蔡 壮，陈 龙

(上海中远船务工程有限公司，上海 200231)

钻井船电气生产设计解析

蔡 壮，陈 龙

(上海中远船务工程有限公司，上海 200231)

随着油气勘探开发逐渐从近海转向深海，海工装备的更新换代逐渐成为未来的发展方向，也是国家大力发展支持的新兴产业。文章主要针对世界最先进的钻井船N498生产设计为例，根据规格书及船级社规范编写项目的施工工艺，设绘通则，勾画设计思路，研究设计流程，简化设计，节省人力成本，提高研发效率。

托架；设计；建模；主干电缆；钻井船

0 引言

第六代深水钻井船以巴油的“NS CASSINO”N498钻井船为本文电气生产设计展开解析。该船总长210 m，型宽34 m，吃水10.75 m，额定人数180人，最大工作水深3 000 m，钻深深度12 000 m，拥有DP3动力定位系统，见图1～图3。

DP3动力定位是由IMO及相关船级社根据冗余度要求的不同对动力定力定位的等级进行的划分，分别为0级、1级、2级、3级。3级是附加标志的最高等级。DP3级规定在单个舱室失效的情况下，系统依然能手动及自动维持钻井船或平台的位置和艏向。因此，在DP3动力定位系统中的各冗余电力系统，主/备 DP操作台、控制箱、传感器之间及DP网络A/B网之间的电缆走向均需要考虑A-60的分隔要求[1]。此外，DP操作台与推进器之间也采用双套的冗余网络，在DP路径的设计时，同样需要考虑 DP3级的单个舱室失效时系统仍能正常运行的要求。

“NS CASSINO”N498是世界上最先进的钻井船之一，入籍ABS船级社。

1 勾画设计思路

设计初期，需要阅读由船东提供的技术规格书。根据规格书及船级社规范编写项目的施工工艺，设绘通则，发送船东进行沟通确认。查阅全船主电力单线图、系统图纸和总布置图，了解钻井船的船体结构，防火等级以及危险区域的划分，还需要清楚知道船上电气设备位置，以及轮机设备和通风设备的位置。设计思路明确后，制定设计流程，具体见图4。

2 绘制主干电缆的要求

总体了解之后，就要设计主干电缆走向，主干电缆走向设计是设计之初的一个总纲性文件，主干电缆走向设计的好坏，不仅直接影响船舶电力系统供电的可靠性，也关系到使用电缆的经济性和船上安装工艺的复杂性程度等所要考虑的因素，所以越来越引起设计者的重视。

所谓的主干电缆，通常是指主要设备之间相互连接的电缆，同时包括贯穿一层或一层以上甲板或两舷远离敷设的电缆。

首先，要确定主干电缆通道位置，通常来讲电缆通道是由电气生产设计和总体专业设计人员协商，划定。应熟悉钻井船建造规范，施工工艺要求，设绘通则，结合钻井船总布置图、机舱布置图及其他特殊房间布置图、防火划分图等[2]，还要考虑电缆拉放方便，有检修空间，尽量远离锅炉、热管或其他热源，也应避开潮气或水凝结的地方。主干电缆和重要设备的供电和控制用的电缆应远离具有较大失火危险的机械和机械部件。操舵装置的供电及其控制用的两路电缆，应尽最大可能在水平及垂直方向远离敷设。主干电缆在设计时应避免穿过厨房、洗衣间、油漆间、蓄电池间以及其他高度失火危险处所。高压电缆应与低压电缆分开敷设，并且应具有高压电缆标记，以便区别。另外，高压电缆应尽量避免穿过生活区[3]。主干电缆路径设计好以后，需要各专业沟通确认，以避免后期与其他专业产生干涉以及影响结构开孔等。

3 电气生产图纸的种类及内容说明

电气焊接件安装布置图的内容包括：电缆贯穿件布置、电气设备基座布置及电气支架布置。

电气焊接件制作图的内容包括：包含所有由车间自行加工制作的电气舾装件，如托架支架、扁钢、设备基座及电缆贯穿件等。

电气焊接件托盘表的内容包括：将一个分段或区域内所有使用的材料，无论是车间自制或是购买件都需要按实际需求统计在托盘表内，主要用途是方便材料统计及车间施工前领料做准备。

4 出图标准及步骤

出图标准及步骤如下：

1）布置图一般应有主视图、俯视图、或典型图等组成。

2）设绘图样应首先考虑识图方便，布局合理。选择合适的比例，必要时可局部按比例放大或缩小。图样视图与技术要求（或技术说明）能完成地表达内容要求。

3）图样的背景及电气舾装件颜色、线型、名称代号等标准，应完全符合《电气生产设计设绘通则》的要求。

4）图面要做到清晰整洁，相关的技术信息内容，不能在同一图面上互相重叠。

5）电气舾装件的尺寸标注，要求根据距离最近的测量物来做为参照（如大梁、小梁及舱壁等），即就近测量原则。尺寸标注做到清晰整齐，不可有遗漏标注的情况发生。

6）图样设绘前，需先熟悉该区域的3D模型、电气舾装件类型及相关的出图要求。

7）整理好一张分段的结构图作为出图背景，出图背景需要将结构原图中一些对电气专业没用的信息删除，只保留船体结构信息，如舱壁、大梁、小梁及肘板等，同时图面做到清晰整洁。

8）从3D模型中导出电气舾装件（如托架支撑件、贯穿件、设备底座等），并复制到结构背景图中，开始对舾装件进行信息添加，尺寸标注。信息添加是指将电气舾装件的型号及安装信息在图面上进行表示，如电气支架型号及安装高度、贯穿件的型号及安装高度等信息。

9）对于在平面图上无法描述清楚的地方，需要在侧视图及典型图上进行详细描述。建议在绘制完平面图之后，开始依次绘制侧视图及典型图。

10）基于《电气焊接件安装布置图》，开始绘制并统计该区域内所需要制作加工的所有电气舾装件材料类型及数量，完善《电气焊接件制作图册》。

11）基于《电气焊接件安装布置图》与《电气焊接件制作图册》，开始统计该区域内所有电气舾装件材料类型及数量，完善《电气焊接件托盘表》。数量要求统计准确无误。

5 鹰图三维建库说明

随着船舶及海洋工程装备的快速发展，对船舶设计要求越来越高，对三维软件的选用灵活，上海中远船务选用的鹰图三维设计软件（Smart Marine 3D）是一个前瞻的软件，颠覆了传统设计的思维方式，它具有运用灵活、方便、快捷、高效等特性，而且还贯穿分析、建造、维护整个海洋工程产品生命周期。首先需要建立项目所需要的部件库（见图5），操作方便，更能缩短建模时间。需要符合以下几个标准：例如，电缆托架从形式上主要分为槽型（channel）和梯形（ladder），对于每种形式从组成上又包含很多部件，如弯头、三通、四通、异径等，这些部件按照弯曲半径又分为R=300 mm和R=600 mm。而水平弯头又有多种角度可选，如30°、45°、60°、90°。垂直弯头一般用调角片代替。

1）在建部件库的时候每个部件的重量以及直段托架每米的重量必须要以厂家的实际产品为准。

支架包括托架的支架和设备底座的支架，支架所用的材料以满足船东要求而又可以实际买到的材料为准。对于不同型号的材料，单位重量在建库的时候必须以实际产品为准，这样后期统计材料以及重量重心报告都比较准确，不然后期会比较麻烦。

贯穿件包括COAMING、BUSHING和MCT，为了满足结构的要求，这些贯穿件有时需要加腹板。对于COMING、BUSHING这些自己制作的贯穿件，需要规定有限的几种规格，以减少现场制作的种类，提高效率，并且在建库时以实际大小的重量来填写参数。对于MCT这种购买的标准件，在建库的时候必须以厂家的实际产品为准，以免出现后期导出的开孔清单与实际不一致的情况，造成现场返工。

钻井船项目的设备非常多，为了避免混淆，每个设备的TAG NO.都是唯一的，因此必须根据详细设计图纸在建模的同时填写设备的TAG NO.，并且在设备的属性描述里面填写设备的描述，避免出现图纸和模型不一致的情况。另外，设备建好之后，必须将重心移到正确的位置上，这样才能有效保证重量重心报告的准确性。

2）关于编码

根据托架所在区域和用途的不同进行编码，具体如图6所示。

根据贯穿件所在甲板和肋位的不同进行编码，具体如图7。

甲板代号是根据每个项目的规定来确定。M一般指船中心往两侧各两档，然后左边P右边S；顺序代码原则上是由内到外、从小到大编写。

根据支架和设备所在分段（或区域）按图8所示规则命名。

建库之前确定生产设计工艺及图纸中托架及其附件的代码，方便建库代码与之一一对应，这样可以大幅度提高生产设计出图效率。

三维模型必须要做到目录清晰，条理清楚。每个项目开始之前，整个项目都会被分成几个大的区域。首先要在大区域目录下建立电气的E/I/T子目录，子目录下再根据需要分别建立托架、设备、支架与基座、穿舱件的小目录。如图9所示。

3）三维建模的具体描述可概括为6个方面

（1）船体结构的设计和导入，这为后续展开机、管、电专业设计工作提供了前提条件；

（2）建立材料数据库（包括电气设备），根据提供的厂家样本实体建模（机、管、电）；

（3）装配加载进行三维模型设备布置，然后根据模型实际位置绘制设备布置图；

（4）电气输出，根据钻井船最新的系统图纸完成；

（5）确定主干电缆走向，根据电缆的输出估算出电缆托架的宽度；

（6）三维模型的设计评估，查找专业之间的碰撞，及设计时考虑不足的地方，进行合理优化。

6 结论

本文对钻井船电气生产设计初期，通过研读船东提供的技术规格书，制定生产施工工艺，设绘通则，简化施工设计流程，提高工作效率，达到节省人力成本的目的。

[1]窦培林, 袁洪涛.深水半潜式钻进平台DP3动力定位系统设计和应用[J].海洋工程, 2013,08(11)： 22-24.

[2]周启学.船舶生产设计[M].北京： 人民交通出版社,2007.

[3]国防科学技术工业委员会.船舶电缆敷设工艺： CB/T 3908-2007[S].2007.

Analysis of Electrical Production Design for Drilling Ship

CAI Zhuang, CHEN Long
(COSCO Shanghai Shipyard Co., Ltd., Shanghai 200231, China)

With the exploration of oil and gas developing from offshore to deep sea, the renewal of marine engineering equipment gradually becomes the future direction of development, as a new industry that country strive to develop.The paper focuses on the early design step of the world's most advanced drilling ship N498, following the specifications and construction technologies written by classification society, such as setting up the general principles of the painting, sketching design idea, working out production process design, working more intuitive, simplify designing, saving human cost, improving the efficiency of research and development and making the more smooth and perfect production design.

bracket; design; modeling; main cables; drilling ship

U674.38+1

A

10.14141/j.31-1981.2017.06.004

蔡壮（1986—），男，工程师，研究方向：船舶与海洋工程电气生产设计。