津川客滾船的電氣設(shè)計方案

袁 晶

（上海歐得利船舶工程有限公司，上海 200023）

0 引言

客船的安全性一直以來都受到國際海事組織關(guān)注。SOLAS修正案提出了很多涉及船舶安全的新要求。IMO第82屆大會頒布的MSC.216(82)決議，對SOLAS II-1章和II-2章部分條款進(jìn)行了修改，新增“安全返港、有序撤離、安全中心”等內(nèi)容，對客船的總布置、機(jī)艙布置、動力系統(tǒng)、船舶系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)生重大影響。.根據(jù) SOLAS公約修正案新要求，客船須滿足關(guān)于客船安全返港和確保有序撤離時系統(tǒng)維持運行的相關(guān)要求。該要求適用于2010年7月1日及以后建造的客船，載重線船長120 m及以上，或具有3個及以上主豎區(qū)的所有客船。

本文內(nèi)容為滿足安全返港和有序撤離相關(guān)的要求時，對客滾船電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。

1 津川客滾船基本信息

津川客滾船為1 345客位/2 100 m車道客滾船，由黃海造船有限公司建造，由上海歐得利船舶工程有限公司設(shè)計的一艘高端客滾船。其航線連接了中國天津港和韓國仁川港，是目前中韓線上最先進(jìn)、最豪華的高端客滾船，服務(wù)航速20.4 kn，最大航速22.0 kn，續(xù)航力4 000 n.miles。

本船主要航行港口為中國天津港-韓國仁川港，屬國際短途航線。港口之間航程為460海里，安全返港距離為230海里。

途中的中國威海港與韓國仁川的港口之間航程為238海里，安全返港距離為119海里。

天津港與威海港之間航程為230海里，港口間的安全返港距離為115海里。

設(shè)計需考慮的最大安全返港距離為119海里，保證本船航程中能返回天津港、威海港或仁川港。

本船在蒲氏風(fēng)級8級下，安全返港航速14 kn，最大返港時間為8.5 h。

2 主要電站配置

主電源配置如下：

1）柴油主發(fā)電機(jī)，1 000 kW，4臺，450 V，60 Hz；

2）軸帶主發(fā)電機(jī)組，1 600 kW，2臺，450 V，60 Hz；

3）應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，250 kW，1臺，450 V，60 Hz。

次級電源配置如下：

1）主變壓器，200 kVA，4臺（2臺備用），AC 450 V/230 V；

2）應(yīng)急變壓器，100 kVA，2臺（1臺備用），AC 450 V/230 V。

機(jī)器處所被分割為前后機(jī)艙，前后機(jī)艙能夠分別獨立操作。如圖1所示。

圖1 前后機(jī)艙分割圖

電站的布置如下：

1）后機(jī)艙，1臺軸帶發(fā)電機(jī)、2臺柴油發(fā)電機(jī)、后機(jī)艙主配電板、2臺后機(jī)艙主變壓器以及集控臺；

2）前機(jī)艙，1臺軸帶發(fā)電機(jī)、2臺柴油發(fā)電機(jī)、前機(jī)艙主配電板、2臺前機(jī)艙主變壓器；

3）應(yīng)急發(fā)電機(jī)、應(yīng)急配電板位于9甲板應(yīng)急發(fā)電機(jī)室。

3 安全返港配電系統(tǒng)設(shè)計

本船配2套主配電板（MSB1 & MSB2），分別安裝在后機(jī)艙的機(jī)艙集控室（MSB2）和前機(jī)艙的配電間（MSB1）。1套應(yīng)急配電板（ESB）安裝于應(yīng)急發(fā)電機(jī)室。

后機(jī)艙的1臺軸帶發(fā)電機(jī)和2臺柴油發(fā)電機(jī)饋電給后主配電板（MSB2），再由該配電板饋電給位于后機(jī)艙、后輔助設(shè)備間內(nèi)輔助機(jī)械以及其他電力設(shè)備，且機(jī)艙集控室內(nèi)設(shè)有AC 220V饋電屏饋電給部分照明系統(tǒng)、內(nèi)部通信及報警、火警等系統(tǒng)。正常航行時由后機(jī)艙軸帶發(fā)電機(jī)給后機(jī)艙設(shè)備供電。進(jìn)出港工況下軸帶發(fā)電機(jī)和主電網(wǎng)斷開專給后機(jī)艙艏側(cè)推供電，柴油發(fā)電機(jī)給其他設(shè)備供電。后機(jī)艙2臺200 kVA變壓器（一用一備）給后機(jī)艙AC 220 V饋電屏有效供電。

前機(jī)艙的1臺軸帶發(fā)電機(jī)和2臺柴油發(fā)電機(jī)饋電給首配電間主配電板（MSB1），MSB1饋電給前機(jī)艙、前輔助設(shè)備間內(nèi)輔助機(jī)械以及其他電力設(shè)備，前配電板間內(nèi)也設(shè)有AC 220 V饋電屏饋電給剩余照明系統(tǒng)、內(nèi)部通信及報警、火警等系統(tǒng)。進(jìn)出港工況下軸帶發(fā)電機(jī)和主電網(wǎng)斷開專給前機(jī)艙艏側(cè)推供電，柴油發(fā)電機(jī)給其他設(shè)備供電。前機(jī)艙2臺200 kVA變壓器（一用一備）給前機(jī)艙AC220V饋電屏有效供電。

應(yīng)急配電板安裝于應(yīng)急發(fā)電機(jī)室，由前、后機(jī)艙主配電板兩路供電，其中前機(jī)艙主配電板供電為主用，后機(jī)艙主配電板供電為備用。

安全返港時，如果后機(jī)艙事故，則前機(jī)艙軸帶發(fā)電機(jī)供電全船設(shè)備，前機(jī)艙的2臺柴油發(fā)電機(jī)備用，應(yīng)急配電板仍然由前機(jī)艙主配電板供電。如果前機(jī)艙事故，則后機(jī)艙軸帶發(fā)電機(jī)供電全船設(shè)備，后機(jī)艙的2臺柴油發(fā)電機(jī)備用，應(yīng)急配電板自動轉(zhuǎn)換為后機(jī)艙主配電板供電。如果非機(jī)艙事故，則電站維持正常航行中的供電狀態(tài)。

前、后機(jī)艙的主配電板和應(yīng)急配電板分別位于3個獨立的A級防火區(qū)域內(nèi)；應(yīng)急配電板與前、后機(jī)艙的主配電板之間都設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，可以作為任一主配電板的延伸。架構(gòu)如圖2所示。

圖2 配電單線圖

安全返港時，SOLASII-2/21.4條中的重要系統(tǒng)都能得到有效供電。安全撤離時，SOLAS II-2/22.3.1中的重要系統(tǒng)都能得到有效供電，且滿足供電 3 h的要求。同時，上述供電也滿足 SOLAS II-2/21.5關(guān)于安全區(qū)域通風(fēng)和照明的要求。

4 船內(nèi)廣播及通用報警系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)CCS規(guī)范第4篇第2章2.9.2.2對廣播的要求及CCS實施《IMO安全返港及有序撤離要求指南》。通知和召集船上人員所要求的內(nèi)部通信一般通過通用報警系統(tǒng)和作為通用報警補(bǔ)充的廣播系統(tǒng)來實現(xiàn)，上述2個系統(tǒng)在未受事故影響的主豎區(qū)中應(yīng)能保持運行[2]。

廣播放大器 CPA1～2、PPA1～2警鈴控制箱PU1～4均由主電源、應(yīng)急電源、臨時應(yīng)急電源三路供電。

廣播系統(tǒng)設(shè)置了2套船員廣播放大器CPA1、CPA2（分別位于駕駛室和九甲板航行設(shè)備間）和2套乘客廣播放大器 PPA1、PPA2（分別位于五甲板服務(wù)臺和九甲板航行設(shè)備間），安全中心、服務(wù)臺、消防控制站，艏艉系泊站，左右舵機(jī)艙，航行設(shè)備間和集控室以及左、右救生艇旁各設(shè)置1個廣播遙控臺，可以分別對船員、乘客或者全船廣播。

報警系統(tǒng)設(shè)置了2套船員警鈴控制箱PU1、PU3（分別位于安全中心和九甲板航行設(shè)備間）和2套乘客警鈴控制箱PU2、PU4（分別位于安全中心和九甲板航行設(shè)備間），安全中心、九甲板航行設(shè)備間、消防控制站、7甲板左右救生艇旁、5甲板170#左右救生筏旁各設(shè)置1套通用報警控制板，可以分別對船員、乘客或者全船報警。

廣播、通用報警系統(tǒng)電纜均采用防火電纜，任意一套設(shè)備所在區(qū)域失效（包括失火和進(jìn)水），均不會影響系統(tǒng)的正常工作。

5 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計

火災(zāi)探測報警系統(tǒng)（圖 3）設(shè)置了主火災(zāi)探測報警控制箱（MFDS）和輔火災(zāi)探測報警控制箱（SFDS）各1套。

圖3 火災(zāi)報警框圖

MFDS位于駕駛室，SFDS九甲板航行設(shè)備間。2個控制箱均由MSB和ESB兩路AC 220 V供電。安全中心設(shè)置了1套主火災(zāi)探測報警控制板，消防控制站和機(jī)艙集控室設(shè)置1個火警復(fù)示板。

整個系統(tǒng)設(shè)置了14個探測回路，分別監(jiān)控主豎區(qū)1、主豎區(qū)2、主豎區(qū)3、主豎區(qū)4、車輛艙上中甲板、車輛艙中下甲板、前機(jī)艙、后機(jī)艙、艏部區(qū)域以及艉部區(qū)域。每個探測回路的頭、尾分別連接MFDS和SFDS，同時MFDS和SFDS之間還有額外的電纜連接，用于每個探測回路的信息備份傳遞以及2個控制箱之間的主控切換，這樣整個系統(tǒng)就是1個帶有封閉環(huán)路的冗余系統(tǒng)。通常MFDS主控，SFDS備用。一旦MFDS故障，SFDS將自動切換到主控狀態(tài)。工作人員也可以在2個控制箱之間自行選擇主控狀態(tài)。

6 照明設(shè)計

照明系統(tǒng)分為主照明系統(tǒng)和應(yīng)急照明系統(tǒng)。其中應(yīng)急照明系統(tǒng)又分為：普通應(yīng)急照明、臨時應(yīng)急照明、附加應(yīng)急照明、輔助照明4部分。

1）主照明系統(tǒng),由前后機(jī)艙主配電板按主豎區(qū)不同而分別供電。

2）普通應(yīng)急照明，由應(yīng)急配電板按主豎區(qū)不同而分別供電。保障規(guī)范要求的處所應(yīng)急照明36 h（滿足CCS規(guī)范2.2.2.1的要求[1]）。

3）臨時應(yīng)急照明，臨時應(yīng)急照明采用AC 220 V燈具，其供電電源為逆變器，轉(zhuǎn)換充放電板的DC 24 V。保障規(guī)范要求的需要臨時應(yīng)急照明的處所0.5 h照明（滿足CCS規(guī)范2.2.2.2的要求[1]）。

4）附加應(yīng)急照明，采用AC 220 V自帶蓄電池和小應(yīng)急燈頭的熒光蓬頂燈。平時作為普通應(yīng)急照。保障規(guī)范要求的需要臨時應(yīng)急照明的處所3 h照明（滿足CCS規(guī)范2.2.2.3的要求[1]）。

5）輔助照明，輔助照明采用AC 220 V燈具，其供電電源應(yīng)急配電板。輔助照明燈具平時是不亮的。與為同一主豎區(qū)供電的主配電板連鎖。當(dāng)主配電板失電時，輔助照明燈具自動亮起（滿足 CCS規(guī)范2.7.3.7的要求[1]）。

7 通導(dǎo)設(shè)計

本船駕駛室設(shè)有滿足SOLAS第V章所要求的航行設(shè)備[3]。九甲板航行設(shè)備間配置有滿足安全返港所需要的航行設(shè)備。當(dāng)駕駛室發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水導(dǎo)致駕駛室內(nèi)航行設(shè)備失效時，可通過安裝于9甲板航行設(shè)備間的航行設(shè)備安全返港。按照 SOLAS II-2/21.4.3以及MSC.1/Circ.1369/Add.1的要求，滿足安全返港要求額外增加并安裝于9甲板航行設(shè)備間的導(dǎo)航設(shè)備有：1）1套DGPS系統(tǒng)；2）1套9 GHz的X波段雷達(dá)系統(tǒng)；3）1套紙質(zhì)海圖；4）1套航行燈控制板；5）1套便攜式白晝信號燈帶2套插座；6）磁羅經(jīng)自差表（隨時校正航向和方位）；7）隨時校正航向和方位的校正儀（設(shè)在九甲板航行設(shè)備間）；8）1套羅經(jīng)方位圈；9）1套國際信號旗。

安全返港導(dǎo)航設(shè)備由專用AC 220 V分電箱（主、應(yīng)急配電板2路供電，自動轉(zhuǎn)換）和專用UPS供電（電源來自應(yīng)急配電板）用于安全返港 DGPS系統(tǒng)和白晝信號燈，該專用UPS容量能在主應(yīng)急電源均失效后仍能持續(xù)使用3 h。

磁羅經(jīng)設(shè)在羅經(jīng)甲板，配有信號分配器，放在九甲板航行設(shè)備間（安全返港用），并提供接口至九甲板航行設(shè)備間安全返港用X波段雷達(dá)。當(dāng)駕駛室發(fā)生火損時，該設(shè)備不受影響。

8 結(jié)論

滿足安全返港及有序撤離，電氣需要考慮的系統(tǒng)很多，本文簡單介紹了幾個系統(tǒng)的設(shè)計。津川客滾輪作為上海歐得利船舶工程有限公司設(shè)計的最新一條滿足安全返港要求的客滾船，津川國際客滾船在之前得出的經(jīng)驗上做了很大的改進(jìn)。配電更加簡單高效，做到前后機(jī)艙完全互相獨立。各個系統(tǒng)回路劃分更加清晰，能有效地滿足安全返港和有序撤離的要求，得到了船級社的認(rèn)可。船東對這條船的設(shè)計非常滿意。津川客滾輪成為了中國天津港-韓國仁川港之間一道美麗的風(fēng)景。