某型多用途重吊船降低電纜成本方法研究

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(dòng)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(chǎng)上具有獨(dú)特且無法取代的優(yōu)勢(shì)，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(duì)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(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(huì)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(tái)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)频模秳?dòng)。

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(zhǎng)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(tái)機(jī)艙風(fēng)機(jī)，安裝在上甲板船尾系泊平臺(tái)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(zhǎng)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(hào)采集箱

根據(jù)本船機(jī)艙自動(dòng)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(hào)采集點(diǎn)需要縱向穿過整個(gè)貨艙才可以連接到信號(hào)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(cè)點(diǎn)所用電纜敷設(shè)路徑縮短，節(jié)約信號(hào)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(chǎng)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(zhǎng)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(cè)上的電纜長(zhǎng)度，是設(shè)計(jì)人員按表冊(cè)中電纜走向進(jìn)行測(cè)量的。若施工的工藝環(huán)節(jié)不合理，會(huì)使實(shí)際電纜走向和電纜表冊(cè)的走向不完全一致，發(fā)生電纜過長(zhǎng)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(duì)每個(gè)水密隔艙壁都增設(shè)節(jié)點(diǎn)；對(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(cè)

根據(jù)對(duì)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(zhǎng)度比實(shí)際長(zhǎng)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(huì)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(duì)電纜成本控制帶來嚴(yán)重的影響。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)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(hào)合并計(jì)算長(zhǎng)度的方法設(shè)計(jì)局部電纜表冊(cè)，電纜切割廠商根據(jù)表冊(cè)內(nèi)容，按照區(qū)域整根切割，成筒提供給施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)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(duì)比表

4 結(jié)論

本文對(duì)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(cè)，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。