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        某型多用途重吊船降低電纜成本方法研究

        2022-07-09 09:07:04高麗浚
        廣東造船 2022年3期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)

        高麗浚,王 煒,黃 夏

        (滬東中華造船(集團(tuán))有限公司,上海 200129)

        1 前言

        多用途重吊船是一種可運(yùn)載集裝箱、木材、礦砂、谷物或其它雜貨等多種貨物的干貨船,一般為大艙口敞艙船。該類船的船型特點(diǎn)為:機(jī)艙布置在尾部,上層建筑布置在船首或船尾;貨艙口寬大,設(shè)有自動啟閉水密艙口蓋,貨艙口兩側(cè)通常設(shè)有空艙和壓載水艙。該船型既能裝載散貨,又能裝載ICC、IAAA集裝箱,在航運(yùn)市場上具有獨(dú)特且無法取代的優(yōu)勢,近年來我國獲取了大量該類型船的訂單。

        由于受該類型船的船型特性限制,在控制電纜成本方面存在一定的困難。本文通過對某型多用途重吊船電纜優(yōu)化布置方案進(jìn)行梳理,全方位、多角度研究控制電纜長度、提高電纜利用率的整個(gè)過程,在確保船舶性能滿足規(guī)范要求,并經(jīng)船東和船檢認(rèn)可的基礎(chǔ)上,從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)入手,通過優(yōu)化系統(tǒng)、改變電纜的路徑和相關(guān)設(shè)備的布局,加強(qiáng)設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)部門緊密溝通,固化主干電纜走向,編制局部電纜表冊等方法,極大地提高電纜的利用率,達(dá)到降低成本的效果,為公司其它產(chǎn)品電纜設(shè)計(jì)具有一定借鑒作用。

        2 電纜優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及方案

        2.1 優(yōu)化方法

        在設(shè)計(jì)過程中要想優(yōu)化電纜布置,通過控制電纜長度、提升設(shè)計(jì)精度來實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)成本的目的,一定要有對船舶電氣系統(tǒng)構(gòu)成及功能深入理解,還必須具備熟知規(guī)范,有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),靈活應(yīng)對各類復(fù)雜情況,滿足設(shè)計(jì)需求的能力。本船在電纜布置優(yōu)化方案實(shí)施過程中,設(shè)計(jì)人員根據(jù)其它船型的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),對詳細(xì)設(shè)計(jì)和建造過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)判、分析,通過優(yōu)化系統(tǒng)、設(shè)備布局、電纜走向等方法,控制電纜長度,提高電纜利用率,從而降低成本。

        2.2 優(yōu)化方案

        (1)岸電系統(tǒng)

        本船配置有750 kW×3主電站、290 kW×1應(yīng)急電站及600 A岸電箱。根據(jù)總規(guī)格書,主配電板與應(yīng)急配電板之間通過4根3x95 mm電纜完成聯(lián)絡(luò)供電功能,主配電板與岸電箱之間也通過4根3x95 mm電纜完成岸電供電功能。由于該船主配電板布置在集控室,位于船尾;應(yīng)急配電板和岸電箱布置在應(yīng)急發(fā)電機(jī)室,位于船首;而貨艙兩舷供首尾電纜貫穿的空艙空間有限。這為電纜敷設(shè)帶來難題,配電系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)圖,如圖1所示。

        圖1 配電系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)圖

        為了減輕兩舷空艙的空間壓力,同時(shí)降低電纜成本,通過研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)急配電板和岸電箱工作時(shí)不會出現(xiàn)同時(shí)向主配電板供電的情況。因此,將岸電箱放在應(yīng)急配電板中作為單獨(dú)的一屏,岸電箱與主配電板之間的供電功能借助主配電板與應(yīng)急配電板之間的電纜完成。這樣可以減少一路電源電纜,且設(shè)備集中安裝便于后期操作。經(jīng)與應(yīng)急配電板廠家進(jìn)行溝通,確認(rèn)岸電箱的轉(zhuǎn)接開關(guān)直接安裝在應(yīng)急配電板中不影響配電板功能。此優(yōu)化設(shè)計(jì)方案如圖2所示,并經(jīng)船東認(rèn)可,最終通過實(shí)船試驗(yàn)驗(yàn)證。

        圖2 配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)圖

        通過優(yōu)化岸電輸入系統(tǒng)電源電纜的布置,節(jié)省3x95平方電纜約700 m,單船節(jié)約成本約24.5萬元。

        (2)電焊機(jī)系統(tǒng)

        回到竹溪街,何牦第一件事是寫遺囑。他共有五萬元存款。這次去北京的旅費(fèi)加住院費(fèi),花了一萬六,何美寧辦出院手續(xù)時(shí),他站在何美寧身后,見何美寧把九千元鈔票塞進(jìn)醫(yī)院的收銀臺時(shí),心痛得快要流眼淚了。這些錢都是計(jì)劃留給橘紅的,是讓橘紅過上好日子的希望和保證,上次在濱湖三醫(yī)院住院,大病醫(yī)療出了百分之八十,自己還交了三千五,這次是全費(fèi),百分之百的自己交。交的不是錢,是希望,是性命。他活著的希望和意義,就是贖回年輕時(shí)的過失,讓橘紅過上好日子,把錢都花了,就算找到橘紅,還有能力、條件讓橘紅過上好日子嗎?那一把把的錢交得他心里發(fā)顫,好像受了驚嚇?biāo)频?,抖動?/p>

        本船配置有船用直流電焊機(jī)系統(tǒng)。初始設(shè)計(jì)中,電焊機(jī)為分配站式電焊機(jī),船上提供交流440 V電源輸入至電焊機(jī)電源變換裝置(440 V/DC8V),電源變換裝置與各焊槍分配電箱之間通過1×120 mm電纜連接。

        由于第一個(gè)分配站到最后一只分配站距離較遠(yuǎn),直流電壓壓降太大,采用普通的分配站式電焊機(jī)在最后一只分配站位置無法滿足正常使用要求,而采用特殊的分配站式電焊機(jī)又成本太高。為了既滿足電焊機(jī)能夠正常使用,又考慮到降低成本,采用普通電焊機(jī)及交流電源插座替代分配站式電焊機(jī),交流插座電源壓降小,且使用便攜性電焊機(jī),可以用普通電纜替代原專用電纜,有效降低了電纜費(fèi)用。通過優(yōu)化,大大減少了電焊機(jī)費(fèi)用,緩解了敷設(shè)電纜的成本和左舷空艙的電纜導(dǎo)架及開孔壓力,使用普通3x10 mm電纜替代原長1x120 mm電纜,節(jié)約電纜300 m,單船節(jié)約成本約4.5萬元。

        (3)機(jī)艙風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)

        本船配備兩臺機(jī)艙風(fēng)機(jī),安裝在上甲板船尾系泊平臺3#肋位處。 初始設(shè)計(jì)中,風(fēng)機(jī)變頻控制柜分別位于應(yīng)急發(fā)電機(jī)室(船首上甲板)和電工間(船尾三甲板處),如圖3所示。船首變頻控制柜,共有12根粗細(xì)不等的電纜連接到風(fēng)機(jī)和集控室,每根電纜的平均長度約為202 m,總計(jì)2 424 m。

        圖3 機(jī)艙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)初始布置圖

        在充分了解變頻風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)及操作站位后,在保證不影響船舶性能和人員安全的前提下,將兩個(gè)變頻控制柜的位置從上建應(yīng)急發(fā)電室及機(jī)艙電工間分別調(diào)整到舵機(jī)艙和機(jī)艙后通道,既能減少變頻柜與變頻風(fēng)機(jī)之間的變頻電纜,又符合就近操作的原則。該優(yōu)化布置方案得到了船東和船檢的認(rèn)可,如圖4所示。

        圖4 機(jī)艙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化布置圖

        通過優(yōu)化機(jī)艙風(fēng)機(jī)變頻柜的位置,節(jié)省電纜約2040 m,節(jié)約成本達(dá)6.12萬元。

        (4)ICMS系統(tǒng)增設(shè)信號采集箱

        根據(jù)本船機(jī)艙自動化系統(tǒng)初始設(shè)計(jì),全船設(shè)有2個(gè)ICMS數(shù)據(jù)采集箱,分別安裝于船尾機(jī)艙3甲板和4甲板船首,每個(gè)信號采集點(diǎn)需要縱向穿過整個(gè)貨艙才可以連接到信號箱。ICMS系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)圖,如圖5所示。

        圖5 ICMS系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)圖

        圖6 ICMS系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)圖

        通過增設(shè)及優(yōu)化首部信息采集箱設(shè)備布置等方法,使首部共計(jì)86個(gè)監(jiān)測點(diǎn)所用電纜敷設(shè)路徑縮短,節(jié)約信號電纜約14 000 m,節(jié)約電纜成本約35.3萬元,新增的一個(gè)信息采集箱設(shè)備成本約6萬元,綜合節(jié)約成本約29.3萬元。

        (5)主干電纜

        初始設(shè)計(jì)中,駕駛甲板上只有左側(cè)留有通往C甲板的電纜開孔,但本船的電纜通道設(shè)置在C甲板的右后側(cè),使C甲板以上中部及右側(cè)設(shè)備的電纜需要繞到左側(cè)穿過甲板開孔后,再往首部—>右側(cè)—>尾部方向繞行至C甲板右側(cè)通道,繞行距離約為50 m。初始設(shè)計(jì)主干電纜走向圖,如圖7所示。

        圖7 初始設(shè)計(jì)主干電纜走向圖

        根據(jù)分析駕駛室現(xiàn)場布置條件,提出通過在駕駛室右后壁增加開孔縮短右側(cè)設(shè)備電纜繞行路徑的方案,使C甲板以上的右側(cè)電氣設(shè)備電纜通過這個(gè)孔穿到電纜通道,縮短電纜長度。優(yōu)化設(shè)計(jì)后,該區(qū)域主干電纜走向如圖8所示。

        圖8 優(yōu)化設(shè)計(jì)主干電纜走向圖

        經(jīng)實(shí)船驗(yàn)證,在駕駛甲板右后壁增設(shè)落地開孔,使羅徑甲板、駕駛室、海圖室、報(bào)務(wù)區(qū)的中部、右側(cè)等設(shè)備約50根電纜實(shí)現(xiàn)敷設(shè)路線優(yōu)化,節(jié)約電纜共計(jì)2500 m。

        (6)電纜敷線圖

        電纜表冊上的電纜長度,是設(shè)計(jì)人員按表冊中電纜走向進(jìn)行測量的。若施工的工藝環(huán)節(jié)不合理,會使實(shí)際電纜走向和電纜表冊的走向不完全一致,發(fā)生電纜過長或過短的現(xiàn)象,造成電纜采購成本增加或造成返工,人工成本增加。

        為減少上述情況發(fā)生,設(shè)計(jì)人員必須精確的設(shè)計(jì)電纜敷線圖,對每個(gè)水密隔艙壁都增設(shè)節(jié)點(diǎn);對于沒有水密隔艙壁的位置,在電纜導(dǎo)架或電纜集中穿過梁上的開孔處增設(shè)電纜節(jié)點(diǎn),進(jìn)而固化每一根電纜的走向,尤其是電纜分束處,使現(xiàn)場敷設(shè)可控,保證每根電纜鋪設(shè)的路徑最短且唯一;同時(shí),根據(jù)電纜走向?qū)γ恳粋€(gè)電纜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算,根據(jù)現(xiàn)場施工狀態(tài)及時(shí)調(diào)整貫穿件大小或增加敷設(shè)路徑,達(dá)到電纜充分利用,減少施工返工,從而實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

        (7)局部電纜表冊

        根據(jù)對我公司不同船舶電纜敷設(shè)情況驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),為避免電纜設(shè)計(jì)長度比實(shí)際長度短而發(fā)生整根電纜報(bào)廢的現(xiàn)象,在電纜設(shè)計(jì)時(shí)增大電纜余量設(shè)置,這將會大幅提升電纜成本。通過分析發(fā)現(xiàn),這類情況的發(fā)生不僅出現(xiàn)在電纜敷設(shè)路徑不固化上,還有電纜進(jìn)入設(shè)備以后的余量計(jì)算精度不足的因素。尤其是首制船,在設(shè)備完工圖、設(shè)備布置位置不確定、設(shè)備資料信息不全等因素影響下,使電纜進(jìn)入設(shè)備的余量計(jì)算更加困難,對電纜成本控制帶來嚴(yán)重的影響。

        根據(jù)現(xiàn)場電纜敷設(shè)計(jì)狀態(tài)分析,在進(jìn)入?yún)^(qū)域電纜敷設(shè)階段,設(shè)備基本安裝完畢,設(shè)備的大小、安裝位置及進(jìn)線方向明確,進(jìn)入設(shè)備的電纜余量一目了然,增加區(qū)域整根電纜切割范圍,可以使電纜長度值得到有效控制。因此,將同一防火區(qū)域中線徑小于30 mm的電纜,采用同規(guī)格同型號合并計(jì)算長度的方法設(shè)計(jì)局部電纜表冊,電纜切割廠商根據(jù)表冊內(nèi)容,按照區(qū)域整根切割,成筒提供給施工現(xiàn)場,現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際狀態(tài)切割、敷設(shè)電纜,留有保證接線的必須余量,確保每一根電纜長度精準(zhǔn)。通過這個(gè)方法,可以有效降低電纜采購成本。

        3 優(yōu)化方案成果驗(yàn)證

        通過上述優(yōu)化方案在本船的實(shí)施,順利完成了預(yù)期目標(biāo),方案成果驗(yàn)證見表1。

        表1 優(yōu)化方案成果對比表

        4 結(jié)論

        本文對某型多用途重吊船提高電纜利用率的方法進(jìn)行梳理和總結(jié),技術(shù)方案在滿足船舶安全并得到船東和船檢的認(rèn)可下,通過系統(tǒng)優(yōu)化、設(shè)備布置位置調(diào)整、固化電纜走向和編制局部電纜表冊,優(yōu)化電纜切割等方法,有效提高了電纜的利用率,降低了生產(chǎn)成本。希望本文可以為其它船型的設(shè)計(jì)起到參考和借鑒作用。

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