关于CCS 2009版钢质海船入级规范“电力推进船舶补充规定”修改内容分析

2010-08-15吴斐文

船舶与海洋工程 2010年3期

吴斐文

（708研究所，上海 200011）

0 前言

中国船级社(CCS)钢质海船入级规范即将出版2009年综合文本(含2007/2008/2009修改通报)，现2009修改通报从2009年7月1日起生效。其中，原2006版中第4篇电气装置中的第2章船上电气装置中的第15节“电力推进装置附加要求”[1]，已在2009版修改通报中改为第8篇其他补充规定中的第15章“电力推进船舶补充规定”[2]，并且在内容上有了较大修改。

近几年来，我国在电力推进船舶的设计建造上已有引人注目的发展，如果还基于 2006版中“电力推进装置附加要求”的概念去设计建造电力推进船舶，势必会造成不少返工。船舶电气专业人士应紧跟规范修改的要求，做好电力推进船舶的相关工作。

1 主要的内容修改

1.1 有关电力推进系统本身的规定

有关电力推进系统本身的规定集中在第8篇第15章“电力推进船舶的补充规定”中，下面按照电力推进系统的结构组成，将新的修改规定作一些简介。

1.1.1 动力装置部分

15.2.1.5条新增“推进用发电机组原动机的动力管系应满足第3篇第4章适用于主机的所有要求。”

15.2.11.2条新增“如具有2台及以上推进用发电机组，且任一机组停止工作后船舶航速仍能达到100%设计航速时，则可仅满足本规范第7篇中适用于辅柴油机、辅燃气轮机和辅汽轮机的自动化监测要求[3]。”

该规定第一次明确了推进发电机组柴油机的自动化监测要求。原则上高于辅机，但有合理备用时，可放宽至辅机的同等要求。新增了推进发电机组柴油机专用的自动化监测要求。

1.1.2 公共电站、配电板、功率管理装置部分

15.2.1.7(2)条新增“在一台发电机组不工作时，剩余的机组应能向所有重要设备和船舶常用设备供电，同时应维持有效推进，即应保证船舶航速不小于7kn或设计航速的一半，两者中取大者。对于特殊情况，经CCS同意可特别考虑。”

对维持有效推进，有了定量的衡准。

15.2.1.8条新增“主配电板汇流排的分段应采用断路器连接，该断路器应能切断其安装处可能产生的任何故障电流。”

明确了电力推进配电板汇流排的分段不能采用隔离开关连接。

15.2.3条新增“公共电站的功率管理系统”的功能内容。

15.2.10.6条新增“……对于中性点接地系统，应采取措施以使推进系统接地故障时，接地电流一般不超过20A。”

由于大功率推进系统一般采用中压电力系统供电，并且常为中性点接地系统，所以增加了相应的内容。

15.2.10.8条新增“应在驾驶室和集控室对发电机励磁系统的故障报警，发生该故障时系统自动进入故障安全运行模式。”

1.1.3 驱动装置部分

15.2.1.6条新增“如果仅设置一台由半导体变换器控制的推进电动机装置，应配备一台易于切换的备用变换器。作为替代方案，对于双定子绕组电动机，可考虑每一定子绕组由一个变换器供电。”

15.2.2条新增“谐波”的相关内容。

主要有：电气装置的设计应防止半导体变换器所产生的电磁干扰造成不良影响。对于电力推进配电板，总的电压畸变应不超过10%。必要时，可安装滤波器等。

15.2.10.14条新增对“对半导体变换器应提供下列保护措施”的相关内容。

主要有：防止半导体变换器电源系统过电压。防止正常工作期间半导体元件过载。短路保护。

15.2.5.8条新增“由半导体变换器变频供电的交流推进电动机的定子绕组应能承受逆变器高频开关作用引起的电压变化率。”

15.2.5.9条新增“由半导体变换器供电的交流推进电动机应有措施限制轴电流的产生，防止轴承过早损坏。”

15.2.10.13条新增“对于1500kW及以上的推进电动机，应提供内部短路的差动保护或类似保护功能。”

15.2.4.3条新增“在船舶操纵过程中，推进电机产生的再生功率应不会导致原动机超速保护动作停机，同时也不应引起系统危险性的过压。必要时，应装设制动电阻器，用来吸收多余的再生功率和降低推进电动机的旋转速度。”

15.2.8.3条新增“推进系统主电缆（发电机和半导体变换器之间的连接电缆以及半导体变换器和推进电动机之间的连接电缆）的载流量选择应考虑系统中谐波引起的附加发热效应。”

1.1.4 控制装置部分

15.2.7.1条新增“推进电机可在驾驶室或甲板上进行操纵控制，应设有就地控制对推进设备进行有效控制，就地控制应独立于任何遥控或自动系统。若遥控系统失效，就地控制应能在尽可能短的时间内投入操作。”

新规定用就地控制代替了机舱控制站。

15.2.7.7条新增“每个控制站应设有与操纵杆无关的应急停车设施。应急停车应与正常停车相独立，并且每一个推进装置的应急停车装置是独立的。”

15.2.7.8条新增“当发电机的可用功率不足以提供推进所需要功率时，控制系统应能限制推进功率。当限制功率时，应在控制站设有视觉指示。”

15.2.7.9条新增“推进控制系统在整个正常运行范围内应是稳定的，且应能削弱因波浪作用引起的螺旋桨负载波动。控制系统应确保在负载突卸时推进电动机不会产生危险的超速。”

15.2.7.10条新增“自动控制系统的故障不应导致下列情况”的相关内容。

主要有：螺旋桨转速和推进方向发生太大变化。电力系统供电完全中断（即失电）。有效功率的波动，即不会引起发电机组起动或停机。

15.2.11.1条修改了各种控制站应设有的指示、显示或报警的内容，详见表15.2.11.1。

1.1.5 吊舱推进器部分

15.2.12.3条新增吊舱推进器应具有的报警功能的相关内容。

15.2.12.4条新增吊舱推进器各种传感器应为双套设置，互为备用的规定。

15.2.12.5条新增吊舱推进电动机应设有有效的冷却系统，且有随时可用的备用系统的规定。

15.2.12.6条新增吊舱推进器内应设有2套独立的自动舱底排水装置的规定。

15.2.12.7条新增吊舱推进器连接螺栓和旋转环的轴承应满足适用的公认标准的要求。

15.2.13条新增吊舱推进器“冷却和通风”的相关内容。

1.1.6 新增“吊舱式推进装置的结构要求”相关内容及结构部件强度直接计算方法。

1.2 关于电力推进船舶审图内容的修改

在第4篇第1章1.1.3.1应将下列图纸资料提交批准作了下列修改和增加：

1（19）取消了“⑤根据本篇第2章第15节要求作出的说明。”

1.1.3.1（20）条修改为“电力推进控制位置和控制站布置图，包括控制台面板图；”

1.1.3.1（21）条新增“电力推进监测和报警项目表；”

1.1.3.1（22）条新增“电力推进系统半导体变换器的布置，包括冷却系统布置；”

1.1.3.1（23）条新增“电力推进船舶电力系统各主要节点（包括主配电板、分配电板等）的谐波畸变计算。”

1.3 其它规范内容有关电力推进的规定

1.3.1 第8篇第14章“冗余推进系统”

该章是2009版新增加的内容，船舶推进系统凡符合该章的规定，可申请具有冗余推进的入级附加标志，有PR-1、PR-2、PR-1S、PR-2S共4种。

该章所指的推进系统包括了电力推进系统。

该章定义的冗余是指规定的单一故障发生后，系统设计应至少保证有4种功能，包括了3级海况下不小于7kn航速和操舵能力；8级海况下保持位置和首向；保持船舶安全系统的有效性及保持船舶的可居住性。

冗余推进系统要求提交FMEA（失效模式与影响分析）报告及试验计划送审，并应具有操作手册提交备查。从这一规定来看，与动力定位DP2及DP3设备等级及入级附加标志的要求是一致的。对于FMEA报告内容的要求比第8篇第11章“动力定位系统”中还要详细，因此也可供动力定位船舶作参考。

1.3.2 第8篇第17章“客船补充规定”

该章是2009版新增内容，规定为2010年1月1日以后建造的，船长为120m及以上或具有3个以上主竖区的国际航行客船需作推进和操舵的定性故障分析。

该章对于使用2套独立的推进和操舵措施来满足SOLAS公约（国际海上人命安全公约）中能安全返港的船舶提出了要求，需提供在任何处所失火或浸水时，所有设备和系统将产生的可能影响推进和操舵有效性的故障信息和提供解决上述所列故障的措施。如未能满足安全返港要求，则要求对单一设备故障以及任一处所失火提供相关信息和可能的解决措施。

由于其规定的设备和系统中也包含了电力推进系统，所以同样应予以重视。这个定性故障分析实质上类同于FMEA分析，并要求在船舶详细设计之前提交送审。

2 对“电力推进系统”规范修改的体会

2.1 体现了电力推进在船舶推进中的重要地位并强化了要求

电力推进船舶从进入21世纪以来获得了飞快的发展，电力推进系统的性能作用已不能局限于船舶电气装置这个小范围内。这是船舶推进型式的一个重大变革，具有更深远的技术经济意义。动力装置不再有主机和辅机之分，一个综合电力系统的称呼概括了全船的动力特征。电力推进提升了船舶推进性能已众所周知，豪华旅游船的应用更为典型。

一个大功率电力系统的存在，引发了民用到军用的多种用途船舶开发。民用的海洋工程钻井、采油、起重、打捞、铺管、布缆、挖泥作业到军用的高能武器如激光炮、电磁炮、电热化学炮等都是大功率电力系统的用户。英、美已在23型护卫舰和DD21驱逐舰上开始实施全电力战舰的计划。综合电力系统IPS、综合全电力推进IFEP和全电气舰船AES这些新型的专门名词的核心就是电力推进。