自卸式水泥船改装项目电气设计

陈 龙

（上海中远海运重工有限公司，上海 200231）

0 引言

近年来印度大规模开发农村和经济适用房建设项目，对水泥的需求量日益增加。目前，印度市场上现有的海上水泥运输能力无法满足日益增长的水泥需求量，急需经济适用的水泥船提升运输能力满足市场运输需求。在此背景下，出于经济性考虑，印度船东通过将旧散货船改装成自卸式水泥船。文章以“DARYA SHAAN”自卸式水泥船改装项目为例，对报价阶段、图纸设计阶段和建造阶段所涉及的电气设计内容进行分析。

1 报价阶段电气设计分析

1.1 改装规格书内容分析和评估

根据船东提供的技术规范、总布置图和水泥系统说明书等初版图纸文件，熟悉并了解该改装项目中的工作范围、电制要求以及新增的电气系统等相关信息。通过对水泥系统说明书的熟读，了解其工作原理和在各工况下的功率要求。通过对电气系统的研究与分析，对涉及的设备型式和数量、电缆托架型号和长度、舾装件型式、数量和电缆长度等电气耗材进行评估，汇总到用于经营报价表中用于竞标使用。

1.2 改装规格书内容问题分析和澄清

对改装技术规格书中提及的船东要求进行分析，将相关要求与法国船级社（BV）的规范进行对比，将冲突/不合理/不适用的内容汇总到技术讨论报告中，在船东会议上进行商讨。

该项目改造规格书中存在的问题，在技术会议上一一向船东澄清相应问题，并记录在会议纪要上，该会议纪要会作为商务合同的附件保留。

2 图纸设计阶段电气设计分析

项目合同签订生效后，根据合同要求和项目组计划编制电气设计详细计划表、设计物资采购企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）下发计划表以及电气生产设计计划表（见图1）。依据项目计划流程表开展后续电气设计工作。

图1 项目计划流程表

2.1 详细设计

2.1.1 原船系统改造勘察

根据电气详细设计图纸对原船系统的改造可行性进行研究。依据改装规格书中的要求，对改装部分的系统进行原船系统查询，在原船系统图纸上核查是否有可以接入的备用端子和接口。在接入原船系统后，需做相应的设计任务规划，并将需要的软件和硬件升级改造的信息提供给项目部，以便项目组与厂家及时沟通，规划设备升级改造及调试的时间。

通过现场实地勘察，对原船系统的改造可行性进行确认。在散货船抵达船厂后，现场勘察并入原船系统接口的现场设备，核查其内部是否有足够的空间进行改造、内部端子是否需要改造及接口信号是否能够使用等问题，并向相关厂家咨询改造方案涉及到的物资采购及改造周期等问题。

3号舱新机械处所区域新增2个污水井高位报警（LAH-003和LAH-004）和1个污油柜高位报警（LAH-005），将原船的报警接入到阀门远程控制和储罐计量系统（Valve Remote Control And Tank Gauging System）里的信号采集箱（Signal Processing Cabinet）。经现场勘查，确认可对信号采集箱内部进行改造。通过对原船应用软件进行升级，实现 3个点的报警功能，电气设计规划改造方案见图2。

图2 电气设计规划改造方案示意图

2.1.2 新增改装部分系统设计

依据船东改装规格书、水泥设备厂家说明书、原理图、法国船级社（BV）规范、国际电工委员会（IEC）规范等要求，进行电气系统的设计工作。该自卸式水泥船改装项目新增改装部分包括8个系统：1）电力一次系统；2）电力负荷分析及短路计算；3）水泥设备电气系统；4）CO释放报警系统；5）内部通讯及报警系统；6）火灾探测及报警系统；7）照明系统；8）自动化及仪表系统。不同的项目船东的要求不同，可依据实际情况增加或减少相关电气系统的设计。若船东有特殊需求，可依照相关规范进行电气系统设计。

2.1.3 主干路径规划

根据船东提供的图纸，熟悉新增的货控室、集尘间、Trunk入口、甲板面吊机和水泥设备的位置，对全船改装区域的主干电缆路径进行规划。

2.2 设计物资采购

2.2.1 采购设备的领料单（Material Requisition，RM）文件编制

复杂系统的设备采购需进行RM文件编制，RM文件包含7点内容：1）系统介绍（Introduction）；2）规范，条例及标准（Rules, Regulations & Standards）；3）船舶工作环境条件（Site Condition）；4）技术要求（Technical Requirement）；5）测试和验收（Testing and Inspection）；6）担保和保证（Guarantees and Warranties）；7）附录（Appendix）。在具体执行过程中，可根据项目的实际要求对RM文件的内容增加或删减。

2.2.2 技术退审及协议签订

在RM文件下发后，物资部向厂家提供技术协议。在厂家技术人员理解技术协议要求后，提供相应图纸、相关产品的型式认可证书/产品证书、业绩表和厂家设备资料等信息。经过图纸退审环节，对不符合技术要求的内容进行修改，直到满足RM文件的要求。每种设备的技术协议需与3家厂商进行签订，3家厂商的技术要求、报价要求以及数量必须一致。此外，厂家要进行报价，用于比价竞标使用。最终，由物资部确认中标厂家，反馈给电气技术部门，以开展下一步的设计工作。

2.2.3 图纸汇总

在项目建造周期内，相关供应商供货的设备陆续到厂进行安装。根据船检意见，现场设备布置会做一定增加或修改，这就导致提供的认可图纸产生相应变化。这种情况下，图纸必须通过电气设计人员的认可。在船完工前两周内，厂家需将认可后的图纸递交电气技术核查，并在交船时提供给船东。

2.3 生产设计

2.3.1 鹰图数据库完善

该项目使用的鹰图数据库存在电气生产设计数据不完整的问题，需根据已知托架型式、标准基座型式、支撑件型式和标准设备型式等信息完善数据库内容，建立标准数据库，便于生产设计建模时的调用。

2.3.2 电气施工工艺标准的编制

针对于自卸式水泥船改装项目，编制该项目的电气施工工艺标准。在总体电气安装过程中，除在生产图纸中有特别指明的情况外，均应遵守此标准。

根据项目情况，结合生产设计及建造方面的要求，电气施工工艺标准的内容大致分为9部分：

1）总则。即施工工艺的主要说明。

2）电缆敷设要求总则。内容包括船级社规范要求、电缆敷设具体细则、高/低压电缆分隔和间距要求等。

3）电缆托架型式及安装标准。主要内容包括总体要求、电缆托架导板架型式要求、电缆托架型式要求、电缆单托型式要求、电缆托架支架型式要求以及扁钢型式要求。

4）贯穿件型式及安装标准。主要内容包括总体要求、B型贯穿件、C型贯穿件、BH型贯穿件、EGY型圆形贯穿件、EGYK型圆形贯穿件、电缆管、鹅颈电缆管、电缆护套和普利卡套管等。

5）标准电缆安装详图。主要内容包括电缆弯曲半径要求、电缆水平安装要求、电缆垂直安装要求、电缆的转向敷设、不同高度的两路托架电缆安装、扁钢上电缆安装、电缆到分电箱或启动器安装、生活区电缆安装（单层墙/双层舾装板）、小型起动机/开关盒电缆安装和接地、电缆安装（分支电缆）、机械区电缆安装（无花钢板/有花钢板/使用电缆托架）、马达及加热器及本地启停按钮顶部进线安装/底部进线安装、组合式电力及插座电缆安装、绝缘层上电缆安装等。

6）电气设备的安装。主要内容包括总体要求、设备通用安装高度、机械处所电气设备典型布置、生活区电气设备典型布置、支架上分电箱典型安装型式、舱顶荧光灯/LED灯典型安装型式、表面式安装荧光灯/LED灯典型安装型式（壁式安装）、嵌入式荧光灯/LED灯顶端支撑安装、甲板灯典型安装、立柱式安装荧光灯、栏杆荧光灯典型安装、机械区/生活楼感烟/感温/感焰探头典型安装、机械区/生活楼扬声器典型安装等。

7）接地。主要内容包括接地类型、设备接地、接地线选择和电缆接地等。

8）设备的进线和接线工艺。主要内容包括设备进线细则要求、导线（芯线）标记、电缆接头型式要求、典型配电板/分电箱等图例和接线工艺细则要求等。

9）铭牌和电缆标签号。主要内容包括铭牌/电缆标签号尺寸等细节要求和电缆标签号安装位置要求等。

2.3.3 原船电缆接口可用性确认

该项目接口问题主要为主甲板面处接口，由于原船主甲板面完全切割，需重新制作甲板面，这就造成了原船从生活楼到艏部的锚绞机、前桅灯、计程仪和测深仪等设备的电缆均需要恢复。水泥系统、照明系统和自动化系统等相关系统的电缆从水泥货控室敷设到甲板面以及1号～5号舱室内。

原船生活楼肋位号FR35处左舷接口为DN300管子接口，无法满足改装后电缆通道的要求。保留此处接口位置不变，将仪表电缆与电力电缆分开敷设，对电缆数量和宽度进行重新计算。经核实，需将原DN300接口改为DN450接口用于电力电缆敷设，并新增DN150接口用于信号电缆敷设（见图3）。艏楼甲板肋位号FR195处左舷DN250接口可以继续使用，满足原船电缆恢复的要求。根据 IEC 61892-6电缆敷设要求，正常照明电缆与应急照明电缆需尽量分开敷设，若在托架上无法分开敷设，则可使用隔板进行分隔。勘察发现，主甲板面及 1号～5号舱室内应急照明电源来自于生活楼内应急分电箱，由于从生活楼到主甲板面只有1个接口，故需要从生活楼增加一路接口。经过实地考察，确认新增接口DN150位于船舶生活楼肋位号FR35右舷位置（见图4）。对原船电缆接口的可用性进行确认，为接口制定相应修改或新增方案，可实现在电气设计阶段的合理规划和设计，有效避免后续修改。

图3 左舷接口改造方案

图4 右舷接口新增方案

2.3.4 建模及出图

在通过项目组建造计划、搭载计划和设计合理性研究等环节后，最终进行分区建模和图纸绘制（见图5）。如有特殊情况需要额外增加对某区域的图纸绘制工作，则可根据船东/项目组/的设计要求，增加相应图纸以满足现场建造的需要。

图5 区域划分及图纸内容

3 建造阶段电气设计分析

3.1 设备厂家供货入厂检验

设备厂家供货入厂时，需由项目组组织技术、现场、质检和物资等部门，依据物资采购阶段电气技术下发的RM文件、签订的技术协议以及厂家认可的图纸，核对厂家来货设备清单、设备数量型号、船级社证书和出厂合格证等情况。如有出现供货设备与图纸不一致，内部接线与图纸不一致等情况需立刻与厂家联系，进行整改或者重新发货。

根据现场设备的安装顺序，电气设备一般在后期才会安装。若未进行入厂检验，一些设备问题会在后期被发现，届时处于报验调试阶段，考虑到厂家的反应和更改时间，很大程度上会影响到后续船检报验和交船的期限。

3.2 电气设备功能调试

详细设计图以及系统接线图下发给现场，现场工人通常对系统、接线图和设备的功能了解不足，此外，在接线过程中也有时会出现厂家设备内部端子号更改与认可图纸不一致的情况。在此情况下，需要调试人员及时反馈，根据需求解释相关系统和设备的功能和作用。若厂家设备出现问题，则及时与厂家沟通协调，及时进行修改。

3.3 核查施工与图纸不符部分

在工人施工过程中，托架布置未按图纸焊接，拉敷电缆时路径未按电缆路径走向图布置，导致电力电缆与仪表电缆混合，电缆管/贯穿件出现暴框的情况，无法满足图纸相关要求。施工与图纸不符的问题要在现场配合的过程中，尽早核查出来，在保证可以进行热工作业条件和足够施工人员数量的情况下通知现场主管进行相关的现场整改，避免在临近交期时才发现问题。

4 结论

文章以“DARYA S HAAN”自卸式水泥船改装项目为例，分析在报价、图纸设计和建造阶段所涉及的电气设计内容。研究成果可为类似改装项目的设计人员在设计流程和项目把控方面提供一定指导。