電氣系統(tǒng)設計中常見問題剖析

電氣系統(tǒng)設計中常見問題剖析賈立玫(上海船舶研究設計院)摘要：針對船舶電氣系統(tǒng)設計中常見的焦點問題及新規(guī)范應用進行分析。關鍵詞：要點剖析新規(guī)范應用 。刖言隨著船舶大型化、自動化、節(jié)能化的發(fā)展，電氣系統(tǒng)設計作為船舶設計的一部分，承擔的設計任務越來越重。而隨著世界科技的高速發(fā)展，對海上航行及人員安全的要求越來越高，船舶電氣系統(tǒng)設計包含的內容不斷增加，系統(tǒng)越來越龐大，本文僅就設計中常見的以及船級社較為關注的幾個系統(tǒng)進行探討。機艙水霧噴淋系統(tǒng)機艙水霧噴淋系統(tǒng)，因涉及到船舶安全，是船級社較為關注的一個系統(tǒng)。設計中常常遇到的問題主要集中在：1.1報警板及釋放控制板的安裝位置及功能在此系統(tǒng)中，我們常規(guī)配置兩塊控制板，一塊為主控板，既有報警功能，又具備水霧釋放功能，我們常規(guī)將其放置在機艙的集中控制站集控室。另一塊復視板，僅具備報警功能，不具備釋放功能，我們將其放置在全船的集中控制站一駕駛室。但ABS根據(jù)IMOMSC/circ.913，提出機槍水霧釋放應能在機艙外進行釋放，根據(jù)該意見，我們提供了兩種解決方案：因機艙水霧泵單元及閥箱安裝在舵機艙，可在舵機艙通過手操電磁閥的方式實現(xiàn)釋放水霧，因舵機艙不屬于機艙區(qū)域，故滿足要求，如能在舵機艙加裝一塊火災報警板，可實時查看發(fā)生火災的具體區(qū)域，則更能錦上添花。將主控板從機艙集控室移至消防控制站，滿足在機艙外進行水霧釋放的要求，缺憾是作為機艙區(qū)域的集中控制站——集控室，無法進行該區(qū)域內的局部火災的滅火控制。當然，如能在集控室再增加一塊主控板，則另當別論。1.2系統(tǒng)報警裝量的設置在該系統(tǒng)的常規(guī)配置中，共包括七個火災高發(fā)區(qū)域，在每個區(qū)域分別配置了一個報警裝置，當火災發(fā)生時，火災所屬區(qū)域的報警裝置被觸發(fā)，發(fā)出聲光報警，ABS對該系統(tǒng)設計提出異議，意見原文如下：“Activationofanyfixedlocalapplicationfire-fightingsystemshallgiveavisualanddistinctaudiblealarmintheprotectedspaceandatcontinuouslymannedstations.”根據(jù)字面理解，該系統(tǒng)的設計是滿足要求的，但ABS在此處提出了一個概念，即“Space”和“Area”的概念。ABS認為我們的系統(tǒng)設計中滿足的是一個“Area”的概念，而此處要求的是“Space”。ABS認為整個機艙屬于一個“Space”，因為該系統(tǒng)中的七個區(qū)域均屬于機艙區(qū)，因此，該系統(tǒng)需滿足，任意區(qū)域發(fā)生火災時，整個機艙區(qū)應看到和聽到聲光報警裝置發(fā)出的報警，并且該報警需要區(qū)別于全船火災報警。根據(jù)此要求，我們提供的方案有以下兩種：利用機艙原有報警裝置，將該報警接到機艙報警燈板，光報警利用全船火災燈板，聲音報警要區(qū)別于全船火災報警。在整個機艙區(qū)布置該系統(tǒng)獨立報警裝置。1.3電源在早期設計中，因參照全船火災探測報警系統(tǒng)的設計，將該工況作為一種應急工況來理解，因此電源為應急電源。但在MSC/Circ.913附件l第3.2條要求：局部滅火系統(tǒng)的起動不應導致失電或使船舶機動性降低。這就表明SOLAS理解該工況為船舶正常航行時有可能發(fā)生的局部性火災，當該系統(tǒng)啟動后，不要求采取關停發(fā)電機，撤離人員等應急措施。因此，該系統(tǒng)的供電應來自主電源。1.4系統(tǒng)的分區(qū)設計和發(fā)電機通風口的保護在保護處所內，系統(tǒng)按照不同的保護區(qū)域進行分區(qū)。發(fā)電機區(qū)域，當被保護處所同時布置兩臺及以上驅動發(fā)電機的柴油機時，系統(tǒng)對柴油機的保護，應至少分成兩個單獨保護區(qū)(IACSUISCl98).在實際審圖過程中，船級社會要求每臺發(fā)電機用的柴油機由各自獨立的滅火系統(tǒng)保護，這樣一旦某一臺柴油機失火，在對其進行滅火保護時，可切斷其燃油供給使其停機，同時起動備用發(fā)電機，從而保持發(fā)電機組正常供電。部分機艙水霧系統(tǒng)廠商根據(jù)SOLAS的規(guī)定，將3臺柴油發(fā)電機分成2個保護區(qū)域。這滿足SOLAS對系統(tǒng)設計的最低要求，但在ABS船級社審圖時無法通過，仍要求對單臺發(fā)電機進行獨立保護。在這里提醒大家，在設備技術談判時注意該問題并按照相應入級船級社規(guī)范規(guī)定要求設備廠商。同樣需要提醒大家在技術談判時注意的問題，還有發(fā)電機通風口的保護。在技術談判時，需提醒設備廠商注意，嘴位置的布置應避免將水霧直接噴射到發(fā)電機不宣迸水部位。并應在實船測試時滿足船檢的要求。廣播兼通用報警系統(tǒng)廣播系統(tǒng)及通用報警系統(tǒng)在我們的常規(guī)設計中為兩個完全獨立的系統(tǒng)。船用廣播系統(tǒng)通常用于指揮、通信、對外喊話和娛樂活動。通用報警系統(tǒng)是在緊急情況下，向全體船員發(fā)出的、號召旅客及船員至集合部位的緊急報警。在常規(guī)設計中，廣播僅作為通用報警的一種補充，即通過廣播來發(fā)布通用報警的消息等。在近期的設計中，基于系統(tǒng)簡化的初衷，我們將這兩個系統(tǒng)合并為一個系統(tǒng)即廣播兼通用報警系統(tǒng)，各船級社對該系統(tǒng)也都出臺了相應規(guī)定，基本要求配置雙功放。這是一個部分冗余的概念。即要求在同一區(qū)域內穿插布置不同功放的喇叭，以便在發(fā)布通用報警時，如果其中一個功放發(fā)生故障，仍能保證該區(qū)域另一功放的喇叭正常工作，發(fā)布報警。而ABS對該系統(tǒng)的配置提出了更高的要求一一系統(tǒng)冗余的概念。不只是功放及喇叭冗余，該系統(tǒng)中的其他重要元器件：電源單元，聲音發(fā)生器等均需要冗余。其原文如下：“Whereasinglesystemservicesforbothpublicaddressandgeneralemergencyalarmfunctions，thesystemistobearrangedSOthatasinglefailureisnottocausethelossofbothsystemsandistominimizetheeffectofasinglefailureThemajorsystemcomponents,suchaspowersupplyunit,amplifier,alarmtonegenerator,etc.，aretobeduplicated.(see4.8.2/11.5.4vof2007SVR)”即，電源單元、功率放大器、聲音發(fā)生器等主要元器件均需要雙套配置?；诖壣鐚V播兼通用報警系統(tǒng)配置的要求，該系統(tǒng)反而龐大復雜，因此在今后的設計中，仍可以采用廣播和通用報警兩個獨立的系統(tǒng)。磁羅經布置及防磁區(qū)的劃分有關磁羅經的定位，IM0及IS0均有明確的規(guī)定，在防磁區(qū)的劃分上，各船級社要求不盡相同。根據(jù)IS0694，標準磁羅經的羅盆到其安裝甲板的最小安全距離可減少到lm，而且在其磁性材料類型列表中，連續(xù)的固定性材料不包括水平甲板，因此，我們通常的做法是在磁羅經設備談判時：要求設備制造商將磁羅經的內部底座提高到lm以上，來規(guī)避甲板防磁對結構上的要求。也就是說，根據(jù)IS0694,磁羅經內部底座在1m以上，羅經甲板可以不做防磁處理。對于以上做法，各船級社基本認可，OABS在這個問題上堅持遵照IM0的規(guī)定，水平甲板防磁區(qū)域范圍劃分必須按相應規(guī)定中的曲線進行。另外，隨著SOLAS新規(guī)定的相繼推出，各船級社也將焦點轉移至各系統(tǒng)中涉及的新規(guī)定上來。由于系列船的整體建造周期長，新規(guī)范的推出及應用也同樣受到船東，船廠，設計院及設備廠商等的一致關注。下面是我對部分電氣新規(guī)范的理解，希望和大家共同探討。SOLAS對航行燈控制板的要求IMOMSC.253(83)決議中制訂了有關航行燈，航行燈控制板及附屬設備的執(zhí)行標準。4.1航行燈的定義我們常規(guī)將號燈分為航行燈和信號燈兩大類，首先，需明確該決議中的航行燈的定義。在該協(xié)議3.5項明確指出，航行燈包括：桅燈，舷燈，尾燈，錨燈以及在避碰規(guī)則第21項里規(guī)定的環(huán)照燈和閃光燈。避碰規(guī)則第23項里規(guī)定的環(huán)照閃光燈。避碰規(guī)則第23項里規(guī)定的操縱燈。因此，該協(xié)議中規(guī)定的航行燈是廣義的，基本涵蓋了常規(guī)意義的航行燈和信號燈。4.2對航行燈控制板的要求(1)航行燈控制板應便于對各盞航行燈的開關實現(xiàn)控制。航行燈控制板應提供各盞航行燈開關狀態(tài)的視覺指示。航行燈控制板應能夠送出燈板電源故障報警，并且在駕控臺設有聲光報警器及消聲按鈕。航行燈控制板應支持使用海上通信導航系統(tǒng)的標準串行接口。航行燈控制板應配置雙向接口以使報警發(fā)送至外部設備并能從外部設備接收報警應答。SOLAS對安裝橋樓航行值班報警系統(tǒng)(BNWAS)的要求SOLAS公約第V章“航行安全”第19條，MSC.128(75)中，，明確寫明了該要求強制執(zhí)行的時間，適用的船舶類型。橋樓航行值班報警系統(tǒng)(BridgeNavigationalAlarmSystem),一直是一人橋樓設計中的配置要求。隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，各種通導無線電設備的功能和可操作性越來越強，橋樓的綜合控制成為趨勢，一人橋樓的設計方案也被越來越多的船東所接受。為了保證船舶航行的安全性，駕駛員的安全操作至關重要。橋樓航行值班報警系統(tǒng)即是為滿足這樣的要求產生，配置要求如下：在駕駛室配置值班報警主板，預報警僅在橋樓報警。一級延伸：如值班人員未在規(guī)定時間內復位，則報警延伸至船長及指定備用值班人員房間內。二級延伸：如規(guī)定時間內仍無人應答，則報警延伸至餐廳和其他公共處所；或者觸發(fā)全船通用報警。隨著新技術的發(fā)展，現(xiàn)在一些重要的通導無線電設備與橋樓航行值班報警系統(tǒng)可實現(xiàn)對接，當值班人員在操作雷達、羅經等設備時，橋樓航行值班報警系統(tǒng)不會啟動。始指但助齦譬奉畫：SOLAS對強制安裝電子海圖(EODIS)要求SOLAS公約第V章“航行安全”第l9條新增了對強制安裝電子海圖系統(tǒng)的要求。長期以來，考慮到很多船東對紙海圖的依賴，SOLAS一直未對普通船舶強制要求安裝電子海圖。相比傳統(tǒng)的紙質海圖，電子海圖具有無法比擬的優(yōu)點。電子海圖系統(tǒng)可以進行自動航線設計、航向航跡監(jiān)測、自動存儲本船航跡、歷史航程重新演示、航行自動警報（如偏航、誤入危險區(qū)等）、快速查詢各種信息（如水文、港口、潮汐、海流等、船舶動態(tài)實時顯示（如每秒刷新船位、航速、航向等），將雷達/ARPA的回波圖像疊顯在海圖上，數(shù)千幅海圖的自動更正只需幾分鐘。目前，SOLAS還未出臺對強制安裝電子海圖的具體規(guī)定。對于該規(guī)定適用的船舶類型及執(zhí)行時間詳見規(guī)范細則。船舶遠程識別與跟蹤系統(tǒng)SOLAS公約第v章“航行安全”第19.1條新增條款一一船舶遠程識別與跟蹤，簡稱LRIT（LongRangeIdentificationandTrackingofShips），作為符合以下條件的從事國際航行船舶的強制性要求：300總噸及以上的客船（包括高速船）、貨船（包括高速船）和移動式海上鉆井平臺，于2008年l2月31日全面實施。船舶應自動發(fā)送以下遠程識別與跟蹤信息：?船舶識別碼?船位（經緯度）?提供船位時的日期和時間目前，IM0還沒有對船舶使用何種終端設備做具體規(guī)定，現(xiàn)有船上終端設備中能自動發(fā)送船位報告的有INMARSAT-C、Mini-C、INMARSAT-D+船站以及船舶保安報警系統(tǒng)（SSAS）等。雖然船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）也能自動發(fā)送船位報告，但它是通過VHF頻道發(fā)送信息，不滿足遠程覆蓋要求；而且AIS是以廣播方式發(fā)送，不滿足信息保密要求，顯然不適合于LRIT系統(tǒng)。目前在船舶設計中采用的方案均為通過INMARSAT-C來實現(xiàn)。主要原因INMARSAT-C：是小型、低價的全球數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，除提供電傳、數(shù)據(jù)、