船舶閥門遙控系統(tǒng)電氣設(shè)計優(yōu)化與實踐

嚴 凡，郭小松，張燕琴

（滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

船舶閥門遙控系統(tǒng)電氣設(shè)計優(yōu)化與實踐

嚴 凡，郭小松，張燕琴

（滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

船舶閥門遙控系統(tǒng)中分散閥門集中控制的實現(xiàn)，大大減少了船員的勞動強度，已廣泛應(yīng)用于需要對管道閥門進行遠程操縱和控制的場合。壓載水系統(tǒng)、艙底水系統(tǒng)和水消防系統(tǒng)等船舶系統(tǒng)中遙控閥數(shù)量眾多，在船舶電氣設(shè)計三維建模過程中，由于遙控閥安裝在管系中位置的不確定性，遙控閥在電氣模型中的定位會出現(xiàn)難點。以某實船為例，通過對船舶閥門遙控系統(tǒng)的介紹，詳細闡述利用EFSPD（船舶產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)）軟件進行閥門遙控系統(tǒng)原理建模的思路和方法，分析了此方法的弊端，提出了針對性的改進方案，提高了生產(chǎn)設(shè)計對遙控閥門設(shè)備布置的準確性，縮短其定位時間，解決了遙控閥在電氣模型中定位的難點。該方法可供利用SPD軟件建模的電氣設(shè)計人員參考。

閥門遙控系統(tǒng)；EFSPD軟件；電纜連接點；電氣設(shè)備模型布置

0　引 言

東欣船舶產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)（EFSPD，簡稱SPD）擁有中國自主知識產(chǎn)權(quán)［1］。船舶電氣設(shè)計系統(tǒng)SPD-E主要涵蓋電氣生產(chǎn)設(shè)計階段的工作內(nèi)容，同時也涉及詳細設(shè)計階段的部分工作內(nèi)容。由于詳細設(shè)計是生產(chǎn)設(shè)計的條件和前道設(shè)計，所以詳細設(shè)計的圖紙信息必須在系統(tǒng)中建立，為生產(chǎn)設(shè)計提供應(yīng)用條件［2］。

分析利用SPD-E模塊完成船舶閥門遙控系統(tǒng)電氣設(shè)計建模過程，優(yōu)化并給出遙控閥在電氣模型中的定位方法，有利于提高生產(chǎn)設(shè)計對遙控閥門設(shè)備布置的準確性，縮短其定位時間，提高出圖效率。

1　閥門遙控系統(tǒng)

船舶閥門遙控系統(tǒng)一般由閥門、閥門驅(qū)動裝置、遙控系統(tǒng)、應(yīng)急操作裝置、閥門位置指示和動力源等組成［3］。按照驅(qū)動頭動力來源，分為液壓式、氣動式和電動式 3類，其中液壓式應(yīng)用最廣泛［4］。液壓式閥門遙控系統(tǒng)由液壓動力單元、控制指示單元、電磁閥箱、執(zhí)行單元和應(yīng)急操作單元組成。

1） 液壓動力單元的液壓泵站為系統(tǒng)提供動力源；

2） 控制單元包括遠程控制板和現(xiàn)場控制板，遠程控制板安裝在控制室的控制臺上，并配有模擬管系圖顯示閥門和閥位的狀態(tài)，從而使用戶能更直觀地了解系統(tǒng)運行情況并方便控制，對于選擇遠程操作控制的分散閥，也可由現(xiàn)場控制板控制；

3） 電磁閥箱接受由控制臺發(fā)出的控制信號或由計算機系統(tǒng)發(fā)出的指令；

4） 執(zhí)行單元包括液壓驅(qū)動器和閥。液壓驅(qū)動器是被安裝在閥體上且由電磁閥控制的執(zhí)行器件；

5） 應(yīng)急操作單元通過便攜式手動泵或固定式手動泵操作驅(qū)動器［5］。

2　閥門遙控系統(tǒng)電氣詳細設(shè)計

某船閥門遙控系統(tǒng)中遙控閥數(shù)量及系統(tǒng)分布見表1，根據(jù)設(shè)計需要，閥門遙控電氣系統(tǒng)中采用4只遙控閥箱實現(xiàn)對上述遙控閥的供電及控制。在電氣詳細設(shè)計圖紙中，通常根據(jù)遙控閥箱設(shè)備代號對全船遙控閥編號。例如：1#遙控閥箱控制全船壓載水系統(tǒng)遙控閥，則將全船壓載水系統(tǒng)43只遙控閥分別編號為1V1，1V2，1V3，1V4，…；2#遙控閥箱控制機艙艙底水系統(tǒng)和全船艙底疏排水系統(tǒng)的遙控閥，則將機艙艙底水系統(tǒng)12只遙控閥與全船艙底疏排水系統(tǒng)12只遙控閥分別編號為2V1，2V2，2V3，2V4，…等。

輪機專業(yè)根據(jù)系統(tǒng)對全船閥件進行編號，而實際設(shè)計中只有部分閥件是需要進行遙控操作的，電氣專業(yè)僅對需要遙控操作的閥件進行編號?？梢?，輪機與電氣原理圖紙對同一個遙控閥的設(shè)備代號定義是不一致的。電氣專業(yè)需要根據(jù)相關(guān)圖紙找出輪機遙控閥與電氣遙控閥的對應(yīng)關(guān)系（例如：WBV12對應(yīng)2V22），然后在SPD電氣模型中將電氣原理定義的遙控閥2V22布置在與輪機模型中遙控閥WBV12三維坐標相同位置上。

表1　某船閥門遙控系統(tǒng)中遙控閥數(shù)量及系統(tǒng)分布

3　基于SPD軟件的遙控閥電氣詳細設(shè)計建模應(yīng)用實例

目前，在電氣詳細設(shè)計建模過程中，對外專業(yè)設(shè)備通常采用額外建立電纜連接點的方法來完成對電氣接口的定義。以某船遙控閥為例，其建模過程分析如下：在設(shè)備小樣中新建一個“小球”，小樣名稱為外專業(yè)接口，在“小球”上添加一個電纜連接點，然后對遙控閥進行部件定義和原理定義；當生產(chǎn)設(shè)計人員將“小球”布置到SPD電氣模型中，電纜通道連接至“小球”的電纜連接點處時，即可完成設(shè)備的電纜布置和預(yù)估電纜長度。隨后進行設(shè)備部件定義，以某船遙控閥2V22為例，設(shè)備部件定義見圖1。然后，根據(jù)相關(guān)圖紙，進行設(shè)備原理定義（見圖2）。

圖1　設(shè)備部件定義

圖2　設(shè)備原理定義

這樣在SPD軟件中創(chuàng)建了一條電氣設(shè)備原理即海水閥2V22，對應(yīng)設(shè)備小樣為一個小球。電氣生產(chǎn)設(shè)計在電氣模型中引用輪機模型，根據(jù)其設(shè)備名稱及輪機閥號（WB-V12）在輪機模型中找到相應(yīng)閥的安裝位置，然后在電氣模型中將海水閥2V22對應(yīng)的小球布置在遙控閥WB-V12的坐標位置，完成電氣設(shè)備的布置過程。

外專業(yè)設(shè)備采用額外建立電纜連接點的方法進行電氣原理建模存在如下弊端：

1） 電氣生產(chǎn)設(shè)計工作量大，設(shè)計周期長。以某船為例，生產(chǎn)設(shè)計人員需要先根據(jù)相關(guān)圖紙找到電氣與輪機閥件的對應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)輪機專業(yè)的遙控閥代號找到其在輪機模型中的布置位置，最后將電氣原理定義的小球布置到相應(yīng)閥件的電纜連接處，操作過程比較繁瑣；

2） 遙控閥位置變化后，小球位置不會隨之改變，如果專業(yè)間協(xié)調(diào)不到位，則容易出現(xiàn)位置偏差，從而導(dǎo)致主干電纜布置、敷設(shè)和長度產(chǎn)生誤差，造成電纜、電纜安裝附件浪費和返工。

4　閥門遙控系統(tǒng)電氣詳細設(shè)計的優(yōu)化

針對采用上述方法建模在實際應(yīng)用過程中存在的問題，提出改進遙控閥的電氣詳細設(shè)計建模方法，通過采用在輪機專業(yè)的閥小樣上添加電纜連接點，實現(xiàn)電氣詳細設(shè)計中遙控閥的建模。

4.1采用在輪機閥件上添加電纜連接點

新建輪機專業(yè)閥的小樣時，在電氣接口處添加電纜連接點，閥布置到輪機模型后，通過讀取輪機模型，檢索并列出其中含電纜連接點的模型，新建一條電氣設(shè)備原理。以遙控閥1V8為例，電氣原理定義見圖3。

4.2改進效果

采用該方法進行遙控閥的電氣原理定義，電氣原理建模時不需要額外建立閥的電氣設(shè)備小樣和進行部件定義，簡化了電氣原理建模過程，減少電氣生產(chǎn)設(shè)計工作量，避免繁瑣的查找過程。當輪機專業(yè)將遙控閥布置到輪機模型后，電氣人員只需在電氣模型的設(shè)備樹中選中某遙控閥然后選擇直接布置，該遙控閥在電氣模型中就自動布置在與輪機模型相同的位置上。最重要的是，當輪機模型中遙控閥的位置變化后，電氣生產(chǎn)設(shè)計只需通過更新輪機和電氣模型即可完成相應(yīng)的遙控閥的位置更新，以某船1V16的布置過程為例，詳見圖4。

4.3優(yōu)化建議

針對上述分析，對閥門遙控系統(tǒng)電氣詳細設(shè)計提出如下建議：

1） 采用“貼小球”的方法建立遙控閥的設(shè)備原理時，在電氣專業(yè)閥門遙控系統(tǒng)工作圖中標出與輪機專業(yè)的閥號對應(yīng)關(guān)系，減少生產(chǎn)設(shè)計的查找時間、縮短生產(chǎn)設(shè)計周期，同時也便于電氣原理設(shè)計核對圖紙及設(shè)備資料。

圖3　電氣原理定義

圖4　某船1V16布置

2） 采用“貼小球”的方法建立遙控閥的設(shè)備原理后，在電氣模型中布置遙控閥設(shè)備時，可在已完成設(shè)備布置的輪機模型中導(dǎo)出管子閥件匯總表，根據(jù)輪機與電氣專業(yè)閥號對照關(guān)系，通過查看其設(shè)備屬性，在設(shè)備屬性中輸入相應(yīng)的三維坐標。采用該方法布置設(shè)備將更簡潔，減少查找時間，設(shè)備布置的準確性更高。

3） 對于系列船，建議利用在輪機閥件上添加電纜連接點的方法完成遙控閥的電氣原理定義。這樣即使后續(xù)船中輪機遙控閥的位置調(diào)整，可通過更新模型完成遙控閥位置的自動更新，以減少生產(chǎn)設(shè)計的操作步驟，縮短電氣設(shè)計周期。

5　結(jié) 語

通過對以往遙控閥設(shè)備建模及布置過程的分析，給出閥門遙控系統(tǒng)電氣原理建模的思路和方法，解決了遙控閥在電氣模型中定位的難點。通過導(dǎo)出輪機管子閥件匯總表，將極大簡化生產(chǎn)設(shè)計的設(shè)備布置過程，縮短生產(chǎn)設(shè)計在遙控閥設(shè)備上的布置時間。同時，通過在外專業(yè)設(shè)備上添加電纜連接點的方法進行電氣原理建模，保證了電氣生產(chǎn)設(shè)計的準確性，大大提高了主干電纜編制的正確率，減少不必要的浪費和采購成本。此方法同樣適用于船舶甲板機械、水泵及風(fēng)機等外專業(yè)設(shè)備的電氣原理建模，具有廣泛的應(yīng)用前景。

［1］ 魏 斌，馬 娟. 基于EFSPD的船首建模研究［J］. 船舶與海洋工程，2014， 30 （3）： 21-23.

［2］ 東欣船舶產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)使用說明書［G］. 2009.

［3］ 劉玉坤. 船舶壓載閥門遙控系統(tǒng)中閥門驅(qū)動型式探討［J］. 造船技術(shù)，2013 （2）： 40-42.

［4］ 黃亦飛，湯立德，肖建威，等. 閥門液壓遙控系統(tǒng)在海洋工程中的設(shè)計研究［J］. 船舶與海洋工程，2013 （1）： 36-43.

［5］ 韓 章. 船舶閥門遙控系統(tǒng)的選擇［J］. 上海造船，2009 （2）： 33-34.

Optim ization of the Electrical Design for M arine Valve Remote Control System and Its Practice

YAN Fan， GUO Xiao-song， ZHANG Yan-qin

（Hudong-Zhonghua Shipbuilding （Group） Co.， Ltd.， Shanghai， 200129）

Realization of the centralized control of scattered valves through marine valve remote control system has significantly reduced the labor intensity of the crew and has been w idely used in occasions where remote manipulation and control of the valves are necessary. There are large quantities of valves needed to be remotely controlled in the ballast water system， bilge water system， fire-extinguishing system， and so on. During the 3D modeling process of the ship electrical design， positioning of the valve in the electrical model might be difficult due to the uncertainty of the valve installing position in the pipeline system. Taking a certain ship as an example， this paper introduces the marine valve remote control system and elaborates the idea and method of using EFSPD （Ship Product Design System） software in the modeling of the valve remote control system. It analyzes the disadvantages of the method and puts forward some suggestions on its improvement， which increases the accuracy of the layout for the remote control valve equipment in the production design， shortens the time for positioning and solves the problem of valve positioning in the electrical model. The method could be a reference for electrical designers using SPD software.

valve remote control system； EFSPD software； cable connection point； electrical equipment model layout

U664.5+8；U664.82

A

2095-4069 （2016） 02-0045-04

10.14056/j.cnki.naoe.2016.02.009

2015-04-21

嚴凡，女，工程師，1985年生。2007年畢業(yè)于武漢工業(yè)學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)，現(xiàn)從事船舶電氣設(shè)計工作。