船舶机械设备中电气防护设计及应用

船舶机械设备中电气防护设计及应用

刘林胜

身份证号：430521197508224496

摘要：

船舶在建造的过程中由于电气设备空置时间比较长，所以很容易被舱室的恶劣环境所影响，进而被损坏。另外，电气的安装及使用一旦不当也很容易引起一系列不良事件，造成直接或间接的伤害，由此可见电气设备防护的重要性。

关键词：船舶;机械设备;电气防护;

船舶在建造时，为保证一般施工进度，电气设备应尽快放入船舱内，从设备引入船舱到开始系泊试验应有一段时间。此时设备处于比较恶劣的环境中，如潮湿、烟雾等，一旦防护不当，就会缩短寿命，甚至直接导致设备报废。

1 电气设备防护的必要性

1）电气设备数量多。现代舰船搭载了动力、电力、作战、船保、航保等多个子系统。在装备集约化、智能化发展的进程中，大量的电气设备替代了传统的机械设备。目前以常规驱逐舰为例，其吨位已达6 000 t，各类控制台、指挥台、配电柜、遥控箱等设备多达上万台（套）。

2）电气设备精密元器件多。现代舰船作为大型武器平台，布置有反潜、对空、对舰、对岸、反导等各类武器装备，如：声纳、雷达、导弹等。各类武器装备的计算、控制单元科技含量高、电子元器件集成度高，功能繁多，结构复杂。

3）电气设备价值高。舰船设备由于选材好、功能多、精度高、专用性强，因此设备价值远比民用船舶设备价值昂贵。

4）舱室空间狭小，设备集中程度高。相对民船来说，舰船功能复杂、设备繁多，由于舱室内部空间狭小，存在对设备尺寸、重量总体控制的要求，致使设备集中程度高。而且舰船在水密、防火、防爆等方面存在特殊要求，故电气设备所处的舱室空间结构也更加复杂。

2 船舶建造电气设备影响因素

2.1 工业废气

在船舶设备建造以及实施环节上，工业废气物质中的SO2物质以及NO物质对于电气设备和仪器的危害和风险性相对较大，其中SO2物质在工业城市基础建设背景下的大气物质普遍存在，而NO物质则主要在设备和材料之间的焊接流程中产生。以上2种废气物质对我国现有工业环境和市面电气设备内部结构以及常见材料有不同程度的腐蚀性，比如碳钢物质、不锈钢物质、铜锌银物质多种金属材料。而在一定条件和环境下，SO2物质可以与铜物质进行内部成分酸化反应，进而生成碱式硫酸铜物质。除此之外，NO物质经过一系列化学反应之后，则可以生成HNO3物质，同时由于HNO3物质自身具备较高的氧化性能和化学酸性，同样可对铜物质产生较高的腐蚀性。同时对于碳钢物质来说，由于该物质的化学性能和基础稳定性比铜物质更低，所以在自然环境中，比铜物质所产生的腐蚀水平相对更重，根据现阶段工业废气成分现状进一步开展研究，零部件在潮湿环境下所产生的工业废气对金属的腐蚀不断增加。

2.2 设备环境

船舶制造环节上，如果空气的基础湿度不断提升，水分会在电气设备停止运转后，在设备表面结构凝结成水珠，由此导致设备以及制造材料的腐蚀性能和基础绝缘性能不断降低。除此之外，由于船舶在潮湿空气环境下不断提升霉菌物质的面积增加，导致该物质在绝缘材料和船舶表面附着，材料绝缘性能下降。

2.3 工业粉尘

船舶生产环节上无法避免会产生工业粉尘物质，同时零部件在打磨、焊接过程中所产生的粉尘物质一般为金属性粉尘，因此以上粉尘物质普遍具备一定电力引导性能，同时电气设备内部结构产生沉降之后，会不断降低电器设备之间的距离，进而打破了电气设备内部的绝缘性和基础强度。

3 船舶电气生产设计要点

3.1 设备基座的安装图纸

1）设备的安装不能阻碍其他相邻设备的操作及维修，同时对通道也不能产生任何影响。

2）电气设备不应安装在靠近油箱壁等外表面。如需安装，必须在物体底座的拐角和舱壁之间安装垫片。

3）当设备位于侧面时，安装角不能直接焊接到船体外壳上，但可以将船体纵骨之间的焊接角视为一个支点。

4）设备放置在过道时，必须考虑到移动的问题，在正常磨焊工作的基础上，支撑腿可以尽量短。

5）对于壁挂式设备，应根据其实际重量选择底座：5 kg以下的设备可以选择小底座，5 kg以上的设备可以选择中型底座。根据设备重量和不同形状选择不同的底座形状，以确保强度和美观。

6）如果要避免密封板舱内的密封板损坏，可以将底座安装到密封板上，用不粘螺母密封安装孔，连接固定密封板外的设备。

3.2 电缆导架的安装图

1）电缆导架之间间距不能高于300 mm。

2）丁字路口电缆导架的布置，交叉处需要留出100 mm。

3）穿过电缆线路时，容易受到机械损伤，或穿过防爆区时，需要将电缆敷设在管道内，电缆的穿透系数不能超过40%。

3.3 电缆开孔图

电缆必须穿过船体结构，以便正确布置电缆并利用驾驶室空间。横梁是保证船体结构强度的最重要元素，因此对横梁上的开孔提出了很高的要求。

户外设备的电缆孔还要考虑底座的形状和电缆进线的空间，如果空间较窄，在防火防水条件下可穿入200 mm，或特殊穿入150 mm，因此可以使用。

3.4 电气设备接地

电气设备接地需要使用专用的接地导体接地，也可以把箱子底脚与船体永久性钢制构件与船体相焊接的底座、支架进行连接。接地线的长度尽可能短，严禁使用裸线，需要使用两端皆由电缆冷压接头的专用接地导体。使用砂纸及锉刀消除设备接地点和接地柱等家出面的油污等，不仅要将金属光泽暴露出来更要保证平整度；垫总厚度>0.5 mm，要大过设备底脚接触面积的锡箔片，通过锡箔片发挥出增加接触面积的作用等；分别用平垫圈、弹簧垫圈或者锁紧螺母进行紧固，保证牢固可靠。

3.5 编制电缆表册

为减轻劳动强度，提高铺设电缆的速度，提高生产效率，电缆手册的编制尤为重要。船用电缆的敷设分为干线和支线两部分,穿过甲板或水密舱壁的电缆是干线电缆，其余电缆是本地电缆。

1）主干电缆表册。编制干线电缆清单首先要进行区域划分，和方向几乎一致的电缆组成一个组。起点和终点都在同一个甲板上，在同一个水密舱壁上，同时要详细标明电缆从哪里来，到哪里去，以及电缆的代号、型号等信息。电缆敷设顺序的原则是从下到上，从前到右，对于大型船舶，由于电缆的长度会很大，所以必须在两端穿上，所以不仅要敷设电缆，必须直接编程，在其对面的中间位置打标，同时也要在通道中间设置一个停止点，从两端进行铺设。

2）局部电缆表册。在同一区域敷设电缆是本地电缆，本地电缆具有长度短、规格多等特点。因此，为了节省工作时间，减少不必要的电缆浪费，通常不进行一次切割工序，使用卷材现场铺设、现场切割。

3.6 编制电气舾装件的制造表册

1）电缆支撑件。电缆支架包括导缆器和弯带，导缆器分为组合式和单根式，有吊装式和壁饰式2种，每艘船所需数量和安装面积都有详细记录。

2）电缆贯穿件。电缆穿线按形式可分为加强型和普通型2种，按功能分为紧型和漏型。

3）电气设备基座。中小型底座通常使用标准底座，为了方便现场施工，提高生产效率，中小型底座都是支架类型，支架类型的优点是可以一次成型，现场随时成型。大型着陆底座是专门绘制的，船体设计在结构强度问题上必须留给船体。

3.7 编制电气舾装件托盘的管理表册

托盘管理表专为现场管理准备，按区域或分段统计所有电装工装零件，方便制造商和管理人员。

结语

在造船过程中，电气设备的保护是一项极其重要的工作。本文提出相关电气的防护措施，列举出精细化的设备防护等级且划分具体防护措施，保证电气防护工作落实到位，确保船舶建造及航行安全。

参考文献

[1]王铁渊,张智伟.船舶建造过程中的电气设备防护[J].船舶物资与市场,2021,29(11):17-18.

[2]张源深.大型舰船建造过程中电气设备防护浅析[J].船舶标准化与质量,2021(1):20-23.

[3]朴丕龙,张海滨,田魁岳,等.一种船舶用自动收放靠球吊装置的研制[J].工程机械,2021,52(5):21-26.