鉆井船電氣生產設計解析

蔡 壯，陳 龍

(上海中遠船務工程有限公司，上海 200231)

鉆井船電氣生產設計解析

蔡 壯，陳 龍

(上海中遠船務工程有限公司，上海 200231)

隨著油氣勘探開發逐漸從近海轉向深海，海工裝備的更新換代逐漸成為未來的發展方向，也是國家大力發展支持的新興產業。文章主要針對世界最先進的鉆井船N498生產設計為例，根據規格書及船級社規范編寫項目的施工工藝，設繪通則，勾畫設計思路，研究設計流程，簡化設計，節省人力成本，提高研發效率。

托架；設計；建模；主干電纜；鉆井船

0 引言

第六代深水鉆井船以巴油的“NS CASSINO”N498鉆井船為本文電氣生產設計展開解析。該船總長210 m，型寬34 m，吃水10.75 m，額定人數180人，最大工作水深3 000 m，鉆深深度12 000 m，擁有DP3動力定位系統，見圖1～圖3。

DP3動力定位是由IMO及相關船級社根據冗余度要求的不同對動力定力定位的等級進行的劃分，分別為0級、1級、2級、3級。3級是附加標志的最高等級。DP3級規定在單個艙室失效的情況下，系統依然能手動及自動維持鉆井船或平臺的位置和艏向。因此，在DP3動力定位系統中的各冗余電力系統，主/備 DP操作臺、控制箱、傳感器之間及DP網絡A/B網之間的電纜走向均需要考慮A-60的分隔要求[1]。此外，DP操作臺與推進器之間也采用雙套的冗余網絡，在DP路徑的設計時，同樣需要考慮 DP3級的單個艙室失效時系統仍能正常運行的要求。

“NS CASSINO”N498是世界上最先進的鉆井船之一，入籍ABS船級社。

1 勾畫設計思路

設計初期，需要閱讀由船東提供的技術規格書。根據規格書及船級社規范編寫項目的施工工藝，設繪通則，發送船東進行溝通確認。查閱全船主電力單線圖、系統圖紙和總布置圖，了解鉆井船的船體結構，防火等級以及危險區域的劃分，還需要清楚知道船上電氣設備位置，以及輪機設備和通風設備的位置。設計思路明確后，制定設計流程，具體見圖4。

2 繪制主干電纜的要求

總體了解之后，就要設計主干電纜走向，主干電纜走向設計是設計之初的一個總綱性文件，主干電纜走向設計的好壞，不僅直接影響船舶電力系統供電的可靠性，也關系到使用電纜的經濟性和船上安裝工藝的復雜性程度等所要考慮的因素，所以越來越引起設計者的重視。

所謂的主干電纜，通常是指主要設備之間相互連接的電纜，同時包括貫穿一層或一層以上甲板或兩舷遠離敷設的電纜。

首先，要確定主干電纜通道位置，通常來講電纜通道是由電氣生產設計和總體專業設計人員協商，劃定。應熟悉鉆井船建造規范，施工工藝要求，設繪通則，結合鉆井船總布置圖、機艙布置圖及其他特殊房間布置圖、防火劃分圖等[2]，還要考慮電纜拉放方便，有檢修空間，盡量遠離鍋爐、熱管或其他熱源，也應避開潮氣或水凝結的地方。主干電纜和重要設備的供電和控制用的電纜應遠離具有較大失火危險的機械和機械部件。操舵裝置的供電及其控制用的兩路電纜，應盡最大可能在水平及垂直方向遠離敷設。主干電纜在設計時應避免穿過廚房、洗衣間、油漆間、蓄電池間以及其他高度失火危險處所。高壓電纜應與低壓電纜分開敷設，并且應具有高壓電纜標記，以便區別。另外，高壓電纜應盡量避免穿過生活區[3]。主干電纜路徑設計好以后，需要各專業溝通確認，以避免后期與其他專業產生干涉以及影響結構開孔等。

3 電氣生產圖紙的種類及內容說明

電氣焊接件安裝布置圖的內容包括：電纜貫穿件布置、電氣設備基座布置及電氣支架布置。

電氣焊接件制作圖的內容包括：包含所有由車間自行加工制作的電氣舾裝件，如托架支架、扁鋼、設備基座及電纜貫穿件等。

電氣焊接件托盤表的內容包括：將一個分段或區域內所有使用的材料，無論是車間自制或是購買件都需要按實際需求統計在托盤表內，主要用途是方便材料統計及車間施工前領料做準備。

4 出圖標準及步驟

出圖標準及步驟如下：

1）布置圖一般應有主視圖、俯視圖、或典型圖等組成。

2）設繪圖樣應首先考慮識圖方便，布局合理。選擇合適的比例，必要時可局部按比例放大或縮小。圖樣視圖與技術要求（或技術說明）能完成地表達內容要求。

3）圖樣的背景及電氣舾裝件顏色、線型、名稱代號等標準，應完全符合《電氣生產設計設繪通則》的要求。

4）圖面要做到清晰整潔，相關的技術信息內容，不能在同一圖面上互相重疊。

5）電氣舾裝件的尺寸標注，要求根據距離最近的測量物來做為參照（如大梁、小梁及艙壁等），即就近測量原則。尺寸標注做到清晰整齊，不可有遺漏標注的情況發生。

6）圖樣設繪前，需先熟悉該區域的3D模型、電氣舾裝件類型及相關的出圖要求。

7）整理好一張分段的結構圖作為出圖背景，出圖背景需要將結構原圖中一些對電氣專業沒用的信息刪除，只保留船體結構信息，如艙壁、大梁、小梁及肘板等，同時圖面做到清晰整潔。

8）從3D模型中導出電氣舾裝件（如托架支撐件、貫穿件、設備底座等），并復制到結構背景圖中，開始對舾裝件進行信息添加，尺寸標注。信息添加是指將電氣舾裝件的型號及安裝信息在圖面上進行表示，如電氣支架型號及安裝高度、貫穿件的型號及安裝高度等信息。

9）對于在平面圖上無法描述清楚的地方，需要在側視圖及典型圖上進行詳細描述。建議在繪制完平面圖之后，開始依次繪制側視圖及典型圖。

10）基于《電氣焊接件安裝布置圖》，開始繪制并統計該區域內所需要制作加工的所有電氣舾裝件材料類型及數量，完善《電氣焊接件制作圖冊》。

11）基于《電氣焊接件安裝布置圖》與《電氣焊接件制作圖冊》，開始統計該區域內所有電氣舾裝件材料類型及數量，完善《電氣焊接件托盤表》。數量要求統計準確無誤。

5 鷹圖三維建庫說明

隨著船舶及海洋工程裝備的快速發展，對船舶設計要求越來越高，對三維軟件的選用靈活，上海中遠船務選用的鷹圖三維設計軟件（Smart Marine 3D）是一個前瞻的軟件，顛覆了傳統設計的思維方式，它具有運用靈活、方便、快捷、高效等特性，而且還貫穿分析、建造、維護整個海洋工程產品生命周期。首先需要建立項目所需要的部件庫（見圖5），操作方便，更能縮短建模時間。需要符合以下幾個標準：例如，電纜托架從形式上主要分為槽型（channel）和梯形（ladder），對于每種形式從組成上又包含很多部件，如彎頭、三通、四通、異徑等，這些部件按照彎曲半徑又分為R=300 mm和R=600 mm。而水平彎頭又有多種角度可選，如30°、45°、60°、90°。垂直彎頭一般用調角片代替。

1）在建部件庫的時候每個部件的重量以及直段托架每米的重量必須要以廠家的實際產品為準。

支架包括托架的支架和設備底座的支架，支架所用的材料以滿足船東要求而又可以實際買到的材料為準。對于不同型號的材料，單位重量在建庫的時候必須以實際產品為準，這樣后期統計材料以及重量重心報告都比較準確，不然后期會比較麻煩。

貫穿件包括COAMING、BUSHING和MCT，為了滿足結構的要求，這些貫穿件有時需要加腹板。對于COMING、BUSHING這些自己制作的貫穿件，需要規定有限的幾種規格，以減少現場制作的種類，提高效率，并且在建庫時以實際大小的重量來填寫參數。對于MCT這種購買的標準件，在建庫的時候必須以廠家的實際產品為準，以免出現后期導出的開孔清單與實際不一致的情況，造成現場返工。

鉆井船項目的設備非常多，為了避免混淆，每個設備的TAG NO.都是唯一的，因此必須根據詳細設計圖紙在建模的同時填寫設備的TAG NO.，并且在設備的屬性描述里面填寫設備的描述，避免出現圖紙和模型不一致的情況。另外，設備建好之后，必須將重心移到正確的位置上，這樣才能有效保證重量重心報告的準確性。

2）關于編碼

根據托架所在區域和用途的不同進行編碼，具體如圖6所示。

根據貫穿件所在甲板和肋位的不同進行編碼，具體如圖7。

甲板代號是根據每個項目的規定來確定。M一般指船中心往兩側各兩檔，然后左邊P右邊S；順序代碼原則上是由內到外、從小到大編寫。

根據支架和設備所在分段（或區域）按圖8所示規則命名。

建庫之前確定生產設計工藝及圖紙中托架及其附件的代碼，方便建庫代碼與之一一對應，這樣可以大幅度提高生產設計出圖效率。

三維模型必須要做到目錄清晰，條理清楚。每個項目開始之前，整個項目都會被分成幾個大的區域。首先要在大區域目錄下建立電氣的E/I/T子目錄，子目錄下再根據需要分別建立托架、設備、支架與基座、穿艙件的小目錄。如圖9所示。

3）三維建模的具體描述可概括為6個方面

（1）船體結構的設計和導入，這為后續展開機、管、電專業設計工作提供了前提條件；

（2）建立材料數據庫（包括電氣設備），根據提供的廠家樣本實體建模（機、管、電）；

（3）裝配加載進行三維模型設備布置，然后根據模型實際位置繪制設備布置圖；

（4）電氣輸出，根據鉆井船最新的系統圖紙完成；

（5）確定主干電纜走向，根據電纜的輸出估算出電纜托架的寬度；

（6）三維模型的設計評估，查找專業之間的碰撞，及設計時考慮不足的地方，進行合理優化。

6 結論

本文對鉆井船電氣生產設計初期，通過研讀船東提供的技術規格書，制定生產施工工藝，設繪通則，簡化施工設計流程，提高工作效率，達到節省人力成本的目的。

[1]竇培林, 袁洪濤.深水半潛式鉆進平臺DP3動力定位系統設計和應用[J].海洋工程, 2013,08(11)： 22-24.

[2]周啟學.船舶生產設計[M].北京： 人民交通出版社,2007.

[3]國防科學技術工業委員會.船舶電纜敷設工藝： CB/T 3908-2007[S].2007.

Analysis of Electrical Production Design for Drilling Ship

CAI Zhuang, CHEN Long
(COSCO Shanghai Shipyard Co., Ltd., Shanghai 200231, China)

With the exploration of oil and gas developing from offshore to deep sea, the renewal of marine engineering equipment gradually becomes the future direction of development, as a new industry that country strive to develop.The paper focuses on the early design step of the world's most advanced drilling ship N498, following the specifications and construction technologies written by classification society, such as setting up the general principles of the painting, sketching design idea, working out production process design, working more intuitive, simplify designing, saving human cost, improving the efficiency of research and development and making the more smooth and perfect production design.

bracket; design; modeling; main cables; drilling ship

U674.38+1

A

10.14141/j.31-1981.2017.06.004

蔡壯（1986—），男，工程師，研究方向：船舶與海洋工程電氣生產設計。