淺談DP3船舶的動力定位系統(tǒng)電纜布置

劉偉平

摘? ? 要：以DP-3附加標志的船舶動力定位系統(tǒng)電纜布置為分析對象，從規(guī)范規(guī)則尋找設計要點，進而指導動力定位系統(tǒng)的設計及電纜通道的布置，完成電纜路徑圖的繪制，為相關設計與施工單位提供技術參考。

關鍵詞：電纜布置;動力定位;A60防火分隔;

中圖分類號：U665.12 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Cable Layout of DP3 Ship Dynamic Positioning System

LIU Weiping

（ Shanghai Bestway Marine Engineering Design Co.， Ltd.， Shanghai 201612 ）

Abstract： The cable layout of DP3 ship dynamic positioning system is taken as the research object， Looking for the key points of the design from the rules and regulations and to guide the design of dynamic positioning system and the layout of cable trunks， and the cable routing drawing is completed， provide technical reference for relevant design and construction units.

Key words： Cable layout; Dynamic positioning; A-60 class fire-resisting division

1? ? ?前言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，船東對于DP-3附加標志的船舶越來越青睞，特別是起重船、鋪管/鋪纜船及潛水支持船等大型復雜船舶。根據(jù)IMO以及各大船級社要求，DP3附加標志的船舶在任何動態(tài)或靜態(tài)元件發(fā)生單點故障，包括某個艙室發(fā)生火災或浸水事故時仍具有保持定位的能力。為滿足上述要求，除常規(guī)的動力系統(tǒng)、推進器系統(tǒng)以及動力定位控制系統(tǒng)需冗余設計外，相關的電纜布置及走向也需要滿足該要求。但對于電纜的布置而言，沒有更多詳細的技術要點予以規(guī)范化，只能通過設計與施工人員的自身水平來控制電纜敷設的準確性，在項目執(zhí)行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)返工的情況。本文通過對詳細設計這一環(huán)節(jié)進行分析，依托DP3實船設計經(jīng)驗，探討了動力定位系統(tǒng)電纜通道的布置、電纜分類及電纜路徑圖等的設計要點，結(jié)合實際案例，歸納了一套通用的設計思路，為類似船型的設計與施工提供參考。

2? ? 規(guī)范要求

IMO MSC Circular 645中對于DP-3船舶的電纜敷設有明確要求：冗余設備或系統(tǒng)的電纜不應與主系統(tǒng)一起穿越同一個艙室。當不可避免時，電纜應安裝在A-60級防火分隔電纜通道內(nèi)，通道的兩端也應為A-60級防火分隔，電纜的接線箱不允許設置在電纜通道內(nèi);同時，不直接屬于動力定位系統(tǒng)但其發(fā)生故障會導致動力定位系統(tǒng)故障的系統(tǒng)（如普通滅火系統(tǒng)、發(fā)動機通風系統(tǒng)、停車系統(tǒng)等），也應滿足動力定位系統(tǒng)的相關要求，對于這些系統(tǒng)的電纜布置應與動力定位系統(tǒng)一起考慮。

各大船級社基本上延續(xù)IMO MSC Circular 645的要求，部分船級社在其基礎上增加了一些更詳細的要求。中國船級社及DNV-GL提出了如電纜安裝在A-60級防火分隔電纜通道內(nèi)，這種方式僅適用于布置在非高度失火危險區(qū)處所的電纜;另外，DNV-GL還提出了如果在A-60級防火分隔不允許的情況下，冗余分組的電纜可以由2道A-0級防火分隔艙壁中間加低風險隔艙來分隔。

在實際設計過程中，因各方對規(guī)范規(guī)則的認知不同，設計人員還需與所入級的船級社審圖工程師保持密切的溝通，預先商定好設計思路與審圖原則，避免后期審圖中提出重大修改意見，影響該項目的總體布局以及進度。

3? ? ?總體布置

（1）在方案設計階段，總布置圖的設計過程中就需統(tǒng)籌考慮動力定位系統(tǒng)及其電纜的布置。通常來講，應首先根據(jù)設計任務書的要求，選取合適的動力系統(tǒng)（主發(fā)電機組數(shù)量及容量）及推進器系統(tǒng)（推進器型式、數(shù)量及功率），并預先進行DP分組（指動力與推進器系統(tǒng)的分組）;再依據(jù)動力定位能力分析報告來復核預先的設計是否合適，如不合適則需綜合考慮動力系統(tǒng)及推進系統(tǒng)的選型以及DP分組原則，再次進行動力定位能力分析，直至滿足設計任務書的要求，從而最終確定該項目的動力與推進器系統(tǒng)的選型以及DP分組;然后，圍繞DP分組來進行總體布置，包括機艙區(qū)域內(nèi)主發(fā)電機組的布置、推進器分艙布置、配電板的布置以及電纜通道的布置等。

（2）在電纜通道布置之前，還需要完成DP區(qū)域劃分的工作，這是電纜通道布置的必要條件，它可提供更為精準的指導。

關于電纜通道的布置，原則上不同DP分組的電纜不應穿越同一個艙室。但每型船的特殊性，實際情況下絕大部分的DP3船舶不能滿足其要求，這種情況主要集中在主甲板以下的區(qū)域：一般不可避免的會出現(xiàn)2個及以上的DP分組的電纜穿越同一個艙室，此時需著重考慮電纜分隔的問題，如1號DP分組的電纜與2號DP分組的電纜同時穿越1號DP分組的艙室，則需在該艙室設置A-60級防火分隔的電纜通道用于2號DP分組的電纜敷設;如電纜較少時，也可以考慮用A-60級的電纜管。但作為主干電纜的通道，建議采用結(jié)構(gòu)電纜通道型式，便于電纜敷設;同時，需要注意的是該艙室不能是較大失火危險處所，如機艙、分油機室等，這點需在設計時予以重視。

（3）有些船型的特殊性，主甲板以下區(qū)域內(nèi)還存在一個從首到尾的完整作業(yè)區(qū)域，比如鋪管船在主甲板以下的一層或兩層為鋪管作業(yè)區(qū)域，從機艙去往上建的電纜必定路過該區(qū)域。通常在該區(qū)域內(nèi)還是按照主備用分組的原則設置2個獨立的A-60級防火分隔的電纜通道，將2條電纜通道與該區(qū)域隔離，同時2條電纜通道之間也相互隔離;不建議采用只設置1個獨立的電纜通道、另一個電纜通道借用該作業(yè)區(qū)域的方案，這樣存在擴大DP分區(qū)、增加FMEA分析的風險。

（4）主甲板以上的區(qū)域，一般為住艙、駕駛室及DP控制室等處所，涉及到DP相關的電纜主要是動力定位控制系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)及推進器遙控系統(tǒng)的電纜，為控制類的弱電電纜。通常設置2條A-60級防火分隔的電纜通道，足夠用于主備用控制系統(tǒng)的電纜獨立敷設。

4? ? ?電纜分類

在完成總體布置后，需將與動力定位系統(tǒng)相關的電纜進行分類，每類賦予唯一的編號，以便于電纜路徑圖繪制及生產(chǎn)設計放樣。

規(guī)范規(guī)則對于動力定位系統(tǒng)的子系統(tǒng)，劃分為如下4類：

（1）動力系統(tǒng);

（2）推進器系統(tǒng);

（3）動力定位控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng);

（4）獨立的聯(lián)合操縱桿系統(tǒng)。

同時，要求那些不直接屬于動力定位系統(tǒng)，但其發(fā)生故障會導致動力定位系統(tǒng)故障的系統(tǒng)（如普通滅火系統(tǒng)、發(fā)動機通風系統(tǒng)、停車系統(tǒng)等），也應滿足相關要求。

因此，需將上述系統(tǒng)對應的電纜挑選出來，進行電纜路徑圖的繪制以及電纜冊的編制。為減輕不必要的工作，歸屬于同一DP分組內(nèi)且未穿越其它DP分組的電纜可不用考慮。比如，單臺推進器的變頻器與推進電機之間的電纜，因其歸屬于同一DP分組，即使兩臺設備不在同一艙室，但對于動力定位系統(tǒng)來講此時的單點故障是以一個推進器為單位來考慮，無論是變頻器艙失火還是推進器艙失火，都視為該推進器丟失;同理，同一機艙、同一配電板室的設備之間的電纜等，也不需要考慮。

電纜的分類，按照用途可分為如下5類：

（1）電力電纜：高壓及低壓電力電纜，按DP分組來分類;

（2）自動化系統(tǒng)：網(wǎng)絡通訊電纜，按A/B網(wǎng)來分類;

（3）DP控制系統(tǒng)電纜：DP控制系統(tǒng)涉及的電纜，按主備用DP來分類;

（4）推進遙控系統(tǒng)：DP控制站內(nèi)的推進遙控系統(tǒng)，按主備用DP來分類;

（5）風機電纜：與DP系統(tǒng)相關的艙室通風，按DP分組來分類。

某型大型搶險打撈起重船的DP電纜分類，如表1所示。

上述電纜分類確定后，即可展開每類電纜的統(tǒng)計工作。首先確定圖紙范圍，一般為電力一次系統(tǒng)圖、電力二次系統(tǒng)圖、自動化系統(tǒng)圖以及動力定位相關系統(tǒng)圖;再找出那些穿越不同DP分組的電纜;接下來按照電纜分類進行DP系統(tǒng)電纜冊的編制，為下一步的電纜路徑圖繪制做好準備工作。

5? ? 電纜路徑圖

該圖是針對貫穿一層或一層以上甲板，以及穿過A60級防火艙壁和水密艙壁的多根成束敷設的動力定位系統(tǒng)電纜，用于表示連續(xù)貫通全船各層甲板水平面和垂直面的主干電纜路徑的圖樣。

上述提到的5大類電纜，建議分開布置，便于對每一類電纜進行路徑的選取以及合理性的校核;每大類電纜里的小類，可以按照顏色以及線型進行區(qū)分;每小類電纜之間應為A60 級防火分隔，如涉及穿越水密艙壁的還需保證水密。

路徑圖里的總布置背景圖處理時，需注意盡量將DP系統(tǒng)電纜冊中涉及的電氣設備標出，同時還需標明每個艙室所屬DP分組，以便施工人員更清晰的理解動力定位系統(tǒng)電纜路徑所表達的目的，同時也有助于審圖工程師精準審核該路徑圖。

在路徑圖的繪制過程中，可能會出現(xiàn)原先設計的電纜布置局部不滿足要求的情況，一般是由一些推進器的控制電纜分主/備而引起的需穿越其它DP分組的區(qū)域，此時依據(jù)實際情況加裝A-60級的電纜管即可解決問題。

以某大型搶險打撈起重船的電力電纜為例，其電纜路徑如圖1所示。

圖1? 電力電纜路徑圖

圖中設4個DP分組：（1）T3及T5推進器、1號高低壓配電板;（2）T4及T6推進器、2號高低壓配電板;（3）T1及T7推進器、3號高低壓配電板;（4）T2及T8推進器、4號高低壓配電板;設有T1、T2及T5～T8的A-60級電纜通道，分別用于對應推進器電纜的敷設。

6? ? 結(jié)語

對于DP3級的船舶，因其系統(tǒng)及布置的復雜性，如何正確敷設動力定位系統(tǒng)電纜，以確保任一區(qū)域的電纜發(fā)生故障后不會超過設定的最大單點故障，從而滿足FMEA的要求，這是設計公司與造船廠一項不可忽視的重要工作。

本文依據(jù)實船設計經(jīng)驗，按照規(guī)范-總體布置-電纜分類-電纜冊編制-路徑圖繪制這流程，對詳細設計階段的動力定位系統(tǒng)電纜布置進行研究分析，可供DP3級的船舶設計參考，它一定程度上提升了動力定位系統(tǒng)電纜布置的準確度，同時對生產(chǎn)設計放樣及現(xiàn)場電纜敷設工作也有積極的指導作用。

參考文獻

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