13 000 TEU集装箱船电气舾装装置设计要点分析

2013-01-11

船海工程 2013年5期

(南通中远川崎船舶工程有限公司，江苏南通 226005)

13 000 TEU集装箱船为目前国内建造的最大的集装箱船，全长366 m,型宽51.2 m,考虑到船桥视线的要求，居住区布置在船体中前部，机舱区域布置在船体后部。与其它类型散货船或油船等相比，该船体结构复杂,增加了如下甲板通道、货舱、舱口围及绑扎桥等,配置中压系统，电气设备众多，在电气舾装设计上难度较大。本文将重点介绍下甲板通道等区域装置设计要点，与中压系统相关的装置设计要点及电气舾装件的防振措施及机械保护措施等。

1 下甲板通道设计要求

居住区与机舱分离的结构特征,决定了连接机舱与居住区及艏部的下甲板通道将是电气舾装装置设计中重要的一环,统计显示,此区划电缆的量占全船电缆的30%,比机舱全区划电缆长度还略长，反映了设计的重要性。

1)由于电缆多重量大,下甲板通道内电路支架构造及形式复杂，以下问题应予以考虑。①支架的强度是否满足要求；②如此大且重的电路的搭载问题；③电缆敷设作业空间及安全性问题。

目前下甲板通道内的电缆安装有两种方式，一种是通过电路桥架安装，另一种是通过电缆管安装，现采用的是电路桥架的方式，见图1。

对于电缆桥架的宽幅和层数，根据电缆最多处的计算，需要3层宽度为800 mm的桥架。考虑到人在单侧敷设电缆的可操作性，如将电路桥架设计为2层，则宽幅将达到1 200 mm，无论是施工人员行走空间及单侧施工可行性均无法保证。为了应对3层支架的强度，电路桥架及其支撑的制作选择了厚壁材料。对于使用电路桥架安装电缆，需要考虑施工人员敷设电缆及捆扎电缆的可操作性，为此在下甲板通道内设置了一层附加甲板，见图1中标记的“ADD DECK”。如果没有这一层甲板，需要在贯通整个下甲板通道的首尾方向安装脚手架，这个工程量也是非常大的，且不如加一层甲板安全。考虑到施工人员在附加甲板上行走，在电路桥架支撑的设计上，大量采用了一侧支撑与内侧加强材连接，一侧支撑依附在附加甲板上的方法。这样，在图1的左侧就留有供施工人员行走的必要的空间。考虑到电路桥架的搭载，电路桥架与其支撑全部采用螺栓螺母连接的可拆卸式设计。另外，国内外均有船厂采用电缆管走线。电缆管走线的优势是不需要捆扎电缆，缺点是如采用普通的钢管，据初步统计管子及管支架的重量将是电路桥架及其支架的重量的3倍，但可以考虑不采用附加甲板，这需要综合起来考虑。

图1 下甲板通道电路桥架示意

2)由于下甲板电路贯穿全船艏艉方向，需要考虑采取措施应对因船体膨胀变形引起的电缆的伸缩。采用的方法见图2。

图2 下甲板电缆伸缩余量设置方法示意

此方法的原理是电缆敷设前在桥架一端预置一根与桥架宽度相当的圆管(32A 钢管)并绑扎固定，这样电缆敷设时，电缆在管子处会抬高，在敷设完成后将管子抽去，抬起部分的电缆就预留在端部作为电缆伸缩的余量。

3)大量电缆布置在下甲板通道中，需要考虑电缆在电路上的合理布置。本船属美国船级社，根据规范第4部分第8章节的要求：①本安回路与非本安回路在同一桥架上敷设时，本安回路电缆与非本安回路电缆不可以捆在一束中，至少需要相隔50 mm；②用于船舶推进和操作系统相关的控制，监测及安全系统的非屏蔽信号电缆(即通常所说的敏感回路电缆)不可与动力或照明系统的电缆捆在一束中；③高压回路电缆不可以与低压回路电缆敷设在同一桥架上。

为此，设计人员针对规范要求，对电缆在电缆桥架上的合理布置进行了详细的标示，见图3，以保证现场电缆敷设的可操作性。

图3 电缆分开布置示意

4)部分区划的船体结构为极厚板，电缆贯穿孔无法按照电装通常要求开有倒角的方形孔(倒角过小无法处理)。由于涉及强度要求，需要在设计初期与船体设计协议开孔方式并由结构直接将开孔在船体图中体现，一般是开椭圆形孔，开孔的正确性要保证，因为出错后再修改会很麻烦。

2 与中压系统相关的装置设计要点

1)本船采用中压系统(6.6 kV)，机舱高压电器设备较多，布置上的安全性及保护措施需要考虑。高压回路与普通回路需要分开布设，在机舱这样管路复杂区域尤其需要注意避免在高压电缆及高压电器上方布置管路连接用的法兰等有可能溅出水的连接部件，如无法避免应注意采取防止措施。高压回路电缆直径较大，应注意弯曲半径是否满足规范和厂家的要求，如高压回路布置在人手可触碰到的位置，需要设计保护盖板。高压设备布置区域应设置保护性隔栅等保护措施。

2)本船机舱设置有单独的高压配电屏室[1-2]，应注意在高压配电屏的上部空间尽量避免设置管路，此区域如要设计管路，应注意避免设置连接件，无法避免的场合应采用焊接形式连接。考虑到有冷凝水的可能，管路需要进行防热处理。在配电屏厂家指示的用于释放短路引起的高压电弧区域内不可以布置电路桥架及电器设备。配电屏室内一般会配置空调设备，在布置上应注意空调的出气口不要正对高压配电屏，防止产生冷凝水。

3)安装在高压配电屏上的高压开关非常重，考虑到维修问题，在配备高压开关拆卸用的升降机时，应注意升降机的搭载节点及方式的指示，同时需要设置将高压开关移至室外的吊耳。

4)一般要求高压设备采用电缆下部进线方式，但部分区划因空间原因，电缆进线采用上部填料函进线，如舵机室高压岸电接入设备，此时应考虑采取措施确保填料函进线的水密。

3 实施设计方案的注意事项和防范措施

3.1 防振措施

本船机舱位于船艉，主机功率超过7万kW,艏艉部各配置有一台侧推器，侧推功率大。机舱区域靠近下部甲板振动大，特别是布置在靠近主机两侧通道附近以及与艉部相连的主机轴通道，侧推室及舵机室内的电器设备的防振对策均需加以考虑。

目前的主要思路是：①尽可能不要将电器设备布置在振动大的区域内；②确需布置在其中的设备，通过设计复合型的底座以及在设备底座上安装防振橡胶垫圈来应对，见图4。

图4 复合底座及防振橡胶

防振主要是因为船体振动带动了设备振动，解决的思路是如果设备与船体结构件为非刚性连接，设备就应该不受结构影响。图4中通过螺栓螺母将两片有凸槽的橡胶对接在连接设备的角钢上，因凸槽插在角钢的安装孔上后阻止了螺栓与角钢的刚性连接，达到了防振的效果。

3.2 机械保护措施

货舱内空间小，结构强度有要求，电路应尽可能隐藏在船体结构内，利用结构开孔穿线。集装箱舱口围及绑扎桥上的舾装设计应考虑到集装箱的吊入吊出，应通过图面进行详细指示,避免任何电器设备、舾装件、电缆突出船体。

3.3 安装维修措施

货舱内的结构不规则，有些部分没有甲板或平台，电器设备的安装要考虑维修的需要，货舱梯道内布置有照明用的灯具及电缆桥架，应尽量安装到梯子附近以便现场施工及今后灯具更换灯泡的需要。

3.4 安全措施

1)应明确危险区域范围，注意非此区划的电缆应避免敷设在内，防爆区贯穿方法应明确指示。

2)重要设备或应急用的电缆除非采用防火电缆否则不要通过高危险区域。本船配置5台主发电机，左侧两台发电机的下部是分油机间，因此相关的电缆应注意不要向下贯穿。本船应急发电机室布置在机舱上部，从应急发电机房出来到艏部去的电缆很多，为节约成本，本船线路设计是从应急发电机室出来贯穿上甲板进入到下甲板通道后再向艏部送线。