LR和CCS平臺入級規(guī)范中電氣設計的差異分析

(大連船舶工程技術研究中心有限公司，遼寧 大連 116021)

目前，海上平臺電氣設計可參考的常用標準有：IEC(國際電工委員會)的相關規(guī)范、ISO(國際標準化組織)的相關規(guī)范、IMO MODU CODE《國際海事組織平臺規(guī)則》、IMO FSS CODE《消防安全系統(tǒng)規(guī)則》、MSC(海事安全委員會)的通函要求、SOLAS《海上人命安全公約》、各船級社規(guī)范和中國國家標準等?！禦ules and Regulations for the Classification of Offshore Units》(以下簡稱ROU)是英國勞埃德船級社(LR)在2018年針對海上平臺發(fā)布的入級規(guī)范[1]?！逗Ｉ弦苿悠脚_入級規(guī)范則》(以下簡稱《入級規(guī)范》)是中國船級社(CCS)移動平臺入級的規(guī)范[2]。2部規(guī)范對電氣部分的要求不盡相同，其中ROU經(jīng)常引用IEC和LR船舶規(guī)范的相關條款，因此，需要將這3部規(guī)范放在一起對比分析，這些細節(jié)在設計時應特別注意，以免在后期修改造成不必要的經(jīng)濟損失。

1 規(guī)范差異對比

通過對比ROU和《入級規(guī)范》，對電氣部分要求的差異對比見表1。

2 要點分析

2.1 遙控升降系統(tǒng)的監(jiān)控和通信

1)《入級規(guī)范》要求操作站與各樁腿之間要配備雙向通信設備。

2)《入級規(guī)范》對于可遙控升降系統(tǒng)的監(jiān)控要求更高，常規(guī)做法是在各樁腿尺度線處配置攝像頭送入閉路電視系統(tǒng)，遠程控制站通過攝像頭觀察各樁腿上升高度。

2.2 接地與電氣連續(xù)性

1)2個規(guī)范對接地螺柱直徑要求不同，ROU要求接地螺柱的最小直徑是6 mm。

2)ROU引用IEC61892-6[3]要求電纜托架保持電氣連續(xù)性，一般通過托架連接片或接地線實現(xiàn)，見圖1。

圖1 電纜托架連接片

2.3 危險區(qū)域中的電纜選型

1)ROU要求在危險區(qū)域敷設的電纜應有礦物絕緣銅護套或金屬鎧裝層、編織層，而《入級規(guī)范》在要求金屬鎧裝的同時進一步提出了非金屬不透性護套的要求。

2)《入級規(guī)范》要求在危險區(qū)域中敷設的電力和照明系統(tǒng)的電纜最小截面積為1.5 mm2。

2.4 配電板維護空間

應注意的是，當配電板含有可抽設備時，ROU要求的空間是完全抽出設備后的。

2.5 插座安全

1)2部規(guī)范對于額定電流大于16 A的交流插座均要求有聯(lián)鎖?？紤]到直流電也可能對人造成傷害，《入級規(guī)范》對額定電流大于10 A的直流插座也有聯(lián)鎖的要求。

表1 ROU與入級規(guī)范條款差異對比

續(xù)表1

續(xù)表1

2)ROU引用IEC61892-2[4]要求手提燈和小家電插座配有漏電保護裝置，既可以在回路開關上設置，也可以在插座中增加。

2.6 電控柴油機電的電源

出于對系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮，《入級規(guī)范》要求電控柴油機的電控系統(tǒng)由2套獨立電源經(jīng)2條獨立線路供電。

2.7 電機的保護

1)2部規(guī)范對額定功率超過0.5 kW的電機都要求設有過載和短路保護，但連續(xù)工作的電機保護電流范圍不同。

2)ROU引用IEC61892-2要求1 kW以上的電機需要欠壓保護或欠壓釋放，《入級規(guī)范》則對0.5 kW以上的電機有此要求。

3)ROU引用IEC61892-2對于重要設備電機，如消防泵電機，報警裝置可以替代過載保護。

2.8 照明

1)ROU引用IEC61892-2要求應急照明分電箱、逃生照明分電箱應有遠程脫口報警并顯示在人員工作的區(qū)域。

2)ROU引用的IEC61892-2中有正常照明、應急照明和逃生照明的照度要求，設計應與船級社確認是否需要送審照度計算文件，如果需要可以委托燈具廠家進行計算。

2.9 電流計算校正系數(shù)

1)2部規(guī)范對周圍無空氣自由循環(huán)的6根以上電纜束的電流校正系數(shù)均規(guī)定為0.85，考慮到電力和信號電纜工作原理不同，ROU明確信號電纜不受限制。

2)《入級規(guī)范》要求電纜束不宜超過2層，設計電纜托架寬度時應該留有足夠的余量。

2.10 限制火焰蔓延

雖然2部規(guī)范都沒有禁止使用單根滯燃型電纜，但是這種電纜要滿足相關要求實際上工作量很大且難以完全實現(xiàn)，根據(jù)經(jīng)驗，建議全部選用滿足IEC60332-3-22(A類)的成束滯燃型電纜[5]。

2.11 電纜敷設間距

1)動力和控制電纜一般不應同一束敷設。

2)ROU引用IEC61892-6要求不同類型電纜敷設在同一托架上應安裝同材質的分隔板，這項要求非常高且難以實現(xiàn)，建議不同類型的電纜分托架或分層敷設。

3)《入級規(guī)范》明確高壓電纜不應與額定電壓1 kV以下的電纜安裝在同一電纜托架上。

2.12 電纜托架空間

ROU引用IEC61892-6要求水平布置電纜托架托板之間的距離和從電纜托架到天花頂?shù)淖杂煽臻g至少應有300 mm，這項要求加大了綜合布置難度，設計時需要特別注意，如個別位置無法達到要求，應與現(xiàn)場驗船師溝通。

2.13 設備電纜進線

1)ROU引用IEC61892-6禁止室外或清洗區(qū)的設備采用電纜上進線形式。

2)ROU引用IEC61892-6對填料函材質的要求見表2，普通設備的填料函建議全部采用黃銅/不銹鋼材質，鋁外殼設備填料函采用不銹鋼/鍍銅的鎳材質。

表2 外殼對應填料函類型

注：僅應使用耐海水的鋁；鎧裝電纜不應使用塑料填料函；防爆設備填料函要求見IEC61892-7[6]；電纜填料函中不使用覆蓋物及類似的材料。

2.14 短路電動力

考慮到大電流單芯電纜短路時，特別是沖擊電流流過的瞬間，產(chǎn)生的電動力很大，可能導致導體變形或破壞電氣設備。ROU引用IEC61892-6要求有短路威脅的單芯電纜應使用3葉形電纜夾固定，電纜夾的距離應由制造商根據(jù)短路電流等級計算確定，3葉形電纜夾見圖2，《入級規(guī)范》中沒有該要求。

圖2 3葉形電纜夾

2.15 電纜托架材質

ROU引用IEC61892-6要求室外的電纜托架材質為AISI316不銹鋼，需要注意的是托架撐腿和保護罩的材料應保持一致，《入級規(guī)范》對材質沒有要求。

2.16 冷藏處所中的電纜

《入級規(guī)范》中對冷藏處所的電纜敷設有詳細的要求，電纜進入冷庫的節(jié)點建議采用組合不銹鋼填料函板，見圖3、4。

圖3 冷庫組合不銹鋼填料函板

圖4 電纜進入冷庫節(jié)點

2.17 火災探測系統(tǒng)聯(lián)動

ROU雖然沒有明確要求火災探測系統(tǒng)自動聯(lián)動關斷系統(tǒng)，但是建議根據(jù)平臺的用途和工作區(qū)域與審圖中心確認該功能是否需要。

2.18 危險區(qū)開口的要求

2部規(guī)范均要求相鄰的不同級別危險區(qū)之間的門需要氣密、由低到高危險區(qū)的通風以及通風失敗會發(fā)出遠程報警，但區(qū)別在于ROU把報警設置在有人值班的控制站而《入級規(guī)范》則要求是有人值班的操縱臺。另外ROU要求安全區(qū)對2類危險區(qū)也需要保持50 Pa正壓，《入級規(guī)范》則只要求有流動通風。

2.19 有毒/可燃氣體探測器

1)ROU要求所有安全處所的進氣口需配置2種氣體探頭，并且在一定濃度能夠啟動相關的關閉動作。危險處所不要求配置。

2)《入級規(guī)范》要求所有生活區(qū)的進氣口需配置2種氣體探頭，并且危險艙室及相鄰的非危險艙室也有一定的要求安裝要求?！度爰壱?guī)范》沒有要求氣體探測器啟動關斷系統(tǒng)。

2.20 應急切斷后保持操作的設備

1)ROU引用IMO MODU CODE和IEC61892-7要求鉆井平臺的以下設備在應急切斷后仍能工作并滿足1類危險區(qū)的防爆要求。

①IMO MODU CODE要求0.5 h的應急照明[7]。

②放噴器控制系統(tǒng)。

③通用報警系統(tǒng)。

④公共廣播系統(tǒng)。

⑤由電池供電的無線電裝置。

⑥火災/氣體探測以及它們的報警系統(tǒng)。

2)《入級規(guī)范》要求鉆井平臺在開敞區(qū)不關斷的設備需要滿足2類危險區(qū)的防爆要求。

2.21 應急切斷系統(tǒng)架構

1)秉承越簡單越可靠的原則，2部規(guī)范都指出應急切斷系統(tǒng)的邏輯和架構盡可能簡單，出于成本和安全的考慮，建議應急切斷系統(tǒng)采用硬線繼電器架構。

2)若應急切斷系統(tǒng)使用可編程電子元件(如PLC)構成，ROU引用IEC61508-2[8]要求滿足其中有關安全完整性等級(SIL)的要求。根據(jù)IEC61508-2標準，安全完整性是指安全相關的系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下，成功實現(xiàn)所需安全功能的概率，以及安全功能能夠有效執(zhí)行的能力。而安全完整性等級(SIL)則用于衡量這種能力的大小。SIL等級的確定或評估以風險作為度量標準。SIL等級根據(jù)“平均要求失效概率”(PFDavg)的值分為4個離散的等級，見表3。根據(jù)平臺設計經(jīng)驗，勞埃德船級社對于可編程電子元件構成的ESD系統(tǒng)的要求至少是SIL-2。

表3 SIL等級與PFDavg對應關系

3)《入級規(guī)范》沒有關于SIL等級的要求，只需要進行故障安全分析并使主管機構滿意。