浅谈FPSO中E-HOUSE的电气设计要点

浅谈 FPSO中 E-HOUSE的电气设计要点

司忠良

大连中远海运重工有限公司 大连 116113

摘要：E-HOUSE可以直译为电气模块，在FPSO船上具备为全船供应分配电能的“配电站”功能,由于其重要性，也被称为FPSO的大脑。而E-HOUSE的电 气专业设计是有一定难度的，我们这里着重探讨一些电气生产设计技巧和掌握一些设计要点，以用于E-HOUSE的实际设计当中。

关键词：E-HOUSE，电气设计，要点.

一 引言

在船舶建造领域，FPSO修建是一个大方向，尤其以VLCC改装FPSO市场更为火爆。那在FPSO项目中，E-HOUSE模块的设计建造又占有重要地位，通常E-HOUSE被称为FPSO的大脑。其主要是用来安置电气设备，这也是E-HOUSE中E代表ELECTRIC的含义。包括，高压（13.8/6.6 KV）配电和低压配电系统；变压器系统；应急切断系统；仪表自动化系统。另外还包括暖通和空调；CO2灭火等管系专业系统。由于E-HOUSE电气专业的电气设备较多，在其设计过程中，电气专业处于主导专业，设计任务重，也有相对较多的设计要点，难点。

二 电气优化设计的提出

对于E-HOUSE电气设计工作，在其设计初，我们提出了设计优化策略，摒弃以往改装船的重现场轻设计的想法，提出前期设计优化并寻求设计完整性的想法。全部采用100% 3D 建模，以模型评审的方式去预判和规避一些设计错误和问题。

由于电气专业的高压低压电盘，变压器等电气设备体型较大，电缆数量多，导致空间的占有量较大，这就要求设计时要充分考虑各专业间协调的工作。对我们电气专业来说也是一次艰难的挑战。

三 E-HOUSE电气生产设计要点

E-HOUSE电气生产设计在整体上来说，与常规船舶电气相比，无论在电气托架及支撑件，还是电气设备建模布置电缆接口都有很大区别。下面就Roof Deck变压器布置，室外区域电缆托架支撑建模，室内区域组合式电缆托架支撑建模，PIPE SLEEVE的设计，ZCT BOX的设计等方面展开讨论：

1. Roof Deck 变压器布置要点

在E-HOUSE屋顶通常布置变压器，5台低压/2台高压变压器。在面积有限的屋顶区域去布置变压器要充分考虑其位置合理性。设计的难点有：一是要预留电缆走线空间，通常每台变压器的进线较多，仅低压侧，一般就有10根3*240的电缆，也就是说电缆路径会占用很大空间；二是电缆托架不能阻挡变压器的倒运空间，每台变压器在坏掉的情况下都需要通道将变压器转移到吊机区，我们要保障这段运行是无障碍的；三是不能占用空调机和CO2室的空间，这两个专业设备也需要考虑其位置，又不能与变压器位置冲突。

2. 室外区域电缆托架支撑建模与图纸制作要点

常规船舶设计，电气专业的常用的电缆托架分为梯式托架和扁铁型托架，电缆托板与托架的支撑也是整体设计。而E-HOUSE的室外露天区域则不同，主干路径托架采用SS316L不锈钢连续的梯式托架，分支路径采用SS316L不锈钢连续的槽型托架，并且托架的支撑全为“C”CHANNEL或ANGLE BAR型材拼接的非标件。设计要点在于非标支撑件的建模与图纸制作，不能按以往的设计工作量衡量，在人力方面需要加大投入以保证设计进度。另外，有几方面关于托架支撑件的设计要求需要注意：一是水平方向托架相邻托架支撑间距不应超过2500mm，竖直方向托架相邻托架支撑间距不应超过1000mm；二是托架宽度超过300应选择 “C”CHANNEL作为支撑件型材，托架宽度小于300应选择ANGLE BAR作为支撑件型材；三是支撑件两侧要各预留75mm作为安装卡的位置。

3. 室内区域组合式电缆托架支撑建模与图纸制作要点

考虑到E-HOUSE内部电气设备数量多，种类繁杂，电缆的数量种类也非常多，在其内部的电缆托架设计除了满足电缆敷设需求外，还应满足设计变更导致电缆修改时的灵活变化——组合式电缆托架及支撑件。除焊接在天棚上的生根件采用焊接形式，其他支撑件及托架均为螺栓连接的组合形式。当有变更需求时，可进行支撑件的拆卸，调整变更，非常灵活。当然，采用这种托架形式在制作成本和设计难度方面都是很大的。这种托架支撑件可简单的理解成50*50和100*100的冲孔角钢分解成各种长度，用螺栓连接组合。形成能够架设电缆托架，通风管道，管路等的支撑结构。支撑件包括：生根件，支撑件，连接件，螺栓等附件。设计要点有如下几方面：一是生根点定位，E-HOUSE内部天棚要进行生根点焊接，或者利用主梁结构生根，生根点意味着要有竖向的支架下垂，那其下方要避开主干托架或管路以免干涉。二是支撑件的合理设置，采用组合支撑就不能向常规托架“一个托架四个腿”的设计方式，要尽可能的优化支撑合理设置，同时也要调整托架位置高度等参数，尽量减少支撑件的用量以节省成本。三是横向支撑两侧要留出100mm作为调整余量。四是支撑件的选型，是选用50*50还是选用100*100规格，要考虑所承受托架及管路的重量，当然也不可以过度设计。

图一 组合支撑件的实际组装图

图一可以看出组合支撑件的连接关系，生根件与竖向支撑连接，横向支撑与竖向支撑连接。托架放置在横向支撑上，连接件连接。

4. PIPE SLEEVE的设计要点

PIPE SLEEVE与电缆筒，MCT等电缆贯穿件在功能上一样，都属于电缆在穿过区域时使用的一种电缆器件，但其在防火IP等级方面要求更高。E-HOUSE内部有13.8和6.6KV两个高压电盘，电盘的高压电缆在进入电盘内部穿过甲板时，按要求使用PIPE SLEEVE作为贯穿件。如下图：

图二 PIPE SLEEVE 典型图

PIPE SLEEVE其组成为一段圆管端部配填料函。在电盘底部接线端甲板面开孔焊接，甲板下方至少外露450mm。电缆敷设时，从甲板底部通过填料函穿线接入设备内部。最后在电缆与管壁之间空隙填充密封胶。其设计难点及注意事项为：一是电盘每屏电缆数量及电缆型号要准确。电缆的根数意味着需要设置多少个PIPESLEEVE,电缆的型号决定着电缆的外径，相应的端部的填料函也要匹配。二是管径要与电缆外径匹配不能过大浪费空间，也不能过于紧密没办法注入密封胶；三是PIPE SLEEVE管段与填料函是分体采购的，这就要求管段末端攻丝要与对应的填料函匹配；四是每个PIPESLEEVE之间排列要保留焊接空间。

5. ZCT BOX的设计要点

ZCT称为零序电流保护，设计中用在6.6kv电盘的电缆进入电盘处。通常ZCT的设计可以直接与电盘集成在一起，但有时电盘的空间不满足要求，无法将ZCT放入，这就需要在甲板下方安装以结构形式的BOX用来放置ZCT。这个项工作的要点：一是电盘由很多屏分屏组成，每屏接入的电缆数量不同，需要区分，依据电缆数量选择ZCT型号；二是ZCT在BOX内部需要固定，由于BOX基本属于封闭式，当BOX安装在甲板下方后，需要预留门式安装维修孔洞；三是ZCT位置尽量避免与船体结构主梁冲突。

四 结束语

2020年11月13日，我司为日本MODEC公司改装的第10艘海上浮式生产储油卸油船（FPSO）MV30正式交付开航。而作为其上的E-HOUSE电气设计参与者，这让我感到无比自豪。虽然在设计过程中我们遇到了很多困难，但经过全体设计人的努力，最终顺利的完成E-HOUSE的设计任务。本文也是对整个设计过程中的要点总结，作为一种技术积累。

参考文献：

[1]ELECTRICAL INSTALLATION DETAILS，2018

[2]《船舶设计实用手册》（电气部分），国防工业出版社