浅谈DP3船舶的动力定位系统电缆布置
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作者:刘伟平
摘 要：以DP-3附加标志的船舶动力定位系统电缆布置为分析对象，从规范规则寻找设计要点，进而指导动力定位系统的设计及电缆通道的布置，完成电缆路径图的绘制，为相关设计与施工单位提供技术参考。
关键词：电缆布置;动力定位;A60防火分隔;
中图分类号：U665.12 文献标识码：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
随着经济的快速发展，船东对于DP-3附加標志的船舶越来越青睐，特别是起重船、铺管/铺缆船及潜水支持船等大型复杂船舶。根据IMO以及各大船级社要求，DP3附加标志的船舶在任何动态或静态元件发生单点故障，包括某个舱室发生火灾或浸水事故时仍具有保持定位的能力。为满足上述要求，除常规的动力系统、推进器系统以及动力定位控制系统需冗余设计外，相关的电缆布置及走向也需要满足该要求。但对于电缆的布置而言，没有更多详细的技术要点予以规范化，只能通过设计与施工人员的自身水平来控制电缆敷设的准确性，在项目执行过程中经常会出现返工的情况。本文通过对详细设计这一环节进行分析，依托DP3实船设计经验，探讨了动力定位系统电缆通道的布置、电缆分类及电缆路径图等的设计要点，结合实际案例，归纳了一套通用的设计思路，为类似船型的设计与施工提供参考。
2 规范要求
IMO MSC Circular 645中对于DP-3船舶的电缆敷设有明确要求：冗余设备或系统的电缆不应与主系统一起穿越同一个舱室。当不可避免时，电缆应安装在A-60级防火分隔电缆通道内，通道的两端也应为A-60级防火分隔，电缆的接线箱不允许设置在电缆通道内;同时，不直接属于动力定位系统但其发生故障会导致动力定位系统故障的系统（如普通灭火系统、发动机通风系统、停车系统等），也应满足动力定位系统的相关要求，对于这些系统的电缆布置应与动力定位系统一起考虑。
各大船级社基本上延续IMO MSC Circular 645的要求，部分船级社在其基础上增加了一些更详细的要求。中国船级社及DNV-GL提出了如电缆安装在A-60级防火分隔电缆通道内，这种方式仅适用于布置在非高度失火危险区处所的电缆;另外，DNV-GL还提出了如果在A-60级防火分隔不允许的情况下，冗余分组的电缆可以由2道A-0级防火分隔舱壁中间加低风险隔舱来分隔。
在实际设计过程中，因各方对规范规则的认知不同，设计人员还需与所入级的船级社审图工程师保持密切的沟通，预先商定好设计思路与审图原则，避免后期审图中提出重大修改意见，影响该项目的总体布局以及进度。
3 总体布置
（1）在方案设计阶段，总布置图的设计过程中就需统筹考虑动力定位系统及其电缆的布置。通常来讲，应首先根据设计任务书的要求，选取合适的动力系统（主发电机组数量及容量）及推进器系统（推进器型式、数量及功率），并预先进行DP分组（指动力与推进器系统的分组）;再依据动力定位能力分析报告来复核预先的设计是否合适，如不合适则需综合考虑动力系统及推进系统的选型以及DP分组原则，再次进行动力定位能力分析，直至满足设计任务书的要求，从而最终确定该项目的动力与推进器系统的选型以及DP分组;然后，围绕DP分组来进行总体布置，包括机舱区域内主发电机组的布置、推进器分舱布置、配电板的布置以及电缆通道的布置等。
（2）在电缆通道布置之前，还需要完成DP区域划分的工作，这是电缆通道布置的必要条件，它可提供更为精准的指导。
关于电缆通道的布置，原则上不同DP分组的电缆不应穿越同一个舱室。但每型船的特殊性，实际情况下绝大部分的DP3船舶不能满足其要求，这种情况主要集中在主甲板以下的区域：一般不可避免的会出现2个及以上的DP分组的电缆穿越同一个舱室，此时需着重考虑电缆分隔的问题，如1号DP分组的电缆与2号DP分组的电缆同时穿越1号DP分组的舱室，则需在该舱室设置A-60级防火分隔的电缆通道用于2号DP分组的电缆敷设;如电缆较少时，也可以考虑用A-60级的电缆管。但作为主干电缆的通道，建议采用结构电缆通道型式，便于电缆敷设;同时，需要注意的是该舱室不能是较大失火危险处所，如机舱、分油机室等，这点需在设计时予以重视。 （3）有些船型的特殊性，主甲板以下区域内还存在一个从首到尾的完整作业区域，比如铺管船在主甲板以下的一层或两层为铺管作业区域，从机舱去往上建的电缆必定路过该区域。通常在该区域内还是按照主备用分组的原则设置2个独立的A-60级防火分隔的电缆通道，将2条电缆通道与该区域隔离，同时2条电缆通道之间也相互隔离;不建议采用只设置1个独立的电缆通道、另一个电缆通道借用该作业区域的方案，这样存在扩大DP分区、增加FMEA分析的风险。
（4）主甲板以上的区域，一般为住舱、驾驶室及DP控制室等处所，涉及到DP相关的电缆主要是动力定位控制系统、自动化系统及推进器遥控系统的电缆，为控制类的弱电电缆。通常设置2条A-60级防火分隔的电缆通道，足够用于主备用控制系统的电缆独立敷设。
4 电缆分类
在完成总体布置后，需将与动力定位系统相关的电缆进行分类，每类赋予唯一的编号，以便于电缆路径图绘制及生产设计放样。
规范规则对于动力定位系统的子系统，划分为如下4类：
（1）动力系统;
（2）推进器系統;
（3）动力定位控制系统和测量系统;
（4）独立的联合操纵杆系统。
同时，要求那些不直接属于动力定位系统，但其发生故障会导致动力定位系统故障的系统（如普通灭火系统、发动机通风系统、停车系统等），也应满足相关要求。
因此，需将上述系统对应的电缆挑选出来，进行电缆路径图的绘制以及电缆册的编制。为减轻不必要的工作，归属于同一DP分组内且未穿越其它DP分组的电缆可不用考虑。比如，单台推进器的变频器与推进电机之间的电缆，因其归属于同一DP分组，即使两台设备不在同一舱室，但对于动力定位系统来讲此时的单点故障是以一个推进器为单位来考虑，无论是变频器舱失火还是推进器舱失火，都视为该推进器丢失;同理，同一机舱、同一配电板室的设备之间的电缆等，也不需要考虑。
电缆的分类，按照用途可分为如下5类：
（1）电力电缆：高压及低压电力电缆，按DP分组来分类;
（2）自动化系统：网络通讯电缆，按A/B网来分类;
（3）DP控制系统电缆：DP控制系统涉及的电缆，按主备用DP来分类;
（4）推进遥控系统：DP控制站内的推进遥控系统，按主备用DP来分类;
（5）风机电缆：与DP系统相关的舱室通风，按DP分组来分类。
某型大型抢险打捞起重船的DP电缆分类，如表1所示。
上述电缆分类确定后，即可展开每类电缆的统计工作。首先确定图纸范围，一般为电力一次系统图、电力二次系统图、自动化系统图以及动力定位相关系统图;再找出那些穿越不同DP分组的电缆;接下来按照电缆分类进行DP系统电缆册的编制，为下一步的电缆路径图绘制做好准备工作。
5 电缆路径图
该图是针对贯穿一层或一层以上甲板，以及穿过A60级防火舱壁和水密舱壁的多根成束敷设的动力定位系统电缆，用于表示连续贯通全船各层甲板水平面和垂直面的主干电缆路径的图样。
上述提到的5大类电缆，建议分开布置，便于对每一类电缆进行路径的选取以及合理性的校核;每大类电缆里的小类，可以按照颜色以及线型进行区分;每小类电缆之间应为A60 级防火分隔，如涉及穿越水密舱壁的还需保证水密。
路径图里的总布置背景图处理时，需注意尽量将DP系统电缆册中涉及的电气设备标出，同时还需标明每个舱室所属DP分组，以便施工人员更清晰的理解动力定位系统电缆路径所表达的目的，同时也有助于审图工程师精准审核该路径图。
在路径图的绘制过程中，可能会出现原先设计的电缆布置局部不满足要求的情况，一般是由一些推进器的控制电缆分主/备而引起的需穿越其它DP分组的区域，此时依据实际情况加装A-60级的电缆管即可解决问题。
以某大型抢险打捞起重船的电力电缆为例，其电缆路径如图1所示。
图1 电力电缆路径图
图中设4个DP分组：（1）T3及T5推进器、1号高低压配电板;（2）T4及T6推进器、2号高低压配电板;（3）T1及T7推进器、3号高低压配电板;（4）T2及T8推进器、4号高低压配电板;设有T1、T2及T5～T8的A-60级电缆通道，分别用于对应推进器电缆的敷设。
6 结语
对于DP3级的船舶，因其系统及布置的复杂性，如何正确敷设动力定位系统电缆，以确保任一区域的电缆发生故障后不会超过设定的最大单点故障，从而满足FMEA的要求，这是设计公司与造船厂一项不可忽视的重要工作。
本文依据实船设计经验，按照规范-总体布置-电缆分类-电缆册编制-路径图绘制这流程，对详细设计阶段的动力定位系统电缆布置进行研究分析，可供DP3级的船舶设计参考，它一定程度上提升了动力定位系统电缆布置的准确度，同时对生产设计放样及现场电缆敷设工作也有积极的指导作用。
参考文献
[1] IMO. GUIDELINES FOR VESSELS WITH DYNAMIC POSITIONING SYSTEM[S]. 1994.
[2] 中国船级社. 钢制海船入级规范（2018）[S].
[3] 邹成业，赵杰，葛永强，任宏艳. 动力定位系统电缆路径设计过程控制方法[J]. 船海工程，2018（5）.
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