吳 斐 文

（708研究所，上海 200011）

0 前 言

中國船級社(CCS)鋼質(zhì)海船入級規(guī)范即將出版2009年綜合文本(含2007/2008/2009修改通報)，現(xiàn)2009修改通報從2009年7月1日起生效。其中，原2006版中第4篇電氣裝置中的第2章船上電氣裝置中的第15節(jié)“電力推進裝置附加要求”[1]，已在2009版修改通報中改為第8篇其他補充規(guī)定中的第15章“電力推進船舶補充規(guī)定”[2]，并且在內(nèi)容上有了較大修改。

近幾年來，我國在電力推進船舶的設(shè)計建造上已有引人注目的發(fā)展，如果還基于 2006版中“電力推進裝置附加要求”的概念去設(shè)計建造電力推進船舶，勢必會造成不少返工。船舶電氣專業(yè)人士應緊跟規(guī)范修改的要求，做好電力推進船舶的相關(guān)工作。

1 主要的內(nèi)容修改

1.1 有關(guān)電力推進系統(tǒng)本身的規(guī)定

有關(guān)電力推進系統(tǒng)本身的規(guī)定集中在第8篇第15章“電力推進船舶的補充規(guī)定”中，下面按照電力推進系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，將新的修改規(guī)定作一些簡介。

1.1.1 動力裝置部分

15.2.1.5條新增“推進用發(fā)電機組原動機的動力管系應滿足第3篇第4章適用于主機的所有要求?！?/p>

15.2.11.2條新增“如具有2臺及以上推進用發(fā)電機組，且任一機組停止工作后船舶航速仍能達到100%設(shè)計航速時，則可僅滿足本規(guī)范第7篇中適用于輔柴油機、輔燃氣輪機和輔汽輪機的自動化監(jiān)測要求[3]?！?/p>

該規(guī)定第一次明確了推進發(fā)電機組柴油機的自動化監(jiān)測要求。原則上高于輔機，但有合理備用時，可放寬至輔機的同等要求。新增了推進發(fā)電機組柴油機專用的自動化監(jiān)測要求。

1.1.2 公共電站、配電板、功率管理裝置部分

15.2.1.7(2)條新增“在一臺發(fā)電機組不工作時，剩余的機組應能向所有重要設(shè)備和船舶常用設(shè)備供電，同時應維持有效推進，即應保證船舶航速不小于7kn或設(shè)計航速的一半，兩者中取大者。對于特殊情況，經(jīng)CCS同意可特別考慮。”

對維持有效推進，有了定量的衡準。

15.2.1.8條新增“主配電板匯流排的分段應采用斷路器連接，該斷路器應能切斷其安裝處可能產(chǎn)生的任何故障電流?！?/p>

明確了電力推進配電板匯流排的分段不能采用隔離開關(guān)連接。

15.2.3條新增“公共電站的功率管理系統(tǒng)”的功能內(nèi)容。

15.2.10.6條新增“……對于中性點接地系統(tǒng)，應采取措施以使推進系統(tǒng)接地故障時，接地電流一般不超過20A?！?/p>

由于大功率推進系統(tǒng)一般采用中壓電力系統(tǒng)供電，并且常為中性點接地系統(tǒng)，所以增加了相應的內(nèi)容。

15.2.10.8條新增“應在駕駛室和集控室對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的故障報警，發(fā)生該故障時系統(tǒng)自動進入故障安全運行模式。”

1.1.3 驅(qū)動裝置部分

15.2.1.6條新增“如果僅設(shè)置一臺由半導體變換器控制的推進電動機裝置，應配備一臺易于切換的備用變換器。作為替代方案，對于雙定子繞組電動機，可考慮每一定子繞組由一個變換器供電。”

15.2.2條新增“諧波”的相關(guān)內(nèi)容。

主要有：電氣裝置的設(shè)計應防止半導體變換器所產(chǎn)生的電磁干擾造成不良影響。對于電力推進配電板，總的電壓畸變應不超過10%。必要時，可安裝濾波器等。

15.2.10.14條新增對“對半導體變換器應提供下列保護措施”的相關(guān)內(nèi)容。

主要有：防止半導體變換器電源系統(tǒng)過電壓。防止正常工作期間半導體元件過載。短路保護。

15.2.5.8條新增“由半導體變換器變頻供電的交流推進電動機的定子繞組應能承受逆變器高頻開關(guān)作用引起的電壓變化率。”

15.2.5.9條新增“由半導體變換器供電的交流推進電動機應有措施限制軸電流的產(chǎn)生，防止軸承過早損壞?！?/p>

15.2.10.13條新增“對于1500kW及以上的推進電動機，應提供內(nèi)部短路的差動保護或類似保護功能。”

15.2.4.3條新增“在船舶操縱過程中，推進電機產(chǎn)生的再生功率應不會導致原動機超速保護動作停機，同時也不應引起系統(tǒng)危險性的過壓。必要時，應裝設(shè)制動電阻器，用來吸收多余的再生功率和降低推進電動機的旋轉(zhuǎn)速度?！?/p>

15.2.8.3條新增“推進系統(tǒng)主電纜（發(fā)電機和半導體變換器之間的連接電纜以及半導體變換器和推進電動機之間的連接電纜）的載流量選擇應考慮系統(tǒng)中諧波引起的附加發(fā)熱效應?！?/p>

1.1.4 控制裝置部分

15.2.7.1條新增“推進電機可在駕駛室或甲板上進行操縱控制，應設(shè)有就地控制對推進設(shè)備進行有效控制，就地控制應獨立于任何遙控或自動系統(tǒng)。若遙控系統(tǒng)失效，就地控制應能在盡可能短的時間內(nèi)投入操作?！?/p>

新規(guī)定用就地控制代替了機艙控制站。

15.2.7.7條新增“每個控制站應設(shè)有與操縱桿無關(guān)的應急停車設(shè)施。應急停車應與正常停車相獨立，并且每一個推進裝置的應急停車裝置是獨立的?！?/p>

15.2.7.8條新增“當發(fā)電機的可用功率不足以提供推進所需要功率時，控制系統(tǒng)應能限制推進功率。當限制功率時，應在控制站設(shè)有視覺指示?！?/p>

15.2.7.9條新增“推進控制系統(tǒng)在整個正常運行范圍內(nèi)應是穩(wěn)定的，且應能削弱因波浪作用引起的螺旋槳負載波動?？刂葡到y(tǒng)應確保在負載突卸時推進電動機不會產(chǎn)生危險的超速?！?/p>

15.2.7.10條新增“自動控制系統(tǒng)的故障不應導致下列情況”的相關(guān)內(nèi)容。

主要有：螺旋槳轉(zhuǎn)速和推進方向發(fā)生太大變化。電力系統(tǒng)供電完全中斷（即失電）。有效功率的波動，即不會引起發(fā)電機組起動或停機。

15.2.11.1條修改了各種控制站應設(shè)有的指示、顯示或報警的內(nèi)容，詳見表15.2.11.1。

1.1.5 吊艙推進器部分

15.2.12.3條新增吊艙推進器應具有的報警功能的相關(guān)內(nèi)容。

15.2.12.4條新增吊艙推進器各種傳感器應為雙套設(shè)置，互為備用的規(guī)定。

15.2.12.5條新增吊艙推進電動機應設(shè)有有效的冷卻系統(tǒng)，且有隨時可用的備用系統(tǒng)的規(guī)定。

15.2.12.6條新增吊艙推進器內(nèi)應設(shè)有2套獨立的自動艙底排水裝置的規(guī)定。

15.2.12.7條新增吊艙推進器連接螺栓和旋轉(zhuǎn)環(huán)的軸承應滿足適用的公認標準的要求。

15.2.13條新增吊艙推進器“冷卻和通風”的相關(guān)內(nèi)容。

1.1.6 新增“吊艙式推進裝置的結(jié)構(gòu)要求”相關(guān)內(nèi)容及結(jié)構(gòu)部件強度直接計算方法。

1.2 關(guān)于電力推進船舶審圖內(nèi)容的修改

在第4篇第1章1.1.3.1應將下列圖紙資料提交批準作了下列修改和增加：

1（19）取消了“⑤根據(jù)本篇第2章第15節(jié)要求作出的說明?！?/p>

1.1.3.1（20）條修改為“電力推進控制位置和控制站布置圖，包括控制臺面板圖；”

1.1.3.1（21）條新增“電力推進監(jiān)測和報警項目表；”

1.1.3.1（22）條新增“電力推進系統(tǒng)半導體變換器的布置，包括冷卻系統(tǒng)布置；”

1.1.3.1（23）條新增“電力推進船舶電力系統(tǒng)各主要節(jié)點（包括主配電板、分配電板等）的諧波畸變計算?！?/p>

1.3 其它規(guī)范內(nèi)容有關(guān)電力推進的規(guī)定

1.3.1 第8篇第14章“冗余推進系統(tǒng)”

該章是2009版新增加的內(nèi)容，船舶推進系統(tǒng)凡符合該章的規(guī)定，可申請具有冗余推進的入級附加標志，有PR-1、PR-2、PR-1S、PR-2S共4種。

該章所指的推進系統(tǒng)包括了電力推進系統(tǒng)。

該章定義的冗余是指規(guī)定的單一故障發(fā)生后，系統(tǒng)設(shè)計應至少保證有4種功能，包括了3級海況下不小于7kn航速和操舵能力；8級海況下保持位置和首向；保持船舶安全系統(tǒng)的有效性及保持船舶的可居住性。

冗余推進系統(tǒng)要求提交FMEA（失效模式與影響分析）報告及試驗計劃送審，并應具有操作手冊提交備查。從這一規(guī)定來看，與動力定位DP2及DP3設(shè)備等級及入級附加標志的要求是一致的。對于FMEA報告內(nèi)容的要求比第8篇第11章“動力定位系統(tǒng)”中還要詳細，因此也可供動力定位船舶作參考。

1.3.2 第8篇第17章“客船補充規(guī)定”

該章是2009版新增內(nèi)容，規(guī)定為2010年1月1日以后建造的，船長為120m及以上或具有3個以上主豎區(qū)的國際航行客船需作推進和操舵的定性故障分析。

該章對于使用2套獨立的推進和操舵措施來滿足SOLAS公約（國際海上人命安全公約）中能安全返港的船舶提出了要求，需提供在任何處所失火或浸水時，所有設(shè)備和系統(tǒng)將產(chǎn)生的可能影響推進和操舵有效性的故障信息和提供解決上述所列故障的措施。如未能滿足安全返港要求，則要求對單一設(shè)備故障以及任一處所失火提供相關(guān)信息和可能的解決措施。

由于其規(guī)定的設(shè)備和系統(tǒng)中也包含了電力推進系統(tǒng)，所以同樣應予以重視。這個定性故障分析實質(zhì)上類同于FMEA分析，并要求在船舶詳細設(shè)計之前提交送審。

2 對“電力推進系統(tǒng)”規(guī)范修改的體會

2.1 體現(xiàn)了電力推進在船舶推進中的重要地位并強化了要求

電力推進船舶從進入21世紀以來獲得了飛快的發(fā)展，電力推進系統(tǒng)的性能作用已不能局限于船舶電氣裝置這個小范圍內(nèi)。這是船舶推進型式的一個重大變革，具有更深遠的技術(shù)經(jīng)濟意義。動力裝置不再有主機和輔機之分，一個綜合電力系統(tǒng)的稱呼概括了全船的動力特征。電力推進提升了船舶推進性能已眾所周知，豪華旅游船的應用更為典型。

一個大功率電力系統(tǒng)的存在，引發(fā)了民用到軍用的多種用途船舶開發(fā)。民用的海洋工程鉆井、采油、起重、打撈、鋪管、布纜、挖泥作業(yè)到軍用的高能武器如激光炮、電磁炮、電熱化學炮等都是大功率電力系統(tǒng)的用戶。英、美已在23型護衛(wèi)艦和DD21驅(qū)逐艦上開始實施全電力戰(zhàn)艦的計劃。綜合電力系統(tǒng)IPS、綜合全電力推進IFEP和全電氣艦船AES這些新型的專門名詞的核心就是電力推進。

2.2 反映了應用變頻器的電力推進系統(tǒng)的特點

電力推進系統(tǒng)的核心問題是采用何種類型的調(diào)速系統(tǒng)。目前以采用交流變頻器的交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展最快，日趨成熟，顯示出了其不可比擬的許多優(yōu)點，并在眾多的船舶電力推進系統(tǒng)中得到成功應用。

變頻器的不同類型及不同電路型式對系統(tǒng)的性能影響很大，規(guī)范中增加了很多針對變頻器應用所產(chǎn)生的不同影響的要求，非常必要。特別是對于“諧波”的規(guī)定。符合國際上主要船級社規(guī)范的相應要求是合理的。

2.3 明確了一些較重要的問題的規(guī)定

例如有關(guān)動力裝置原動機的監(jiān)測要求過去不明確且無據(jù)可依，現(xiàn)在明確了；公共電站在一臺發(fā)電機不工作時，對維持有效推進有了定量的衡準；用就地控制站代替機艙控制站等。同時對吊艙推進器有了更多規(guī)定。

[1] CCS.鋼質(zhì)海船入級規(guī)范[S].第4篇電氣裝置.2006.

[2] CCS.鋼質(zhì)海船入級規(guī)范[S].第8篇其他補充規(guī)定.2009.

[3] CCS.鋼質(zhì)海船入級規(guī)范[S].第7篇自動控制與遙控.2009.