面向中小造船厂电气生产设计实践探析

刘家劼

摘 要：电气生产设计是船舶综合放样中的重要一环。本文简单介绍船舶电气生产设计的定义、基本流程以及在实际设计运用过程中的经验总结。

关键词：船舶 电气系统 生产设计 电缆

1.前言

金融危机以来，国际船舶市场进入了较长的调整和低迷期，多重因素叠加促使我国造船业进入求存发展的新常态。改革阵痛致使中小造船厂举步维艰，基本没有能力发展自主设计研发团队，又深受规模局限，离建造大中型船舶所需的设计、工艺、管理水平还有一定距离，而生产设计恰好填补了这块短板。笔者所属船舶电气生产设计专业，正是本着这个宗旨，认为为保证造船的进度和精度，只有重视和发展船舶生产设计，才能满足当前中小船厂造船业务的需要。本文总结了笔者近十年来船舶电气生产设计的经验，简要介绍电气生产设计给船厂带来的进度、质量和效益等各方面的利好，阐述电气生产设计对中小船厂的重要性。

2.电气生产设计简介

2.1电气生产设计的定义

电气生产设计是在技术设计图纸的基础上，将设计、工艺、计划、质量、生产管理数据全面反映到电气综合安装图和管理图标中的设计过程，它是将电气设计、工艺、管理融为一体，强调按施工区域、工艺阶段进行一系列工艺准备，并能对船装、机装、管装及舾装各专业之间进行协调，从而成为指导电气现场施工的唯一依据。科学合理的电气生产设计能使电气施工更有条不紊地进行，使其化繁为简，并实现露天工作的内场化，船上作业的地面化，从而减轻劳动强度，减少交叉作业，减少返工现象，提高劳动效率，达到工种作业平衡目的，大大提高电气专业铁舾装件的分段预装率。

2.2电气生产设计的任务及内容

电气生产设计的主要任务有两个：一是解决电气设备布置安装技术问题并提出合理的施工方法，绘制出符合现场“多、快、好、省” 工艺要求的电气图纸；二是为车间生产提供管理资料，如主干电缆册、区域电缆册、电气托盘管理表、基座制造图等。根据电气生产设计的任务和基本要求，其设计内容主要包含下列图纸：电气设备综合布置图、电装图、主干电缆和区域电缆册、托盘管理表、电缆敷设图、基座制作图、电缆导架制作表册、电缆贯穿件制作表册等。通过上述图纸与表册，完善了电气施工工作相应的作业程序与方法，使预制与预装工作得到最大程度的保证。

2.3电气生产设计的重要性

电气生产设计作为整个船舶生产设计的重要组成部分，它同船舶设计的其他各专业之间有着密切的有机联系。生产设计不同于技术设计，为了合理布置电气设备与敷设电缆线路，设计人员往往除熟练掌握电气施工图纸和资料外，也基本掌握船体、轮机、舾装等专业图纸。例如为决定电气设备的布置及电缆走向，先要综合考虑船体总布置图（说明全船概况、船体参数、甲板层数等）及机舱布置图（说明机舱设备布局等情况）；为决定电气设备基座的高度和设备的放置位置，并先结合船体分段结构图（标注了电气设备及电缆线路布置处船体肋骨、横梁、纵梁、扶强材等构建情况）和防火隔热布置图（绘出了舱室内铺设的隔热材料及绝缘层的厚度）等等。综合各专业考虑后，在放样明确电缆走线路径，决断结构是否适合开孔，考虑哪些结构开孔后需要补强，在进行电缆敷设及电缆架、贯穿件的安装时才保证既合理实用又满足规范。以上正是生产设计图纸综合性、完备性和基础性特征使其能作为船厂一线工人现场施工的依据，并高效地指导船厂生产施工，确保其船舶的建造质量和进度要求。

3.电气生产设计基本流程的更新

以往综合放样时，先由人工在放样台上按一定的比例将设备、管子、电缆等在船体的平面图中放样到位，定出坐标位置，再根据放样台上的放样结果逐一画成可用于施工的图纸。这样一艘船设计下来要花费巨大的工作量。如要在预定时间内完成船舶综合放样工作，势必要投入大量人力才能完成。另在放样台放样时是在二维平面基础上进行的，存在不够直观的缺陷。如果设计人员空间想象能力不足，设计中难免会发生各专业之间碰撞的情况，返工情况屡见不鲜，耗时、耗资、耗力也在无形中增加了船厂的成本，压缩了其利润空间。

现阶段通过采用计算机软件进行三维设计后，情况就大不一样了。根据技术设计的图纸，将电气设备的位置及电缆的代号规格录入到软件的数据库中。同时与船厂做好沟通工作，按照他们的习惯选择相应的托架及贯穿件形式。及时获取船厂已订购设备的资料，按照其外型在软件中构建与实物成相同比例的立体模型。以船体放样作为背景模型，将设备、电缆通道按详细设计图纸及工艺要求进行布置。电缆通道安装相应规格的托架及贯穿件。同时选择合适的底座将设备固定于船体结构上。等设备、管子、电缆通道全部布置到位后，通过干涉检查的方式，检查各专业相互之间是否有相碰之处。在保证留有一定的安装及检修空间的前提下进行细节调整。根据调整结果，生成电气设备综合布置图、電装图及与他们相配套的图纸。下一步则依据已定位的设备位置，通过软件将电缆敷设在电缆通道中。最后通过设计软件生成电缆册及电缆敷设图。

4.电气生产设计中的几个注意点

在舱内的有限空间下，为满足设备、管系和通风的安装要求，电缆需穿过船体结构的情况时有发生。然而在构件上开孔，是以影响构件机械强度为代价的，因此为保证船舶质量，船体构件上尽可能不开、少开孔，万不得己要开孔则开孔高度应小于强结构高度的0.35倍。否则必须征得船体设计人员的认可，并应采取相应的补强措施，以降低对船体构件强度的破坏。电缆通道在船体结构上开孔时，每个电缆孔的尺寸、位置及其所配贯通件的规格都要在相应图中标明。

在综合放样的过程中各专业之间经常会发生相碰或过于接近的情况。特别是过于接近的情况比较容易被忽视，比如电缆通道与蒸汽管或热水管交叉时，电缆通道到热管绝缘材料外壁的距离小于80mm； 电缆通道与蒸汽管或热水管平行时， 电缆通道到热管绝缘材料外壁的距离小于100mm。一旦出现这种情况我们一般会实行相对方便原则，就现实需要与相关专业人员协调解决。一是方便团队原则，即在各专业都能保证工艺要求的大前提下，一般由修改工作量相对少的专业做出调整，或由各个专业共同进行修改。二是方便船厂原则，由于各专业的设计周期及供图时间各不相同，在部分专业已供图的前提下，尽量由未供图的专业进行修改，以减少船厂返工。

主干电缆通道的大小一般在电气生产设计的初期就需要进行预估。特别是对那些比较粗的电力电缆如何走线要有个初步的规划。对敷设于托架上电缆有小于3层的层数要求，且电缆束的横断面，宜敷设成矩形，矩形的长边应尽可能大，宽边应尽可能小，其长宽比最好不小于3：1。对于与轮机专业相关的电缆管，则有必要将所有电缆在一开始就进行统计。考虑电缆的最大40%的穿管系数，由此确定电缆管的通径。同时应注意电缆管折弯的情况，以折弯数量不过多，电缆管折弯夹角大于135度为宜。

电缆的敷设和紧固是船舶电气工程中一道比较繁重的工序，目前我国仍大多使用人力来敷设电缆，因此正确编制电缆表册和电缆敷设图，就显得尤为重要。优秀的电缆表册和电缆敷设图能够减轻劳动强度，提高敷设电缆的速度，同时能减少电缆的交叉，保证电缆束整齐，使电缆紧固工作顺利有序进行。在编制主干电缆及区域电缆清册时，可对所敷设的每根电缆两端各预留大于等于150mm的余量。同时对于各规格电缆的订购长度可以在实际计算统计的电缆长度总和的基础上再加10%的余量进行备料，从而防止电缆的短缺情况的发生。

电气生产设计工作是个繁杂艰巨工作，要求设计人员的工作必须足够细致。很多问题在后期绘制完成的图纸中很难被发现，又会在船舶施工时才会暴露出来。这就需要设计人员能够经常检查，将问题消灭在出图之前，避免减少不必要的返工现象的发生。

5.结语

生产设计已成为现代造船设计不可或缺的一环。电气生产设计虽没有船体等设计引人注目，但确确实实是一项良心工程，每一条电缆如同一条船舶的血脉，设计人员是否赋予了一艘船一套科学的机器血管，决定着这艘船能否血脉通畅、运行良好。在当前的经济形式下，我们整个船舶行业在艰难中求发展，在改革中求机遇，尤其是中小造船厂的挣扎我们看在眼里，所以我们船舶电气设计人员，更应立足本职，服务客户，着眼大局，激发出我们船舶人自己的工匠精神。

参考文献：

[1]黄广茂.造船生产设计[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2008.

[2]王承文.现代造船模式研究[D].哈尔滨工程大学，2006.

[3]CB/T 3908-2007.船舶电缆敷设工艺[S]，2007.