(大連船舶工程技術(shù)研究中心有限公司，遼寧 大連 116021)

目前，海上平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)可參考的常用標(biāo)準(zhǔn)有：IEC(國(guó)際電工委員會(huì))的相關(guān)規(guī)范、ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)的相關(guān)規(guī)范、IMO MODU CODE《國(guó)際海事組織平臺(tái)規(guī)則》、IMO FSS CODE《消防安全系統(tǒng)規(guī)則》、MSC(海事安全委員會(huì))的通函要求、SOLAS《海上人命安全公約》、各船級(jí)社規(guī)范和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等?！禦ules and Regulations for the Classification of Offshore Units》(以下簡(jiǎn)稱ROU)是英國(guó)勞埃德船級(jí)社(LR)在2018年針對(duì)海上平臺(tái)發(fā)布的入級(jí)規(guī)范[1]?！逗Ｉ弦苿?dòng)平臺(tái)入級(jí)規(guī)范則》(以下簡(jiǎn)稱《入級(jí)規(guī)范》)是中國(guó)船級(jí)社(CCS)移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)的規(guī)范[2]。2部規(guī)范對(duì)電氣部分的要求不盡相同，其中ROU經(jīng)常引用IEC和LR船舶規(guī)范的相關(guān)條款，因此，需要將這3部規(guī)范放在一起對(duì)比分析，這些細(xì)節(jié)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意，以免在后期修改造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1 規(guī)范差異對(duì)比

通過(guò)對(duì)比ROU和《入級(jí)規(guī)范》，對(duì)電氣部分要求的差異對(duì)比見(jiàn)表1。

2 要點(diǎn)分析

2.1 遙控升降系統(tǒng)的監(jiān)控和通信

1)《入級(jí)規(guī)范》要求操作站與各樁腿之間要配備雙向通信設(shè)備。

2)《入級(jí)規(guī)范》對(duì)于可遙控升降系統(tǒng)的監(jiān)控要求更高，常規(guī)做法是在各樁腿尺度線處配置攝像頭送入閉路電視系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制站通過(guò)攝像頭觀察各樁腿上升高度。

2.2 接地與電氣連續(xù)性

1)2個(gè)規(guī)范對(duì)接地螺柱直徑要求不同，ROU要求接地螺柱的最小直徑是6 mm。

2)ROU引用IEC61892-6[3]要求電纜托架保持電氣連續(xù)性，一般通過(guò)托架連接片或接地線實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖1。

圖1 電纜托架連接片

2.3 危險(xiǎn)區(qū)域中的電纜選型

1)ROU要求在危險(xiǎn)區(qū)域敷設(shè)的電纜應(yīng)有礦物絕緣銅護(hù)套或金屬鎧裝層、編織層，而《入級(jí)規(guī)范》在要求金屬鎧裝的同時(shí)進(jìn)一步提出了非金屬不透性護(hù)套的要求。

2)《入級(jí)規(guī)范》要求在危險(xiǎn)區(qū)域中敷設(shè)的電力和照明系統(tǒng)的電纜最小截面積為1.5 mm2。

2.4 配電板維護(hù)空間

應(yīng)注意的是，當(dāng)配電板含有可抽設(shè)備時(shí)，ROU要求的空間是完全抽出設(shè)備后的。

2.5 插座安全

1)2部規(guī)范對(duì)于額定電流大于16 A的交流插座均要求有聯(lián)鎖。考慮到直流電也可能對(duì)人造成傷害，《入級(jí)規(guī)范》對(duì)額定電流大于10 A的直流插座也有聯(lián)鎖的要求。

表1 ROU與入級(jí)規(guī)范條款差異對(duì)比

續(xù)表1

續(xù)表1

2)ROU引用IEC61892-2[4]要求手提燈和小家電插座配有漏電保護(hù)裝置，既可以在回路開(kāi)關(guān)上設(shè)置，也可以在插座中增加。

2.6 電控柴油機(jī)電的電源

出于對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮，《入級(jí)規(guī)范》要求電控柴油機(jī)的電控系統(tǒng)由2套獨(dú)立電源經(jīng)2條獨(dú)立線路供電。

2.7 電機(jī)的保護(hù)

1)2部規(guī)范對(duì)額定功率超過(guò)0.5 kW的電機(jī)都要求設(shè)有過(guò)載和短路保護(hù)，但連續(xù)工作的電機(jī)保護(hù)電流范圍不同。

2)ROU引用IEC61892-2要求1 kW以上的電機(jī)需要欠壓保護(hù)或欠壓釋放，《入級(jí)規(guī)范》則對(duì)0.5 kW以上的電機(jī)有此要求。

3)ROU引用IEC61892-2對(duì)于重要設(shè)備電機(jī)，如消防泵電機(jī)，報(bào)警裝置可以替代過(guò)載保護(hù)。

2.8 照明

1)ROU引用IEC61892-2要求應(yīng)急照明分電箱、逃生照明分電箱應(yīng)有遠(yuǎn)程脫口報(bào)警并顯示在人員工作的區(qū)域。

2)ROU引用的IEC61892-2中有正常照明、應(yīng)急照明和逃生照明的照度要求，設(shè)計(jì)應(yīng)與船級(jí)社確認(rèn)是否需要送審照度計(jì)算文件，如果需要可以委托燈具廠家進(jìn)行計(jì)算。

2.9 電流計(jì)算校正系數(shù)

1)2部規(guī)范對(duì)周圍無(wú)空氣自由循環(huán)的6根以上電纜束的電流校正系數(shù)均規(guī)定為0.85，考慮到電力和信號(hào)電纜工作原理不同，ROU明確信號(hào)電纜不受限制。

2)《入級(jí)規(guī)范》要求電纜束不宜超過(guò)2層，設(shè)計(jì)電纜托架寬度時(shí)應(yīng)該留有足夠的余量。

2.10 限制火焰蔓延

雖然2部規(guī)范都沒(méi)有禁止使用單根滯燃型電纜，但是這種電纜要滿足相關(guān)要求實(shí)際上工作量很大且難以完全實(shí)現(xiàn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，建議全部選用滿足IEC60332-3-22(A類)的成束滯燃型電纜[5]。

2.11 電纜敷設(shè)間距

1)動(dòng)力和控制電纜一般不應(yīng)同一束敷設(shè)。

2)ROU引用IEC61892-6要求不同類型電纜敷設(shè)在同一托架上應(yīng)安裝同材質(zhì)的分隔板，這項(xiàng)要求非常高且難以實(shí)現(xiàn)，建議不同類型的電纜分托架或分層敷設(shè)。

3)《入級(jí)規(guī)范》明確高壓電纜不應(yīng)與額定電壓1 kV以下的電纜安裝在同一電纜托架上。

2.12 電纜托架空間

ROU引用IEC61892-6要求水平布置電纜托架托板之間的距離和從電纜托架到天花頂?shù)淖杂煽臻g至少應(yīng)有300 mm，這項(xiàng)要求加大了綜合布置難度，設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意，如個(gè)別位置無(wú)法達(dá)到要求，應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)船師溝通。

2.13 設(shè)備電纜進(jìn)線

1)ROU引用IEC61892-6禁止室外或清洗區(qū)的設(shè)備采用電纜上進(jìn)線形式。

2)ROU引用IEC61892-6對(duì)填料函材質(zhì)的要求見(jiàn)表2，普通設(shè)備的填料函建議全部采用黃銅/不銹鋼材質(zhì)，鋁外殼設(shè)備填料函采用不銹鋼/鍍銅的鎳材質(zhì)。

表2 外殼對(duì)應(yīng)填料函類型

注：僅應(yīng)使用耐海水的鋁；鎧裝電纜不應(yīng)使用塑料填料函；防爆設(shè)備填料函要求見(jiàn)IEC61892-7[6]；電纜填料函中不使用覆蓋物及類似的材料。

2.14 短路電動(dòng)力

考慮到大電流單芯電纜短路時(shí)，特別是沖擊電流流過(guò)的瞬間，產(chǎn)生的電動(dòng)力很大，可能導(dǎo)致導(dǎo)體變形或破壞電氣設(shè)備。ROU引用IEC61892-6要求有短路威脅的單芯電纜應(yīng)使用3葉形電纜夾固定，電纜夾的距離應(yīng)由制造商根據(jù)短路電流等級(jí)計(jì)算確定，3葉形電纜夾見(jiàn)圖2，《入級(jí)規(guī)范》中沒(méi)有該要求。

圖2 3葉形電纜夾

2.15 電纜托架材質(zhì)

ROU引用IEC61892-6要求室外的電纜托架材質(zhì)為AISI316不銹鋼，需要注意的是托架撐腿和保護(hù)罩的材料應(yīng)保持一致，《入級(jí)規(guī)范》對(duì)材質(zhì)沒(méi)有要求。

2.16 冷藏處所中的電纜

《入級(jí)規(guī)范》中對(duì)冷藏處所的電纜敷設(shè)有詳細(xì)的要求，電纜進(jìn)入冷庫(kù)的節(jié)點(diǎn)建議采用組合不銹鋼填料函板，見(jiàn)圖3、4。

圖3 冷庫(kù)組合不銹鋼填料函板

圖4 電纜進(jìn)入冷庫(kù)節(jié)點(diǎn)

2.17 火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

ROU雖然沒(méi)有明確要求火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)關(guān)斷系統(tǒng)，但是建議根據(jù)平臺(tái)的用途和工作區(qū)域與審圖中心確認(rèn)該功能是否需要。

2.18 危險(xiǎn)區(qū)開(kāi)口的要求

2部規(guī)范均要求相鄰的不同級(jí)別危險(xiǎn)區(qū)之間的門需要?dú)饷堋⒂傻偷礁呶ｋU(xiǎn)區(qū)的通風(fēng)以及通風(fēng)失敗會(huì)發(fā)出遠(yuǎn)程報(bào)警，但區(qū)別在于ROU把報(bào)警設(shè)置在有人值班的控制站而《入級(jí)規(guī)范》則要求是有人值班的操縱臺(tái)。另外ROU要求安全區(qū)對(duì)2類危險(xiǎn)區(qū)也需要保持50 Pa正壓，《入級(jí)規(guī)范》則只要求有流動(dòng)通風(fēng)。

2.19 有毒/可燃?xì)怏w探測(cè)器

1)ROU要求所有安全處所的進(jìn)氣口需配置2種氣體探頭，并且在一定濃度能夠啟動(dòng)相關(guān)的關(guān)閉動(dòng)作。危險(xiǎn)處所不要求配置。

2)《入級(jí)規(guī)范》要求所有生活區(qū)的進(jìn)氣口需配置2種氣體探頭，并且危險(xiǎn)艙室及相鄰的非危險(xiǎn)艙室也有一定的要求安裝要求?！度爰?jí)規(guī)范》沒(méi)有要求氣體探測(cè)器啟動(dòng)關(guān)斷系統(tǒng)。

2.20 應(yīng)急切斷后保持操作的設(shè)備

1)ROU引用IMO MODU CODE和IEC61892-7要求鉆井平臺(tái)的以下設(shè)備在應(yīng)急切斷后仍能工作并滿足1類危險(xiǎn)區(qū)的防爆要求。

①IMO MODU CODE要求0.5 h的應(yīng)急照明[7]。

②放噴器控制系統(tǒng)。

③通用報(bào)警系統(tǒng)。

④公共廣播系統(tǒng)。

⑤由電池供電的無(wú)線電裝置。

⑥火災(zāi)/氣體探測(cè)以及它們的報(bào)警系統(tǒng)。

2)《入級(jí)規(guī)范》要求鉆井平臺(tái)在開(kāi)敞區(qū)不關(guān)斷的設(shè)備需要滿足2類危險(xiǎn)區(qū)的防爆要求。

2.21 應(yīng)急切斷系統(tǒng)架構(gòu)

1)秉承越簡(jiǎn)單越可靠的原則，2部規(guī)范都指出應(yīng)急切斷系統(tǒng)的邏輯和架構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，出于成本和安全的考慮，建議應(yīng)急切斷系統(tǒng)采用硬線繼電器架構(gòu)。

2)若應(yīng)急切斷系統(tǒng)使用可編程電子元件(如PLC)構(gòu)成，ROU引用IEC61508-2[8]要求滿足其中有關(guān)安全完整性等級(jí)(SIL)的要求。根據(jù)IEC61508-2標(biāo)準(zhǔn)，安全完整性是指安全相關(guān)的系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下，成功實(shí)現(xiàn)所需安全功能的概率，以及安全功能能夠有效執(zhí)行的能力。而安全完整性等級(jí)(SIL)則用于衡量這種能力的大小。SIL等級(jí)的確定或評(píng)估以風(fēng)險(xiǎn)作為度量標(biāo)準(zhǔn)。SIL等級(jí)根據(jù)“平均要求失效概率”(PFDavg)的值分為4個(gè)離散的等級(jí)，見(jiàn)表3。根據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，勞埃德船級(jí)社對(duì)于可編程電子元件構(gòu)成的ESD系統(tǒng)的要求至少是SIL-2。

表3 SIL等級(jí)與PFDavg對(duì)應(yīng)關(guān)系

3)《入級(jí)規(guī)范》沒(méi)有關(guān)于SIL等級(jí)的要求，只需要進(jìn)行故障安全分析并使主管機(jī)構(gòu)滿意。