劉偉平

摘? ? 要：以DP-3附加標(biāo)志的船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)電纜布置為分析對(duì)象，從規(guī)范規(guī)則尋找設(shè)計(jì)要點(diǎn)，進(jìn)而指導(dǎo)動(dòng)力定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及電纜通道的布置，完成電纜路徑圖的繪制，為相關(guān)設(shè)計(jì)與施工單位提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：電纜布置;動(dòng)力定位;A60防火分隔;

中圖分類號(hào)：U665.12 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Cable Layout of DP3 Ship Dynamic Positioning System

LIU Weiping

（ Shanghai Bestway Marine Engineering Design Co.， Ltd.， Shanghai 201612 ）

Abstract： The cable layout of DP3 ship dynamic positioning system is taken as the research object， Looking for the key points of the design from the rules and regulations and to guide the design of dynamic positioning system and the layout of cable trunks， and the cable routing drawing is completed， provide technical reference for relevant design and construction units.

Key words： Cable layout; Dynamic positioning; A-60 class fire-resisting division

1? ? ?前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，船東對(duì)于DP-3附加標(biāo)志的船舶越來(lái)越青睞，特別是起重船、鋪管/鋪纜船及潛水支持船等大型復(fù)雜船舶。根據(jù)IMO以及各大船級(jí)社要求，DP3附加標(biāo)志的船舶在任何動(dòng)態(tài)或靜態(tài)元件發(fā)生單點(diǎn)故障，包括某個(gè)艙室發(fā)生火災(zāi)或浸水事故時(shí)仍具有保持定位的能力。為滿足上述要求，除常規(guī)的動(dòng)力系統(tǒng)、推進(jìn)器系統(tǒng)以及動(dòng)力定位控制系統(tǒng)需冗余設(shè)計(jì)外，相關(guān)的電纜布置及走向也需要滿足該要求。但對(duì)于電纜的布置而言，沒(méi)有更多詳細(xì)的技術(shù)要點(diǎn)予以規(guī)范化，只能通過(guò)設(shè)計(jì)與施工人員的自身水平來(lái)控制電纜敷設(shè)的準(zhǔn)確性，在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)返工的情況。本文通過(guò)對(duì)詳細(xì)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，依托DP3實(shí)船設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，探討了動(dòng)力定位系統(tǒng)電纜通道的布置、電纜分類及電纜路徑圖等的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際案例，歸納了一套通用的設(shè)計(jì)思路，為類似船型的設(shè)計(jì)與施工提供參考。

2? ? 規(guī)范要求

IMO MSC Circular 645中對(duì)于DP-3船舶的電纜敷設(shè)有明確要求：冗余設(shè)備或系統(tǒng)的電纜不應(yīng)與主系統(tǒng)一起穿越同一個(gè)艙室。當(dāng)不可避免時(shí)，電纜應(yīng)安裝在A-60級(jí)防火分隔電纜通道內(nèi)，通道的兩端也應(yīng)為A-60級(jí)防火分隔，電纜的接線箱不允許設(shè)置在電纜通道內(nèi);同時(shí)，不直接屬于動(dòng)力定位系統(tǒng)但其發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力定位系統(tǒng)故障的系統(tǒng)（如普通滅火系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)、停車系統(tǒng)等），也應(yīng)滿足動(dòng)力定位系統(tǒng)的相關(guān)要求，對(duì)于這些系統(tǒng)的電纜布置應(yīng)與動(dòng)力定位系統(tǒng)一起考慮。

各大船級(jí)社基本上延續(xù)IMO MSC Circular 645的要求，部分船級(jí)社在其基礎(chǔ)上增加了一些更詳細(xì)的要求。中國(guó)船級(jí)社及DNV-GL提出了如電纜安裝在A-60級(jí)防火分隔電纜通道內(nèi)，這種方式僅適用于布置在非高度失火危險(xiǎn)區(qū)處所的電纜;另外，DNV-GL還提出了如果在A-60級(jí)防火分隔不允許的情況下，冗余分組的電纜可以由2道A-0級(jí)防火分隔艙壁中間加低風(fēng)險(xiǎn)隔艙來(lái)分隔。

在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，因各方對(duì)規(guī)范規(guī)則的認(rèn)知不同，設(shè)計(jì)人員還需與所入級(jí)的船級(jí)社審圖工程師保持密切的溝通，預(yù)先商定好設(shè)計(jì)思路與審圖原則，避免后期審圖中提出重大修改意見(jiàn)，影響該項(xiàng)目的總體布局以及進(jìn)度。

3? ? ?總體布置

（1）在方案設(shè)計(jì)階段，總布置圖的設(shè)計(jì)過(guò)程中就需統(tǒng)籌考慮動(dòng)力定位系統(tǒng)及其電纜的布置。通常來(lái)講，應(yīng)首先根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，選取合適的動(dòng)力系統(tǒng)（主發(fā)電機(jī)組數(shù)量及容量）及推進(jìn)器系統(tǒng)（推進(jìn)器型式、數(shù)量及功率），并預(yù)先進(jìn)行DP分組（指動(dòng)力與推進(jìn)器系統(tǒng)的分組）;再依據(jù)動(dòng)力定位能力分析報(bào)告來(lái)復(fù)核預(yù)先的設(shè)計(jì)是否合適，如不合適則需綜合考慮動(dòng)力系統(tǒng)及推進(jìn)系統(tǒng)的選型以及DP分組原則，再次進(jìn)行動(dòng)力定位能力分析，直至滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，從而最終確定該項(xiàng)目的動(dòng)力與推進(jìn)器系統(tǒng)的選型以及DP分組;然后，圍繞DP分組來(lái)進(jìn)行總體布置，包括機(jī)艙區(qū)域內(nèi)主發(fā)電機(jī)組的布置、推進(jìn)器分艙布置、配電板的布置以及電纜通道的布置等。

（2）在電纜通道布置之前，還需要完成DP區(qū)域劃分的工作，這是電纜通道布置的必要條件，它可提供更為精準(zhǔn)的指導(dǎo)。

關(guān)于電纜通道的布置，原則上不同DP分組的電纜不應(yīng)穿越同一個(gè)艙室。但每型船的特殊性，實(shí)際情況下絕大部分的DP3船舶不能滿足其要求，這種情況主要集中在主甲板以下的區(qū)域：一般不可避免的會(huì)出現(xiàn)2個(gè)及以上的DP分組的電纜穿越同一個(gè)艙室，此時(shí)需著重考慮電纜分隔的問(wèn)題，如1號(hào)DP分組的電纜與2號(hào)DP分組的電纜同時(shí)穿越1號(hào)DP分組的艙室，則需在該艙室設(shè)置A-60級(jí)防火分隔的電纜通道用于2號(hào)DP分組的電纜敷設(shè);如電纜較少時(shí)，也可以考慮用A-60級(jí)的電纜管。但作為主干電纜的通道，建議采用結(jié)構(gòu)電纜通道型式，便于電纜敷設(shè);同時(shí)，需要注意的是該艙室不能是較大失火危險(xiǎn)處所，如機(jī)艙、分油機(jī)室等，這點(diǎn)需在設(shè)計(jì)時(shí)予以重視。

（3）有些船型的特殊性，主甲板以下區(qū)域內(nèi)還存在一個(gè)從首到尾的完整作業(yè)區(qū)域，比如鋪管船在主甲板以下的一層或兩層為鋪管作業(yè)區(qū)域，從機(jī)艙去往上建的電纜必定路過(guò)該區(qū)域。通常在該區(qū)域內(nèi)還是按照主備用分組的原則設(shè)置2個(gè)獨(dú)立的A-60級(jí)防火分隔的電纜通道，將2條電纜通道與該區(qū)域隔離，同時(shí)2條電纜通道之間也相互隔離;不建議采用只設(shè)置1個(gè)獨(dú)立的電纜通道、另一個(gè)電纜通道借用該作業(yè)區(qū)域的方案，這樣存在擴(kuò)大DP分區(qū)、增加FMEA分析的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）主甲板以上的區(qū)域，一般為住艙、駕駛室及DP控制室等處所，涉及到DP相關(guān)的電纜主要是動(dòng)力定位控制系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)及推進(jìn)器遙控系統(tǒng)的電纜，為控制類的弱電電纜。通常設(shè)置2條A-60級(jí)防火分隔的電纜通道，足夠用于主備用控制系統(tǒng)的電纜獨(dú)立敷設(shè)。

4? ? ?電纜分類

在完成總體布置后，需將與動(dòng)力定位系統(tǒng)相關(guān)的電纜進(jìn)行分類，每類賦予唯一的編號(hào)，以便于電纜路徑圖繪制及生產(chǎn)設(shè)計(jì)放樣。

規(guī)范規(guī)則對(duì)于動(dòng)力定位系統(tǒng)的子系統(tǒng)，劃分為如下4類：

（1）動(dòng)力系統(tǒng);

（2）推進(jìn)器系統(tǒng);

（3）動(dòng)力定位控制系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng);

（4）獨(dú)立的聯(lián)合操縱桿系統(tǒng)。

同時(shí)，要求那些不直接屬于動(dòng)力定位系統(tǒng)，但其發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力定位系統(tǒng)故障的系統(tǒng)（如普通滅火系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)、停車系統(tǒng)等），也應(yīng)滿足相關(guān)要求。

因此，需將上述系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的電纜挑選出來(lái)，進(jìn)行電纜路徑圖的繪制以及電纜冊(cè)的編制。為減輕不必要的工作，歸屬于同一DP分組內(nèi)且未穿越其它DP分組的電纜可不用考慮。比如，單臺(tái)推進(jìn)器的變頻器與推進(jìn)電機(jī)之間的電纜，因其歸屬于同一DP分組，即使兩臺(tái)設(shè)備不在同一艙室，但對(duì)于動(dòng)力定位系統(tǒng)來(lái)講此時(shí)的單點(diǎn)故障是以一個(gè)推進(jìn)器為單位來(lái)考慮，無(wú)論是變頻器艙失火還是推進(jìn)器艙失火，都視為該推進(jìn)器丟失;同理，同一機(jī)艙、同一配電板室的設(shè)備之間的電纜等，也不需要考慮。

電纜的分類，按照用途可分為如下5類：

（1）電力電纜：高壓及低壓電力電纜，按DP分組來(lái)分類;

（2）自動(dòng)化系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)通訊電纜，按A/B網(wǎng)來(lái)分類;

（3）DP控制系統(tǒng)電纜：DP控制系統(tǒng)涉及的電纜，按主備用DP來(lái)分類;

（4）推進(jìn)遙控系統(tǒng)：DP控制站內(nèi)的推進(jìn)遙控系統(tǒng)，按主備用DP來(lái)分類;

（5）風(fēng)機(jī)電纜：與DP系統(tǒng)相關(guān)的艙室通風(fēng)，按DP分組來(lái)分類。

某型大型搶險(xiǎn)打撈起重船的DP電纜分類，如表1所示。

上述電纜分類確定后，即可展開(kāi)每類電纜的統(tǒng)計(jì)工作。首先確定圖紙范圍，一般為電力一次系統(tǒng)圖、電力二次系統(tǒng)圖、自動(dòng)化系統(tǒng)圖以及動(dòng)力定位相關(guān)系統(tǒng)圖;再找出那些穿越不同DP分組的電纜;接下來(lái)按照電纜分類進(jìn)行DP系統(tǒng)電纜冊(cè)的編制，為下一步的電纜路徑圖繪制做好準(zhǔn)備工作。

5? ? 電纜路徑圖

該圖是針對(duì)貫穿一層或一層以上甲板，以及穿過(guò)A60級(jí)防火艙壁和水密艙壁的多根成束敷設(shè)的動(dòng)力定位系統(tǒng)電纜，用于表示連續(xù)貫通全船各層甲板水平面和垂直面的主干電纜路徑的圖樣。

上述提到的5大類電纜，建議分開(kāi)布置，便于對(duì)每一類電纜進(jìn)行路徑的選取以及合理性的校核;每大類電纜里的小類，可以按照顏色以及線型進(jìn)行區(qū)分;每小類電纜之間應(yīng)為A60 級(jí)防火分隔，如涉及穿越水密艙壁的還需保證水密。

路徑圖里的總布置背景圖處理時(shí)，需注意盡量將DP系統(tǒng)電纜冊(cè)中涉及的電氣設(shè)備標(biāo)出，同時(shí)還需標(biāo)明每個(gè)艙室所屬DP分組，以便施工人員更清晰的理解動(dòng)力定位系統(tǒng)電纜路徑所表達(dá)的目的，同時(shí)也有助于審圖工程師精準(zhǔn)審核該路徑圖。

在路徑圖的繪制過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)原先設(shè)計(jì)的電纜布置局部不滿足要求的情況，一般是由一些推進(jìn)器的控制電纜分主/備而引起的需穿越其它DP分組的區(qū)域，此時(shí)依據(jù)實(shí)際情況加裝A-60級(jí)的電纜管即可解決問(wèn)題。

以某大型搶險(xiǎn)打撈起重船的電力電纜為例，其電纜路徑如圖1所示。

圖1? 電力電纜路徑圖

圖中設(shè)4個(gè)DP分組：（1）T3及T5推進(jìn)器、1號(hào)高低壓配電板;（2）T4及T6推進(jìn)器、2號(hào)高低壓配電板;（3）T1及T7推進(jìn)器、3號(hào)高低壓配電板;（4）T2及T8推進(jìn)器、4號(hào)高低壓配電板;設(shè)有T1、T2及T5～T8的A-60級(jí)電纜通道，分別用于對(duì)應(yīng)推進(jìn)器電纜的敷設(shè)。

6? ? 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于DP3級(jí)的船舶，因其系統(tǒng)及布置的復(fù)雜性，如何正確敷設(shè)動(dòng)力定位系統(tǒng)電纜，以確保任一區(qū)域的電纜發(fā)生故障后不會(huì)超過(guò)設(shè)定的最大單點(diǎn)故障，從而滿足FMEA的要求，這是設(shè)計(jì)公司與造船廠一項(xiàng)不可忽視的重要工作。

本文依據(jù)實(shí)船設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，按照規(guī)范-總體布置-電纜分類-電纜冊(cè)編制-路徑圖繪制這流程，對(duì)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的動(dòng)力定位系統(tǒng)電纜布置進(jìn)行研究分析，可供DP3級(jí)的船舶設(shè)計(jì)參考，它一定程度上提升了動(dòng)力定位系統(tǒng)電纜布置的準(zhǔn)確度，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)放樣及現(xiàn)場(chǎng)電纜敷設(shè)工作也有積極的指導(dǎo)作用。

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