LR和CCS平台入级规范中电气设计的差异分析

(大连船舶工程技术研究中心有限公司，辽宁 大连 116021)

目前，海上平台电气设计可参考的常用标准有：IEC(国际电工委员会)的相关规范、ISO(国际标准化组织)的相关规范、IMO MODU CODE《国际海事组织平台规则》、IMO FSS CODE《消防安全系统规则》、MSC(海事安全委员会)的通函要求、SOLAS《海上人命安全公约》、各船级社规范和中国国家标准等。《Rules and Regulations for the Classification of Offshore Units》(以下简称ROU)是英国劳埃德船级社(LR)在2018年针对海上平台发布的入级规范[1]。《海上移动平台入级规范则》(以下简称《入级规范》)是中国船级社(CCS)移动平台入级的规范[2]。2部规范对电气部分的要求不尽相同，其中ROU经常引用IEC和LR船舶规范的相关条款，因此，需要将这3部规范放在一起对比分析，这些细节在设计时应特别注意，以免在后期修改造成不必要的经济损失。

1 规范差异对比

通过对比ROU和《入级规范》，对电气部分要求的差异对比见表1。

2 要点分析

2.1 遥控升降系统的监控和通信

1)《入级规范》要求操作站与各桩腿之间要配备双向通信设备。

2)《入级规范》对于可遥控升降系统的监控要求更高，常规做法是在各桩腿尺度线处配置摄像头送入闭路电视系统，远程控制站通过摄像头观察各桩腿上升高度。

2.2 接地与电气连续性

1)2个规范对接地螺柱直径要求不同，ROU要求接地螺柱的最小直径是6 mm。

2)ROU引用IEC61892-6[3]要求电缆托架保持电气连续性，一般通过托架连接片或接地线实现，见图1。

图1 电缆托架连接片

2.3 危险区域中的电缆选型

1)ROU要求在危险区域敷设的电缆应有矿物绝缘铜护套或金属铠装层、编织层，而《入级规范》在要求金属铠装的同时进一步提出了非金属不透性护套的要求。

2)《入级规范》要求在危险区域中敷设的电力和照明系统的电缆最小截面积为1.5 mm2。

2.4 配电板维护空间

应注意的是，当配电板含有可抽设备时，ROU要求的空间是完全抽出设备后的。

2.5 插座安全

1)2部规范对于额定电流大于16 A的交流插座均要求有联锁。考虑到直流电也可能对人造成伤害，《入级规范》对额定电流大于10 A的直流插座也有联锁的要求。

表1 ROU与入级规范条款差异对比

续表1

续表1

2)ROU引用IEC61892-2[4]要求手提灯和小家电插座配有漏电保护装置，既可以在回路开关上设置，也可以在插座中增加。

2.6 电控柴油机电的电源

出于对系统稳定性的考虑，《入级规范》要求电控柴油机的电控系统由2套独立电源经2条独立线路供电。

2.7 电机的保护

1)2部规范对额定功率超过0.5 kW的电机都要求设有过载和短路保护，但连续工作的电机保护电流范围不同。

2)ROU引用IEC61892-2要求1 kW以上的电机需要欠压保护或欠压释放，《入级规范》则对0.5 kW以上的电机有此要求。

3)ROU引用IEC61892-2对于重要设备电机，如消防泵电机，报警装置可以替代过载保护。

2.8 照明

1)ROU引用IEC61892-2要求应急照明分电箱、逃生照明分电箱应有远程脱口报警并显示在人员工作的区域。

2)ROU引用的IEC61892-2中有正常照明、应急照明和逃生照明的照度要求，设计应与船级社确认是否需要送审照度计算文件，如果需要可以委托灯具厂家进行计算。

2.9 电流计算校正系数

1)2部规范对周围无空气自由循环的6根以上电缆束的电流校正系数均规定为0.85，考虑到电力和信号电缆工作原理不同，ROU明确信号电缆不受限制。

2)《入级规范》要求电缆束不宜超过2层，设计电缆托架宽度时应该留有足够的余量。

2.10 限制火焰蔓延

虽然2部规范都没有禁止使用单根滞燃型电缆，但是这种电缆要满足相关要求实际上工作量很大且难以完全实现，根据经验，建议全部选用满足IEC60332-3-22(A类)的成束滞燃型电缆[5]。

2.11 电缆敷设间距

1)动力和控制电缆一般不应同一束敷设。

2)ROU引用IEC61892-6要求不同类型电缆敷设在同一托架上应安装同材质的分隔板，这项要求非常高且难以实现，建议不同类型的电缆分托架或分层敷设。

3)《入级规范》明确高压电缆不应与额定电压1 kV以下的电缆安装在同一电缆托架上。

2.12 电缆托架空间

ROU引用IEC61892-6要求水平布置电缆托架托板之间的距离和从电缆托架到天花顶的自由空间至少应有300 mm，这项要求加大了综合布置难度，设计时需要特别注意，如个别位置无法达到要求，应与现场验船师沟通。

2.13 设备电缆进线

1)ROU引用IEC61892-6禁止室外或清洗区的设备采用电缆上进线形式。

2)ROU引用IEC61892-6对填料函材质的要求见表2，普通设备的填料函建议全部采用黄铜/不锈钢材质，铝外壳设备填料函采用不锈钢/镀铜的镍材质。

表2 外壳对应填料函类型

注：仅应使用耐海水的铝；铠装电缆不应使用塑料填料函；防爆设备填料函要求见IEC61892-7[6]；电缆填料函中不使用覆盖物及类似的材料。

2.14 短路电动力

考虑到大电流单芯电缆短路时，特别是冲击电流流过的瞬间，产生的电动力很大，可能导致导体变形或破坏电气设备。ROU引用IEC61892-6要求有短路威胁的单芯电缆应使用3叶形电缆夹固定，电缆夹的距离应由制造商根据短路电流等级计算确定，3叶形电缆夹见图2，《入级规范》中没有该要求。

图2 3叶形电缆夹

2.15 电缆托架材质

ROU引用IEC61892-6要求室外的电缆托架材质为AISI316不锈钢，需要注意的是托架撑腿和保护罩的材料应保持一致，《入级规范》对材质没有要求。

2.16 冷藏处所中的电缆

《入级规范》中对冷藏处所的电缆敷设有详细的要求，电缆进入冷库的节点建议采用组合不锈钢填料函板，见图3、4。

图3 冷库组合不锈钢填料函板

图4 电缆进入冷库节点

2.17 火灾探测系统联动

ROU虽然没有明确要求火灾探测系统自动联动关断系统，但是建议根据平台的用途和工作区域与审图中心确认该功能是否需要。

2.18 危险区开口的要求

2部规范均要求相邻的不同级别危险区之间的门需要气密、由低到高危险区的通风以及通风失败会发出远程报警，但区别在于ROU把报警设置在有人值班的控制站而《入级规范》则要求是有人值班的操纵台。另外ROU要求安全区对2类危险区也需要保持50 Pa正压，《入级规范》则只要求有流动通风。

2.19 有毒/可燃气体探测器

1)ROU要求所有安全处所的进气口需配置2种气体探头，并且在一定浓度能够启动相关的关闭动作。危险处所不要求配置。

2)《入级规范》要求所有生活区的进气口需配置2种气体探头，并且危险舱室及相邻的非危险舱室也有一定的要求安装要求。《入级规范》没有要求气体探测器启动关断系统。

2.20 应急切断后保持操作的设备

1)ROU引用IMO MODU CODE和IEC61892-7要求钻井平台的以下设备在应急切断后仍能工作并满足1类危险区的防爆要求。

①IMO MODU CODE要求0.5 h的应急照明[7]。

②放喷器控制系统。

③通用报警系统。

④公共广播系统。

⑤由电池供电的无线电装置。

⑥火灾/气体探测以及它们的报警系统。

2)《入级规范》要求钻井平台在开敞区不关断的设备需要满足2类危险区的防爆要求。

2.21 应急切断系统架构

1)秉承越简单越可靠的原则，2部规范都指出应急切断系统的逻辑和架构尽可能简单，出于成本和安全的考虑，建议应急切断系统采用硬线继电器架构。

2)若应急切断系统使用可编程电子元件(如PLC)构成，ROU引用IEC61508-2[8]要求满足其中有关安全完整性等级(SIL)的要求。根据IEC61508-2标准，安全完整性是指安全相关的系统在规定的时间内、规定的条件下，成功实现所需安全功能的概率，以及安全功能能够有效执行的能力。而安全完整性等级(SIL)则用于衡量这种能力的大小。SIL等级的确定或评估以风险作为度量标准。SIL等级根据“平均要求失效概率”(PFDavg)的值分为4个离散的等级，见表3。根据平台设计经验，劳埃德船级社对于可编程电子元件构成的ESD系统的要求至少是SIL-2。

表3 SIL等级与PFDavg对应关系

3)《入级规范》没有关于SIL等级的要求，只需要进行故障安全分析并使主管机构满意。