船舶电气图纸常见问题分析

船舶电气图纸常见问题分析 高利平 周 洋 摘 要 船舶电气图纸的质量虽然有了较大提高,但是有些船电图纸规格不符合国际标准,技术差误也时有发 生,现列举其中普遍存在的问题进行分析,并提出解决方法。 关键词 电气图纸 标准 技术 近20年来,作者参加了上百艘船舶的建造和检 验,接触了国内外多家设计部门和设备供应厂商提 供的电气图纸。从总体上来说,船电图纸的质量近 年来有所提高,但不足之处依然存在,其中普遍存在 的问题可归纳为2大类。 1 图纸规格不符合国际标准 早在1987年,我国就发出 在全国电气领域全 面推行电气制图和图形符号国家标准的通知,经过 2年的新旧标准交替过度期,1990年开始全面贯彻 执行电气制图新标准。我国电气图形符号和电气制 图的国家标准采用了IEC有关标准的全部内容和全 部规则,电气绘图和编制技术文件所采用的项目代 号标准也采用了IEC提出的国际通行规则,电气图 中的文字符号一律按国际标准采用拉丁字母。说明 我国电气制图的国家标准 (G B 标准 ) , 已经完全和国 际标准 (IEC 标准)接轨,这对开展国内外经济技术 交流和打造世界工厂,都有十分重要的意义。 贯彻实施电气制图新标准10多年来,成绩很 大,问题尚存,主要有以下几个方面。 1. 1 图纸幅面和格式不规则 有一些图纸的尺寸不符合标准尺寸和规定的格 式,甚至没有标题栏和图幅分区,既不便于阅读又不 便于装订。 G B和IEC标准对图纸幅面的规定是统一的。 电气图纸的幅面有2种尺寸系列,1种是基本幅面 系列,即A0、A1、A2、A3、A4。另1种是加长幅面尺 寸系列,即A33、A34、A43、A44、A45。图 纸幅面的大小,应按照所设计的内容规模和复杂程 度而定,同时要考虑到计算机辅助设计、 打印、 装订、 保管等方面的要求。 缺少标题栏。标题栏中有图名、 图号、 设计阶 作者介绍:高利平,周洋现工作于江苏省镇江船厂有限责任公司。 收稿日期:2004 - 09 - 12 段、 页次、 设计人员和时间等内容,如果省略标题栏 或者在1册几十页的图纸中仅在首页有标题栏,而 其它各页仅有页次而无图号和图名,很容易发生差 错。G B和IEC标准规定,标题栏设在图纸的右下 方,对A4幅面的图纸,也可将标题栏设在图纸的底 部。标题栏中的文字方向即为阅图的方向,图纸中 的符号、 标注、 附加说明、 明细表等,都应当和标题栏 方向一致。 没有图幅分区。图幅分区对快速而完整地阅图 很有作用。G B和IEC标准规定的分区方法,是将图 纸的竖边和横边各均分成若干偶数的等分,每个等 分的长度不大于75mm、 不小于25mm。竖边的等分 称为行,横边的等分称为列。行和列的编号从图纸 的左上角开始,行用大写的拉丁字母从上而下编号, 列用阿拉伯数字从左至右编号,行的字母加上列的 数字即成为分区。例如D行第6列,称为D6区。 1. 2 图纸和字体不符合要求 在电气图中有1次线和2次线之分。但在一些 图纸中,1次线和2次线的粗细相同,不易区分。有 些图纸中图线间距和字体太小,在施工现场很难看 清楚。 G B和IEC标准规定图线宽度最细为0. 25mm , 按2倍递增,最宽到1.4mm。 G B和IEC标准规定,在电气图中的字母和数字 用直体或斜体,字号高度分为20、14、10、7、5、3. 5、2. 5mm共7种规格。 1. 3 图形符号不符合规定 电气图形符号是电气技术领域的通用工程语 言。既然国际上已有统一标准,因此无论是国内外 设计部门还是设备供应厂商,都理应执行。可是在 一些电气图纸中,仍旧存在着不遵守国际统一电气 图形符号规定的现象,现举几个常见的例子。 1将电流互感器和电压互感器绘制成2个电感 器。G B和IEC标准统一规定了电流互感器和电压 互感器各自的图形符号,分别见图 1(a) 和(b)所示。 22 JS 2004 - 5 - 09 江苏船舶 JIANGSU SHIP 第 21卷 第5期 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 电感器的图形符号,G B标准为图 1 (c) 所示,IEC标 准为图 1(d) 所示。 图1 电流互感器、 电压互感器、 电感器的图形符号 在有些电气图中,如图 1(e) 那样,将2只IEC标 准的电感器图形组合成1只电流互感器或电压互感 器。虽然在阅图时,从全图出发能看出图 1(e) 所代 表的设备,但是若在图中有电感器、 变压器、 电机绕 组等类似的图形符号时,容易使读者模糊。 2断路器的图形符号画法各异。G B和IEC标 准的断路器图形符号完全相同,如图 2(a) 所示。但 是在电气图纸中,常见到如图 2 (b) 、(c)、(d)、(e)、 (f)等各种符号来代表断路器,容易造成混淆。 图2 断路器的正、 误图形符号 3隔离开关和开关的一般符号或动合(常开)触 点符号等同使用。G B和IEC标准的隔离开关图形 符号完全相同,见图 3(a) 所示。但在许多电气图纸 中不采用这个图形符号,而是用G B和IEC标准规 定的开关一般符号和动合(常开)触点的符号替代, 如图 3(b) 、(c)所示。 图3 隔离开关和开关一般符号 看起来,如此替代并无多大影响。但是,隔离开 关和一般开关(例如组合开关或动合触点)的使用范 围是不同的,如同不应将隔离开关的图形符号用来 当接触器或继电器的常开触点。 1. 4 注释和标志不详 在有些图纸中,只见图形符号,不见必要的注 释,使读图时得不到应有的信息。 G B和IEC标准规定,注释和标志可直接放在图 形之中或标在图形附近。例如在变压器内注上绕组 接法,在图形附近注上主要技术数据,如图 4 (a) 所 示。 G B和IEC标准对标注技术参数的位置也有规 定。当连接线垂直绘制时,技术参数应注在项目代 号的下方。如图 4 (a) 将变压器主要参数注在项目 代号下方。当连接线水平绘制时,技术参数应注在 图形符号的下方,如图 4(b) 将指示灯颜色注在图形 下方。如果元器件较多,不便在图形符号附近标注, 也可以只标注项目代号,用元器件明细表的形式将 注释放在图纸的其它位置。 图4 技术参数标准位置示意图 电气元件在图上的位置和中断线可用图幅分区 法进行表示。例如在与接触器或继电器线圈图形符 号相垂直的下方,绘制其动合、 动断触点并标注上线 号,再标注分区。如果该触点在本页图纸的C行第 5列,则在该触点附近标注C5 ;如果该触点在同图号 的第8页A行第4列,则应标注8/ A4。如果该触点 在另1张图号为VZ J - 89 - 08图纸的第3页B行第 2列,则应标注VZ J89 - 08/ 3/B2。图中如有线路在 同1页不便绘制,或应与另1页的线路相连接,也可 用图幅分区法进行标注。 1. 5 图纸的构成不齐全 船电图纸目前普遍由设计部门绘制1、2次系统 图,由产品供应厂商提供电路图(即原理图)给需方 确认。其中一些较简单的图纸,很容易一目了然。 但有些较为复杂的电气控制图,需要了解清楚设计 思想,才能理解其流程和功能。在这方面,许多国外 供应厂商做得比较好,除了提供电气系统框图、 电路 图、 端子接线图之外,同时提供功能表图,例如流程 图、 梯形图、 功能方框图等,进行时序功能元件的图 形表达。 按G B和IEC标准要求,对控制系统应当提供 功能表图。这对验收设备、 调试提交都十分有利。 如果由设计部门在提供系统框图的同时,也提供功 能表图,这对设备供应厂商进行产品设计和相关专 ?船舶电气 ?高利平等 船舶电气图纸常见问题分析 23 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 业之间进行技术交流会十分有用。 1. 6 图纸中缺少中英文对照 在出口船的规格书中,普遍要求提供英文版的 技术文件,这是否表示设计部门和产品供应厂商提 供给船厂的图纸资料等技术文件也都是单一的英文 版呢?作者建议,图纸、 资料等技术文件,包括合同、 协议等,应当采用中英文对照的版本,目的是为了防 止理解上的差异而造成损失。 2 图纸上存在技术性差误 一套完整、 正确的电气图纸,不但要求制图规格 符合国际标准,而且要求不出现技术性差误。但是 不少电气图纸在一些技术问题上存在差误,现将普 遍出现的问题列举如下。 2. 1 断路器的参数选择不当 断路器选择的基础是额定电流和接通/分断能 力,同时要按负荷特性选择保护功能。 现举几个常见的典型。 1操舵装置电力电路上的断路器。往往由于错 误的理解,许多电气图上将操舵装置电力电路的断 路器额定的电流选择得比电动机额定电流大几十倍 甚至大百倍以上,潜在危险很大。SOLAS公约规定, “应仅对操舵装置控制供电线路设有短路保护”,“应 设有短路保护和过载报警 ”(SOLAS公约第 - 1章C部分第29、30条)。LR规范要求操舵装置的 “每套主、 辅电动机线路都应配有短路保护和过载报 警, 保护装置应在不低于2倍电动机或被保护 线路的全负荷电流时动作,且在电动机正常加速过 程中允许超额定电流通过” (LR 规范第5分册第19 章第5节)。BV规范对操舵装置的电路保护描述 是,“对电动或电动液压的主和辅操舵装置的每一电 力电路均应设短路保护”,“对过电流(例如通过热继 电器 ) , 包括起动电流的保护(如对电力电路设有 ) , 不应小于电动机或所保护电路之满载电流的2倍, 且应设置允许通过适当的起动电流”,“断路器的瞬 时短路脱扣应整定在不大于驱动电动机额定电流之 15倍的值上” (BV 规范C篇第1章第11节)。从规 范的描述,可以理解为操舵装置的电力电路应设短 路保护。当采用断路器进行短路保护时,其瞬时整 定值最小应能满足电动机起动电流的要求,最大应 在电动机额定电流的15倍之下,而过载报警整定值 应不小于电动机额定电流的2倍。作者认为,操舵 装置电力电路的断路器保护动作电流可按电动机额 定电流的615倍整定,比较符合规范要求,绝不是 越大越好。 2变压器原边的断路器。LR规范要求 “变压器 的原边电路应设有断路器或熔断器作短路保护。此 外,还应在原边或副边电路设过载保护” (LR 规范第 2章第6节)。BV规范要求 “应采用多极断路器或 开关和熔断器对电力变压器的初级绕组进行短路和 过载保护。如过载保护设置在副边或当实际的总负 载未达到变压器的额定功率时,则原边的过载保护 可以免除” (BV 规范C篇第2章第3节)。由此可 见,对变压器应当采用短路保护和过载保护。但在 许多电气图纸中,都忽视了过载保护,而且短路保护 也选择不当。 作者认为,在变压器原边采用带短路和过载保 护的断路器比较合适也比较方便,其短路瞬时动作 值可按变压器副边供电线路的最大短路电流计算值 来进行整定,并应保证和变压器的馈电线路之间具 有选择性。过载保护可按变压器原边额定电流的 1.251.5倍进行整定。 3上、 下2级的断路器。船电系统中的断路器 大多为上、 下2级,例如主配电板上的馈电断路器为 上1级,各分电箱或起动箱的断路器为下1级。规 范要求上、 下级保护要相互协调有选择性。当保护 切除故障设备时,应保证无故障设备继续使用。由 于主配电板和分电箱、 起动箱不一定是同1厂家提 供,加之设计者的疏漏,对上、 下级断路器的选择不 当,造成保护不协调,失去了选择性,不能保证供电 的连续性和工作的连续性。 在选配断路器时,不仅要考虑到负荷额定电流、 额定短路闭合容量和分断容量,还要对断路器短路 瞬时电流的倍数和动作时限予以选择,且考虑协调 性。在发生故障时,担当主保护的(一般是后1级) 应及时动作,只有在主保护拒动的情况下后备保护 (通常指前1级)才动作。当然,也不应当将后备保 护短路瞬动值整定得过大,以免失去对馈电线路的 保护。 2. 2 电缆型号规格选择不当 对电缆的选型,在造船技术规格书中一般会有 原则性的要求,但在选用时经常只考虑电缆连续工 作的载流量,忽视其它因素,使电缆选配得不合理。 1截面过大。最常见的是星/角启动器的电缆 配线,由于三角接法时线电流是相电流的3倍,应当 是进线截面大于出线截面。如果等同,往往发生启 动器至电机的线穿不进填料函。(下转第43页) 24 ?船舶电气 ?高利平等 船舶电气图纸常见问题分析 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 果在内河的推广应用,成效显著,技术水平上了1个 新的台阶。但是,近10年来,内河船舶科技的投入 和研发太少,缺乏技术储备,其中也包括各种新船型 的设计规范、 规则尚不完备。 造成设计技术落后很重要的原因之一是没有建 立规范的设计准入制度,因此,随便什么单位和个人 都可以设计内河船舶的现象必须制止。尽管有些 省、 市早已实施船舶设计管理分级制度,但由于个别 地方把关不严,造成了事与愿违的后果。另外,设计 软件缺乏或无力配置,设计部门和船厂设计软件系 统衔接还没有起步,人才缺乏,尤其是技术带头人缺 乏,在内河造船业领域更为突出。 4 加大船型标准化制定和贯彻力度 多年来,内河船舶技术状态一直处于船型复杂、 平均吨位小、 技术水平低、 经济效益差的状态。加大 内河船舶标准化制定和贯彻力度,是改变这种面貌, 提高内河造船业科研和设计水平的有效办法之一, 也是保持内河造船业发展的重要手段之一,具有深 远的意义。我国自20世纪70年代中期直至 “八五” 期间,曾经4次对全国的内河运输船舶进行简优工 作,取得了明显的效果。在船型标准化方面也做了 大量工作。目前公布的船型标准有 “长江水系分节 驳系列” 、“江海船型尺度系列” 、“三峡坝区过坝货船 (队)尺度系列” 等G B/ T标准和 “内河货运船舶船型 尺度系列(普通货船、 集装箱船、 驳船)” 、“长江中、 下 游推船船型系列 (220 882kW)” 等JT/ T标准。公布 的标准已有相当的数量,涵盖的范围也比较广泛。 但执行的力度不够,有标准弃而不用,随意造船,没 有强制性推行措施,是导致船型盲目发展的重要原 因。交通部对船型标准化工作高度重视,拟定了 2010年在长江、 珠江三角洲地区以及其他重要水域 基本实现船型标准化,2020年全国内河运输船舶基 本实现标准化的战略目标。已公布的京杭运河船舶 标准系列船型有100t、200t、300t、500t、1 000t级货船, 以及1 000t、1 500t、2 000t级分节驳顶推运输船队, 27TEU、60TEU集装箱船。优秀船型比选工作也正在 进行。川江库区40/ 50/ 60车汽车滚船型、 长江集装 箱船型的标准化船型设计工作也已开始。这次,交 通部采取了与往常不同的方式来加大推行力度,标 准船型设计的 “知识产权” 由交通部买断,再由其组 织航运企业订造标准船。这一重大举措,将为船舶 朝着 “安全、 环保、 经济、 美观” 的方向发展起重要作 用。 作者认为,在制定船型标准时,应根据具体条 件,考虑安全、 经济、 环保、 节约能源等诸方面,进行 综合的技术经济分析论证后,才能作出决定。标准 应由具备一定设计制造经验的、 技术水平较高的科 技人员来进行编制,确保供