船舶电气生产设计流程及细节问题研究

0 引言

       现如今，现代科学技术与信息技术的应用，船舶逐渐体现了大型化与自动化的特点，船舶电气生产与设计成为相关人员的工作重点。船厂内船舶类型越来越多，一般设计工作都交给国内外的船舶设计院，船厂内的设计人员按照设计院技术设计图纸组织施工与生产。这样一来，生产与设计过程中难免会出现细节问题，需要详细了解设计流程，解决问题，提高船舶质量。

1 船舶电气系统的组成

       常见的船舶电气系统主要由船舶电站和船舶电力网两个部分组成。船舶电站主要由发电机、变压器、原动机和配电板等设备构成，其中船舶电站中最重要的装置就是发电站，它可以将化学能转变为电能。发电机组产生的电流可以通过配电板来进行分配和控制。目前船舶电气设备中常用的原动机为柴油机，由单独的柴油机来驱动设置的电机组，为船舶提供运行的动力。为了使船舶在航运、停靠等不同情况下有持续不断的供电，常见船舶电站主要有主电站、应急电站、靠泊电站以及特殊电站四种，主电站主要是在正常情况下向全船供电，应急电站是作为紧急情况下的供电设备，靠泊电站主要在船处于靠泊状态时发挥作用，特殊电站主要是为船舶上的助航设备供电。作为船舶电气系统的主要组成部分之一，船舶电站可以为整条船舶提供持续不断的电能。电气系统除了船舶电站这个重要的组成部分，还包括了船舶电力网这一组成部分。船舶电力网的主要功能是将电站产生的电流通过电缆运输到相应的用电装置处，因此对于船舶电力网的基本要求就是安全可靠，及时在电力网出现故障的情况下，依然能对相应的用电设备进行供电，并将故障控制在小范围之内，限制故障的进一步发展。根据供电类型可将船舶电力网分为五种，有由主配的电板供电，供电装置为各类辅机的船舶电力网、主要是为船舶的照明装置提供电力的照明电网等。

2 船舶电气生产设计

       船舶电气生产设计要点的掌握与注意事项的总结，必须详细了解电气生产设计框架，在此基础上协调规划设计、工艺、质量与数据等因素，将船舶电气设计内容加入到管理图表与安装工作图中。电气生产设计具有综合性特点，将管理、工艺、设计等集于一体，并且具体电气生产设计中还会根据施工区域划分、工艺执行等做好准备工作，协调电气设备安装，指导电气施工。电气生产工艺设计主要包含2项任务:1）电气设备在布置、安装中，选择适合的施工方法，确保电气生产设计计划达到多、快、好、省的目的；2）电气设计车间生产过程中，及时为其提供详细、全面的整理资料，比如分支电缆册、电装件制作表、主干电缆册等。电气生产设计流程主要包含以下几部分：1）电气原理图：设备符号库、电气设备建模、电气附件库、规格说明书；2）电装综放建模：电气钢结构、船体背景、电气箱架图、管系建模信息；3）生产信息处理：托盘表、电缆册、生产施工、安装施工图。现代造船模式的广泛推广，船舶电气生产设计提出数字化造船概念，基于此TRIBON系统得以应用。该系统利用计算机进行数字建模，生成施工生产图纸，增添数据共享功能，多功能作业提高工艺设计效率，推动了船舶电气生产设计行业的发展。

3 船舶电气生产设计细节问题

       电气生产设计之前，需要绘制设计图纸，了解与学习船舶电气生产设计相关规章制度，图纸设计内容多样，如系统图纸、布置图、绝缘布置图、线路图等。还要根据船舶模型考虑船舶预装率。遵循图纸绘制、合理预装原则，将焊缝步骤详细规划，避免设备安装、电缆通道设计问题的出现。提前进行运行率预测检查，为后期工艺设计与落实节省时间，同时也进一步提高了船舶电气生产设计工艺效果。

       3.1 结构开孔

       在船舶电气设计中，在有限的舱内空间中，为了对通风、设备以及管系的安装要求进行满足，经常会出现电缆穿过船体结构的情况。而对于构件开孔这种方式来说，其也将对构件的机械强度产生影响，为了对船舶的质量进行保证，则需要在设计中少在构件上开孔，尽可能不开孔，如果确实根据需要进行开孔，则需要保证其高度低于结构高度的0.35倍，同时做好补墙措施的以应用，以此最大程度减少对于船体构件强度的影响。而在船体结构上开孔时，也需要在对应的图表中做好电缆孔位置以及尺寸的标明。

       3.2 配电线路敷设设计

       船舶消防配电设计环节中配电线路敷设设计是其中重要的环节，在进行设计时应综合考虑以下问题。首先，合理的选择线路材料。配电线路的质量主要取决于材料的质量，更可以有效的保证消防运行系统的安全性与可靠性，通常情况下应以电缆或是铜芯导线为主，同时还应利用合理的方式控制线路的耐压值。其次，与船舶的实际情况相结合，以此来提升消防配电线路设计的合理性与有效性，并选择敷设方式，以明敷设与暗敷设方式为主。若采用明敷设方式应做好相应的线路保护工作，通常会使用密闭式金属线槽或金属套管进行防护工作，同时封堵防火孔洞。若采用暗敷设方式应做好内部的防燃工作，运用管套进行保护。从实际应用过程中来看暗敷设方式防火性能更强且可以实现对成本的控制，因此得到了更加广泛的使用。

       3.3 电缆通道

       通常来说，在电气设计的初期阶段，积极需要预估好电缆通道的大小，尤其是对于较粗电缆的走线来说，也需要能够做好对应的规划。对于在托架上敷设的电缆，需要其在层数方面小于3层，将其横断面敷设成矩形，其长宽比要控制在3：1以上。而对于同轮机有关的电缆管，即需要能够在开始阶段加强统计，对电缆最大40%的穿管系数进行考虑，以此对电缆管的通径进行确定。在该过程中，也需要能够做好电缆管折弯情况的注意，避免数量过多的情况，且弯折夹角在135°以上。

       3.4 电气生产设计设绘

       1）冷藏室电缆设计，敷设全部以明线为主，电装件安装也是明式模式。缆线穿过冷藏室接触到G隔热绝缘层期间，电缆必须在金属管中间装填水密填料。2）舱室电缆如果必须以明线形式进行敷设，则一定要安装滞然塑料槽，保护电缆线的正常运行。当然货舱、花钢板下岗敷设电缆线路，比较容易出现机械损伤，这就要求安装电缆护罩或者保护管等设施，做好安全防护。3）电缆布置必须远离船舶电气设备热源，如果需要经过较差地点，保证电缆通道、热管绝缘材料间隔≥80mm，保持电缆通道、蒸汽管道平行，绝缘材料间隔距离≥100mm。4）电缆线如果混合敷设，一定要将其梳理分束管理，保证每路电缆都得到保护。

4 结束语

       综上所述，船舶电气生产设计影响因素众多，涉及范围广泛，必须明确每个生产设计要点，分层次的进行合理设计。同时还要根据相关规定关注设计中的注意事项，延长船舶使用寿命，提高船舶电气生产设计质量，满足当前船舶行业发展需求。