自卸式水泥船改裝項目電氣設計

陳 龍

（上海中遠海運重工有限公司，上海 200231）

0 引言

近年來印度大規模開發農村和經濟適用房建設項目，對水泥的需求量日益增加。目前，印度市場上現有的海上水泥運輸能力無法滿足日益增長的水泥需求量，急需經濟適用的水泥船提升運輸能力滿足市場運輸需求。在此背景下，出于經濟性考慮，印度船東通過將舊散貨船改裝成自卸式水泥船。文章以“DARYA SHAAN”自卸式水泥船改裝項目為例，對報價階段、圖紙設計階段和建造階段所涉及的電氣設計內容進行分析。

1 報價階段電氣設計分析

1.1 改裝規格書內容分析和評估

根據船東提供的技術規范、總布置圖和水泥系統說明書等初版圖紙文件，熟悉并了解該改裝項目中的工作范圍、電制要求以及新增的電氣系統等相關信息。通過對水泥系統說明書的熟讀，了解其工作原理和在各工況下的功率要求。通過對電氣系統的研究與分析，對涉及的設備型式和數量、電纜托架型號和長度、舾裝件型式、數量和電纜長度等電氣耗材進行評估，匯總到用于經營報價表中用于競標使用。

1.2 改裝規格書內容問題分析和澄清

對改裝技術規格書中提及的船東要求進行分析，將相關要求與法國船級社（BV）的規范進行對比，將沖突/不合理/不適用的內容匯總到技術討論報告中，在船東會議上進行商討。

該項目改造規格書中存在的問題，在技術會議上一一向船東澄清相應問題，并記錄在會議紀要上，該會議紀要會作為商務合同的附件保留。

2 圖紙設計階段電氣設計分析

項目合同簽訂生效后，根據合同要求和項目組計劃編制電氣設計詳細計劃表、設計物資采購企業資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP）下發計劃表以及電氣生產設計計劃表（見圖1）。依據項目計劃流程表開展后續電氣設計工作。

圖1 項目計劃流程表

2.1 詳細設計

2.1.1 原船系統改造勘察

根據電氣詳細設計圖紙對原船系統的改造可行性進行研究。依據改裝規格書中的要求，對改裝部分的系統進行原船系統查詢，在原船系統圖紙上核查是否有可以接入的備用端子和接口。在接入原船系統后，需做相應的設計任務規劃，并將需要的軟件和硬件升級改造的信息提供給項目部，以便項目組與廠家及時溝通，規劃設備升級改造及調試的時間。

通過現場實地勘察，對原船系統的改造可行性進行確認。在散貨船抵達船廠后，現場勘察并入原船系統接口的現場設備，核查其內部是否有足夠的空間進行改造、內部端子是否需要改造及接口信號是否能夠使用等問題，并向相關廠家咨詢改造方案涉及到的物資采購及改造周期等問題。

3號艙新機械處所區域新增2個污水井高位報警（LAH-003和LAH-004）和1個污油柜高位報警（LAH-005），將原船的報警接入到閥門遠程控制和儲罐計量系統（Valve Remote Control And Tank Gauging System）里的信號采集箱（Signal Processing Cabinet）。經現場勘查，確認可對信號采集箱內部進行改造。通過對原船應用軟件進行升級，實現 3個點的報警功能，電氣設計規劃改造方案見圖2。

圖2 電氣設計規劃改造方案示意圖

2.1.2 新增改裝部分系統設計

依據船東改裝規格書、水泥設備廠家說明書、原理圖、法國船級社（BV）規范、國際電工委員會（IEC）規范等要求，進行電氣系統的設計工作。該自卸式水泥船改裝項目新增改裝部分包括8個系統：1）電力一次系統；2）電力負荷分析及短路計算；3）水泥設備電氣系統；4）CO釋放報警系統；5）內部通訊及報警系統；6）火災探測及報警系統；7）照明系統；8）自動化及儀表系統。不同的項目船東的要求不同，可依據實際情況增加或減少相關電氣系統的設計。若船東有特殊需求，可依照相關規范進行電氣系統設計。

2.1.3 主干路徑規劃

根據船東提供的圖紙，熟悉新增的貨控室、集塵間、Trunk入口、甲板面吊機和水泥設備的位置，對全船改裝區域的主干電纜路徑進行規劃。

2.2 設計物資采購

2.2.1 采購設備的領料單（Material Requisition，RM）文件編制

復雜系統的設備采購需進行RM文件編制，RM文件包含7點內容：1）系統介紹（Introduction）；2）規范，條例及標準（Rules, Regulations & Standards）；3）船舶工作環境條件（Site Condition）；4）技術要求（Technical Requirement）；5）測試和驗收（Testing and Inspection）；6）擔保和保證（Guarantees and Warranties）；7）附錄（Appendix）。在具體執行過程中，可根據項目的實際要求對RM文件的內容增加或刪減。

2.2.2 技術退審及協議簽訂

在RM文件下發后，物資部向廠家提供技術協議。在廠家技術人員理解技術協議要求后，提供相應圖紙、相關產品的型式認可證書/產品證書、業績表和廠家設備資料等信息。經過圖紙退審環節，對不符合技術要求的內容進行修改，直到滿足RM文件的要求。每種設備的技術協議需與3家廠商進行簽訂，3家廠商的技術要求、報價要求以及數量必須一致。此外，廠家要進行報價，用于比價競標使用。最終，由物資部確認中標廠家，反饋給電氣技術部門，以開展下一步的設計工作。

2.2.3 圖紙匯總

在項目建造周期內，相關供應商供貨的設備陸續到廠進行安裝。根據船檢意見，現場設備布置會做一定增加或修改，這就導致提供的認可圖紙產生相應變化。這種情況下，圖紙必須通過電氣設計人員的認可。在船完工前兩周內，廠家需將認可后的圖紙遞交電氣技術核查，并在交船時提供給船東。

2.3 生產設計

2.3.1 鷹圖數據庫完善

該項目使用的鷹圖數據庫存在電氣生產設計數據不完整的問題，需根據已知托架型式、標準基座型式、支撐件型式和標準設備型式等信息完善數據庫內容，建立標準數據庫，便于生產設計建模時的調用。

2.3.2 電氣施工工藝標準的編制

針對于自卸式水泥船改裝項目，編制該項目的電氣施工工藝標準。在總體電氣安裝過程中，除在生產圖紙中有特別指明的情況外，均應遵守此標準。

根據項目情況，結合生產設計及建造方面的要求，電氣施工工藝標準的內容大致分為9部分：

1）總則。即施工工藝的主要說明。

2）電纜敷設要求總則。內容包括船級社規范要求、電纜敷設具體細則、高/低壓電纜分隔和間距要求等。

3）電纜托架型式及安裝標準。主要內容包括總體要求、電纜托架導板架型式要求、電纜托架型式要求、電纜單托型式要求、電纜托架支架型式要求以及扁鋼型式要求。

4）貫穿件型式及安裝標準。主要內容包括總體要求、B型貫穿件、C型貫穿件、BH型貫穿件、EGY型圓形貫穿件、EGYK型圓形貫穿件、電纜管、鵝頸電纜管、電纜護套和普利卡套管等。

5）標準電纜安裝詳圖。主要內容包括電纜彎曲半徑要求、電纜水平安裝要求、電纜垂直安裝要求、電纜的轉向敷設、不同高度的兩路托架電纜安裝、扁鋼上電纜安裝、電纜到分電箱或啟動器安裝、生活區電纜安裝（單層墻/雙層舾裝板）、小型起動機/開關盒電纜安裝和接地、電纜安裝（分支電纜）、機械區電纜安裝（無花鋼板/有花鋼板/使用電纜托架）、馬達及加熱器及本地啟停按鈕頂部進線安裝/底部進線安裝、組合式電力及插座電纜安裝、絕緣層上電纜安裝等。

6）電氣設備的安裝。主要內容包括總體要求、設備通用安裝高度、機械處所電氣設備典型布置、生活區電氣設備典型布置、支架上分電箱典型安裝型式、艙頂熒光燈/LED燈典型安裝型式、表面式安裝熒光燈/LED燈典型安裝型式（壁式安裝）、嵌入式熒光燈/LED燈頂端支撐安裝、甲板燈典型安裝、立柱式安裝熒光燈、欄桿熒光燈典型安裝、機械區/生活樓感煙/感溫/感焰探頭典型安裝、機械區/生活樓揚聲器典型安裝等。

7）接地。主要內容包括接地類型、設備接地、接地線選擇和電纜接地等。

8）設備的進線和接線工藝。主要內容包括設備進線細則要求、導線（芯線）標記、電纜接頭型式要求、典型配電板/分電箱等圖例和接線工藝細則要求等。

9）銘牌和電纜標簽號。主要內容包括銘牌/電纜標簽號尺寸等細節要求和電纜標簽號安裝位置要求等。

2.3.3 原船電纜接口可用性確認

該項目接口問題主要為主甲板面處接口，由于原船主甲板面完全切割，需重新制作甲板面，這就造成了原船從生活樓到艏部的錨絞機、前桅燈、計程儀和測深儀等設備的電纜均需要恢復。水泥系統、照明系統和自動化系統等相關系統的電纜從水泥貨控室敷設到甲板面以及1號～5號艙室內。

原船生活樓肋位號FR35處左舷接口為DN300管子接口，無法滿足改裝后電纜通道的要求。保留此處接口位置不變，將儀表電纜與電力電纜分開敷設，對電纜數量和寬度進行重新計算。經核實，需將原DN300接口改為DN450接口用于電力電纜敷設，并新增DN150接口用于信號電纜敷設（見圖3）。艏樓甲板肋位號FR195處左舷DN250接口可以繼續使用，滿足原船電纜恢復的要求。根據 IEC 61892-6電纜敷設要求，正常照明電纜與應急照明電纜需盡量分開敷設，若在托架上無法分開敷設，則可使用隔板進行分隔。勘察發現，主甲板面及 1號～5號艙室內應急照明電源來自于生活樓內應急分電箱，由于從生活樓到主甲板面只有1個接口，故需要從生活樓增加一路接口。經過實地考察，確認新增接口DN150位于船舶生活樓肋位號FR35右舷位置（見圖4）。對原船電纜接口的可用性進行確認，為接口制定相應修改或新增方案，可實現在電氣設計階段的合理規劃和設計，有效避免后續修改。

圖3 左舷接口改造方案

圖4 右舷接口新增方案

2.3.4 建模及出圖

在通過項目組建造計劃、搭載計劃和設計合理性研究等環節后，最終進行分區建模和圖紙繪制（見圖5）。如有特殊情況需要額外增加對某區域的圖紙繪制工作，則可根據船東/項目組/的設計要求，增加相應圖紙以滿足現場建造的需要。

圖5 區域劃分及圖紙內容

3 建造階段電氣設計分析

3.1 設備廠家供貨入廠檢驗

設備廠家供貨入廠時，需由項目組組織技術、現場、質檢和物資等部門，依據物資采購階段電氣技術下發的RM文件、簽訂的技術協議以及廠家認可的圖紙，核對廠家來貨設備清單、設備數量型號、船級社證書和出廠合格證等情況。如有出現供貨設備與圖紙不一致，內部接線與圖紙不一致等情況需立刻與廠家聯系，進行整改或者重新發貨。

根據現場設備的安裝順序，電氣設備一般在后期才會安裝。若未進行入廠檢驗，一些設備問題會在后期被發現，屆時處于報驗調試階段，考慮到廠家的反應和更改時間，很大程度上會影響到后續船檢報驗和交船的期限。

3.2 電氣設備功能調試

詳細設計圖以及系統接線圖下發給現場，現場工人通常對系統、接線圖和設備的功能了解不足，此外，在接線過程中也有時會出現廠家設備內部端子號更改與認可圖紙不一致的情況。在此情況下，需要調試人員及時反饋，根據需求解釋相關系統和設備的功能和作用。若廠家設備出現問題，則及時與廠家溝通協調，及時進行修改。

3.3 核查施工與圖紙不符部分

在工人施工過程中，托架布置未按圖紙焊接，拉敷電纜時路徑未按電纜路徑走向圖布置，導致電力電纜與儀表電纜混合，電纜管/貫穿件出現暴框的情況，無法滿足圖紙相關要求。施工與圖紙不符的問題要在現場配合的過程中，盡早核查出來，在保證可以進行熱工作業條件和足夠施工人員數量的情況下通知現場主管進行相關的現場整改，避免在臨近交期時才發現問題。

4 結論

文章以“DARYA S HAAN”自卸式水泥船改裝項目為例，分析在報價、圖紙設計和建造階段所涉及的電氣設計內容。研究成果可為類似改裝項目的設計人員在設計流程和項目把控方面提供一定指導。