借鉴意义。收稿日期:2019 -08 -01油，应急发电机功率为176 kW,满足不了靠港时

功率要求。因此，增加了 1台港泊发电机，功率为 711 kW,并自带脱硫、脱硝设备，满足国际公约

关于港口排放的要求，该发电机可满足果汁船电力

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