船舶電氣圖紙常見問題分析 高利平 周 洋 摘 要 船舶電氣圖紙的質(zhì)量雖然有了較大提高,但是有些船電圖紙規(guī)格不符合國際標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)差誤也時有發(fā) 生,現(xiàn)列舉其中普遍存在的問題進(jìn)行分析,并提出解決方法。 關(guān)鍵詞 電氣圖紙 標(biāo)準(zhǔn) 技術(shù) 近20年來,作者參加了上百艘船舶的建造和檢 驗,接觸了國內(nèi)外多家設(shè)計部門和設(shè)備供應(yīng)廠商提 供的電氣圖紙。從總體上來說,船電圖紙的質(zhì)量近 年來有所提高,但不足之處依然存在,其中普遍存在 的問題可歸納為2大類。 1 圖紙規(guī)格不符合國際標(biāo)準(zhǔn) 早在1987年,我國就發(fā)出 在全國電氣領(lǐng)域全 面推行電氣制圖和圖形符號國家標(biāo)準(zhǔn)的通知,經(jīng)過 2年的新舊標(biāo)準(zhǔn)交替過度期,1990年開始全面貫徹 執(zhí)行電氣制圖新標(biāo)準(zhǔn)。我國電氣圖形符號和電氣制 圖的國家標(biāo)準(zhǔn)采用了IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的全部內(nèi)容和全 部規(guī)則,電氣繪圖和編制技術(shù)文件所采用的項目代 號標(biāo)準(zhǔn)也采用了IEC提出的國際通行規(guī)則,電氣圖 中的文字符號一律按國際標(biāo)準(zhǔn)采用拉丁字母。說明 我國電氣制圖的國家標(biāo)準(zhǔn) (G B 標(biāo)準(zhǔn) ) , 已經(jīng)完全和國 際標(biāo)準(zhǔn) (IEC 標(biāo)準(zhǔn))接軌,這對開展國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)技術(shù) 交流和打造世界工廠,都有十分重要的意義。 貫徹實施電氣制圖新標(biāo)準(zhǔn)10多年來,成績很 大,問題尚存,主要有以下幾個方面。 1. 1 圖紙幅面和格式不規(guī)則 有一些圖紙的尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸和規(guī)定的格 式,甚至沒有標(biāo)題欄和圖幅分區(qū),既不便于閱讀又不 便于裝訂。 G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)對圖紙幅面的規(guī)定是統(tǒng)一的。 電氣圖紙的幅面有2種尺寸系列,1種是基本幅面 系列,即A0、A1、A2、A3、A4。另1種是加長幅面尺 寸系列,即A33、A34、A43、A44、A45。圖 紙幅面的大小,應(yīng)按照所設(shè)計的內(nèi)容規(guī)模和復(fù)雜程 度而定,同時要考慮到計算機(jī)輔助設(shè)計、 打印、 裝訂、 保管等方面的要求。 缺少標(biāo)題欄。標(biāo)題欄中有圖名、 圖號、 設(shè)計階 作者介紹:高利平,周洋現(xiàn)工作于江蘇省鎮(zhèn)江船廠有限責(zé)任公司。 收稿日期:2004 - 09 - 12 段、 頁次、 設(shè)計人員和時間等內(nèi)容,如果省略標(biāo)題欄 或者在1冊幾十頁的圖紙中僅在首頁有標(biāo)題欄,而 其它各頁僅有頁次而無圖號和圖名,很容易發(fā)生差 錯。G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,標(biāo)題欄設(shè)在圖紙的右下 方,對A4幅面的圖紙,也可將標(biāo)題欄設(shè)在圖紙的底 部。標(biāo)題欄中的文字方向即為閱圖的方向,圖紙中 的符號、 標(biāo)注、 附加說明、 明細(xì)表等,都應(yīng)當(dāng)和標(biāo)題欄 方向一致。 沒有圖幅分區(qū)。圖幅分區(qū)對快速而完整地閱圖 很有作用。G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分區(qū)方法,是將圖 紙的豎邊和橫邊各均分成若干偶數(shù)的等分,每個等 分的長度不大于75mm、 不小于25mm。豎邊的等分 稱為行,橫邊的等分稱為列。行和列的編號從圖紙 的左上角開始,行用大寫的拉丁字母從上而下編號, 列用阿拉伯?dāng)?shù)字從左至右編號,行的字母加上列的 數(shù)字即成為分區(qū)。例如D行第6列,稱為D6區(qū)。 1. 2 圖紙和字體不符合要求 在電氣圖中有1次線和2次線之分。但在一些 圖紙中,1次線和2次線的粗細(xì)相同,不易區(qū)分。有 些圖紙中圖線間距和字體太小,在施工現(xiàn)場很難看 清楚。 G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定圖線寬度最細(xì)為0. 25mm , 按2倍遞增,最寬到1.4mm。 G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在電氣圖中的字母和數(shù)字 用直體或斜體,字號高度分為20、14、10、7、5、3. 5、2. 5mm共7種規(guī)格。 1. 3 圖形符號不符合規(guī)定 電氣圖形符號是電氣技術(shù)領(lǐng)域的通用工程語 言。既然國際上已有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),因此無論是國內(nèi)外 設(shè)計部門還是設(shè)備供應(yīng)廠商,都理應(yīng)執(zhí)行?？墒窃?一些電氣圖紙中,仍舊存在著不遵守國際統(tǒng)一電氣 圖形符號規(guī)定的現(xiàn)象,現(xiàn)舉幾個常見的例子。 1將電流互感器和電壓互感器繪制成2個電感 器。G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定了電流互感器和電壓 互感器各自的圖形符號,分別見圖 1(a) 和(b)所示。 22 JS 2004 - 5 - 09 江蘇船舶 JIANGSU SHIP 第 21卷 第5期 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 電感器的圖形符號,G B標(biāo)準(zhǔn)為圖 1 (c) 所示,IEC標(biāo) 準(zhǔn)為圖 1(d) 所示。 圖1 電流互感器、 電壓互感器、 電感器的圖形符號 在有些電氣圖中,如圖 1(e) 那樣,將2只IEC標(biāo) 準(zhǔn)的電感器圖形組合成1只電流互感器或電壓互感 器。雖然在閱圖時,從全圖出發(fā)能看出圖 1(e) 所代 表的設(shè)備,但是若在圖中有電感器、 變壓器、 電機(jī)繞 組等類似的圖形符號時,容易使讀者模糊。 2斷路器的圖形符號畫法各異。G B和IEC標(biāo) 準(zhǔn)的斷路器圖形符號完全相同,如圖 2(a) 所示。但 是在電氣圖紙中,常見到如圖 2 (b) 、(c)、(d)、(e)、 (f)等各種符號來代表斷路器,容易造成混淆。 圖2 斷路器的正、 誤圖形符號 3隔離開關(guān)和開關(guān)的一般符號或動合(常開)觸 點符號等同使用。G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)的隔離開關(guān)圖形 符號完全相同,見圖 3(a) 所示。但在許多電氣圖紙 中不采用這個圖形符號,而是用G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 定的開關(guān)一般符號和動合(常開)觸點的符號替代, 如圖 3(b) 、(c)所示。 圖3 隔離開關(guān)和開關(guān)一般符號 看起來,如此替代并無多大影響。但是,隔離開 關(guān)和一般開關(guān)(例如組合開關(guān)或動合觸點)的使用范 圍是不同的,如同不應(yīng)將隔離開關(guān)的圖形符號用來 當(dāng)接觸器或繼電器的常開觸點。 1. 4 注釋和標(biāo)志不詳 在有些圖紙中,只見圖形符號,不見必要的注 釋,使讀圖時得不到應(yīng)有的信息。 G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,注釋和標(biāo)志可直接放在圖 形之中或標(biāo)在圖形附近。例如在變壓器內(nèi)注上繞組 接法,在圖形附近注上主要技術(shù)數(shù)據(jù),如圖 4 (a) 所 示。 G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)注技術(shù)參數(shù)的位置也有規(guī) 定。當(dāng)連接線垂直繪制時,技術(shù)參數(shù)應(yīng)注在項目代 號的下方。如圖 4 (a) 將變壓器主要參數(shù)注在項目 代號下方。當(dāng)連接線水平繪制時,技術(shù)參數(shù)應(yīng)注在 圖形符號的下方,如圖 4(b) 將指示燈顏色注在圖形 下方。如果元器件較多,不便在圖形符號附近標(biāo)注, 也可以只標(biāo)注項目代號,用元器件明細(xì)表的形式將 注釋放在圖紙的其它位置。 圖4 技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)位置示意圖 電氣元件在圖上的位置和中斷線可用圖幅分區(qū) 法進(jìn)行表示。例如在與接觸器或繼電器線圈圖形符 號相垂直的下方,繪制其動合、 動斷觸點并標(biāo)注上線 號,再標(biāo)注分區(qū)。如果該觸點在本頁圖紙的C行第 5列,則在該觸點附近標(biāo)注C5 ;如果該觸點在同圖號 的第8頁A行第4列,則應(yīng)標(biāo)注8/ A4。如果該觸點 在另1張圖號為VZ J - 89 - 08圖紙的第3頁B行第 2列,則應(yīng)標(biāo)注VZ J89 - 08/ 3/B2。圖中如有線路在 同1頁不便繪制,或應(yīng)與另1頁的線路相連接,也可 用圖幅分區(qū)法進(jìn)行標(biāo)注。 1. 5 圖紙的構(gòu)成不齊全 船電圖紙目前普遍由設(shè)計部門繪制1、2次系統(tǒng) 圖,由產(chǎn)品供應(yīng)廠商提供電路圖(即原理圖)給需方 確認(rèn)。其中一些較簡單的圖紙,很容易一目了然。 但有些較為復(fù)雜的電氣控制圖,需要了解清楚設(shè)計 思想,才能理解其流程和功能。在這方面,許多國外 供應(yīng)廠商做得比較好,除了提供電氣系統(tǒng)框圖、 電路 圖、 端子接線圖之外,同時提供功能表圖,例如流程 圖、 梯形圖、 功能方框圖等,進(jìn)行時序功能元件的圖 形表達(dá)。 按G B和IEC標(biāo)準(zhǔn)要求,對控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)提供 功能表圖。這對驗收設(shè)備、 調(diào)試提交都十分有利。 如果由設(shè)計部門在提供系統(tǒng)框圖的同時,也提供功 能表圖,這對設(shè)備供應(yīng)廠商進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和相關(guān)專 ?船舶電氣 ?高利平等 船舶電氣圖紙常見問題分析 23 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 業(yè)之間進(jìn)行技術(shù)交流會十分有用。 1. 6 圖紙中缺少中英文對照 在出口船的規(guī)格書中,普遍要求提供英文版的 技術(shù)文件,這是否表示設(shè)計部門和產(chǎn)品供應(yīng)廠商提 供給船廠的圖紙資料等技術(shù)文件也都是單一的英文 版呢?作者建議,圖紙、 資料等技術(shù)文件,包括合同、 協(xié)議等,應(yīng)當(dāng)采用中英文對照的版本,目的是為了防 止理解上的差異而造成損失。 2 圖紙上存在技術(shù)性差誤 一套完整、 正確的電氣圖紙,不但要求制圖規(guī)格 符合國際標(biāo)準(zhǔn),而且要求不出現(xiàn)技術(shù)性差誤。但是 不少電氣圖紙在一些技術(shù)問題上存在差誤,現(xiàn)將普 遍出現(xiàn)的問題列舉如下。 2. 1 斷路器的參數(shù)選擇不當(dāng) 斷路器選擇的基礎(chǔ)是額定電流和接通/分?jǐn)嗄?力,同時要按負(fù)荷特性選擇保護(hù)功能。 現(xiàn)舉幾個常見的典型。 1操舵裝置電力電路上的斷路器。往往由于錯 誤的理解,許多電氣圖上將操舵裝置電力電路的斷 路器額定的電流選擇得比電動機(jī)額定電流大幾十倍 甚至大百倍以上,潛在危險很大。SOLAS公約規(guī)定, “應(yīng)僅對操舵裝置控制供電線路設(shè)有短路保護(hù)”,“應(yīng) 設(shè)有短路保護(hù)和過載報警 ”(SOLAS公約第 - 1章C部分第29、30條)。LR規(guī)范要求操舵裝置的 “每套主、 輔電動機(jī)線路都應(yīng)配有短路保護(hù)和過載報 警, 保護(hù)裝置應(yīng)在不低于2倍電動機(jī)或被保護(hù) 線路的全負(fù)荷電流時動作,且在電動機(jī)正常加速過 程中允許超額定電流通過” (LR 規(guī)范第5分冊第19 章第5節(jié))。BV規(guī)范對操舵裝置的電路保護(hù)描述 是,“對電動或電動液壓的主和輔操舵裝置的每一電 力電路均應(yīng)設(shè)短路保護(hù)”,“對過電流(例如通過熱繼 電器 ) , 包括起動電流的保護(hù)(如對電力電路設(shè)有 ) , 不應(yīng)小于電動機(jī)或所保護(hù)電路之滿載電流的2倍, 且應(yīng)設(shè)置允許通過適當(dāng)?shù)钠饎与娏鳌?“斷路器的瞬 時短路脫扣應(yīng)整定在不大于驅(qū)動電動機(jī)額定電流之 15倍的值上” (BV 規(guī)范C篇第1章第11節(jié))。從規(guī) 范的描述,可以理解為操舵裝置的電力電路應(yīng)設(shè)短 路保護(hù)。當(dāng)采用斷路器進(jìn)行短路保護(hù)時,其瞬時整 定值最小應(yīng)能滿足電動機(jī)起動電流的要求,最大應(yīng) 在電動機(jī)額定電流的15倍之下,而過載報警整定值 應(yīng)不小于電動機(jī)額定電流的2倍。作者認(rèn)為,操舵 裝置電力電路的斷路器保護(hù)動作電流可按電動機(jī)額 定電流的615倍整定,比較符合規(guī)范要求,絕不是 越大越好。 2變壓器原邊的斷路器。LR規(guī)范要求 “變壓器 的原邊電路應(yīng)設(shè)有斷路器或熔斷器作短路保護(hù)。此 外,還應(yīng)在原邊或副邊電路設(shè)過載保護(hù)” (LR 規(guī)范第 2章第6節(jié))。BV規(guī)范要求 “應(yīng)采用多極斷路器或 開關(guān)和熔斷器對電力變壓器的初級繞組進(jìn)行短路和 過載保護(hù)。如過載保護(hù)設(shè)置在副邊或當(dāng)實際的總負(fù) 載未達(dá)到變壓器的額定功率時,則原邊的過載保護(hù) 可以免除” (BV 規(guī)范C篇第2章第3節(jié))。由此可 見,對變壓器應(yīng)當(dāng)采用短路保護(hù)和過載保護(hù)。但在 許多電氣圖紙中,都忽視了過載保護(hù),而且短路保護(hù) 也選擇不當(dāng)。 作者認(rèn)為,在變壓器原邊采用帶短路和過載保 護(hù)的斷路器比較合適也比較方便,其短路瞬時動作 值可按變壓器副邊供電線路的最大短路電流計算值 來進(jìn)行整定,并應(yīng)保證和變壓器的饋電線路之間具 有選擇性。過載保護(hù)可按變壓器原邊額定電流的 1.251.5倍進(jìn)行整定。 3上、 下2級的斷路器。船電系統(tǒng)中的斷路器 大多為上、 下2級,例如主配電板上的饋電斷路器為 上1級,各分電箱或起動箱的斷路器為下1級。規(guī) 范要求上、 下級保護(hù)要相互協(xié)調(diào)有選擇性。當(dāng)保護(hù) 切除故障設(shè)備時,應(yīng)保證無故障設(shè)備繼續(xù)使用。由 于主配電板和分電箱、 起動箱不一定是同1廠家提 供,加之設(shè)計者的疏漏,對上、 下級斷路器的選擇不 當(dāng),造成保護(hù)不協(xié)調(diào),失去了選擇性,不能保證供電 的連續(xù)性和工作的連續(xù)性。 在選配斷路器時,不僅要考慮到負(fù)荷額定電流、 額定短路閉合容量和分?jǐn)嗳萘?還要對斷路器短路 瞬時電流的倍數(shù)和動作時限予以選擇,且考慮協(xié)調(diào) 性。在發(fā)生故障時,擔(dān)當(dāng)主保護(hù)的(一般是后1級) 應(yīng)及時動作,只有在主保護(hù)拒動的情況下后備保護(hù) (通常指前1級)才動作。當(dāng)然,也不應(yīng)當(dāng)將后備保 護(hù)短路瞬動值整定得過大,以免失去對饋電線路的 保護(hù)。 2. 2 電纜型號規(guī)格選擇不當(dāng) 對電纜的選型,在造船技術(shù)規(guī)格書中一般會有 原則性的要求,但在選用時經(jīng)常只考慮電纜連續(xù)工 作的載流量,忽視其它因素,使電纜選配得不合理。 1截面過大。最常見的是星/角啟動器的電纜 配線,由于三角接法時線電流是相電流的3倍,應(yīng)當(dāng) 是進(jìn)線截面大于出線截面。如果等同,往往發(fā)生啟 動器至電機(jī)的線穿不進(jìn)填料函。(下轉(zhuǎn)第43頁) 24 ?船舶電氣 ?高利平等 船舶電氣圖紙常見問題分析 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 果在內(nèi)河的推廣應(yīng)用,成效顯著,技術(shù)水平上了1個 新的臺階。但是,近10年來,內(nèi)河船舶科技的投入 和研發(fā)太少,缺乏技術(shù)儲備,其中也包括各種新船型 的設(shè)計規(guī)范、 規(guī)則尚不完備。 造成設(shè)計技術(shù)落后很重要的原因之一是沒有建 立規(guī)范的設(shè)計準(zhǔn)入制度,因此,隨便什么單位和個人 都可以設(shè)計內(nèi)河船舶的現(xiàn)象必須制止。盡管有些 省、 市早已實施船舶設(shè)計管理分級制度,但由于個別 地方把關(guān)不嚴(yán),造成了事與愿違的后果。另外,設(shè)計 軟件缺乏或無力配置,設(shè)計部門和船廠設(shè)計軟件系 統(tǒng)銜接還沒有起步,人才缺乏,尤其是技術(shù)帶頭人缺 乏,在內(nèi)河造船業(yè)領(lǐng)域更為突出。 4 加大船型標(biāo)準(zhǔn)化制定和貫徹力度 多年來,內(nèi)河船舶技術(shù)狀態(tài)一直處于船型復(fù)雜、 平均噸位小、 技術(shù)水平低、 經(jīng)濟(jì)效益差的狀態(tài)。加大 內(nèi)河船舶標(biāo)準(zhǔn)化制定和貫徹力度,是改變這種面貌, 提高內(nèi)河造船業(yè)科研和設(shè)計水平的有效辦法之一, 也是保持內(nèi)河造船業(yè)發(fā)展的重要手段之一,具有深 遠(yuǎn)的意義。我國自20世紀(jì)70年代中期直至 “八五” 期間,曾經(jīng)4次對全國的內(nèi)河運(yùn)輸船舶進(jìn)行簡優(yōu)工 作,取得了明顯的效果。在船型標(biāo)準(zhǔn)化方面也做了 大量工作。目前公布的船型標(biāo)準(zhǔn)有 “長江水系分節(jié) 駁系列” 、“江海船型尺度系列” 、“三峽壩區(qū)過壩貨船 (隊)尺度系列” 等G B/ T標(biāo)準(zhǔn)和 “內(nèi)河貨運(yùn)船舶船型 尺度系列(普通貨船、 集裝箱船、 駁船)” 、“長江中、 下 游推船船型系列 (220 882kW)” 等JT/ T標(biāo)準(zhǔn)。公布 的標(biāo)準(zhǔn)已有相當(dāng)?shù)臄?shù)量,涵蓋的范圍也比較廣泛。 但執(zhí)行的力度不夠,有標(biāo)準(zhǔn)棄而不用,隨意造船,沒 有強(qiáng)制性推行措施,是導(dǎo)致船型盲目發(fā)展的重要原 因。交通部對船型標(biāo)準(zhǔn)化工作高度重視,擬定了 2010年在長江、 珠江三角洲地區(qū)以及其他重要水域 基本實現(xiàn)船型標(biāo)準(zhǔn)化,2020年全國內(nèi)河運(yùn)輸船舶基 本實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的戰(zhàn)略目標(biāo)。已公布的京杭運(yùn)河船舶 標(biāo)準(zhǔn)系列船型有100t、200t、300t、500t、1 000t級貨船, 以及1 000t、1 500t、2 000t級分節(jié)駁頂推運(yùn)輸船隊, 27TEU、60TEU集裝箱船。優(yōu)秀船型比選工作也正在 進(jìn)行。川江庫區(qū)40/ 50/ 60車汽車滾船型、 長江集裝 箱船型的標(biāo)準(zhǔn)化船型設(shè)計工作也已開始。這次,交 通部采取了與往常不同的方式來加大推行力度,標(biāo) 準(zhǔn)船型設(shè)計的 “知識產(chǎn)權(quán)” 由交通部買斷,再由其組 織航運(yùn)企業(yè)訂造標(biāo)準(zhǔn)船。這一重大舉措,將為船舶 朝著 “安全、 環(huán)保、 經(jīng)濟(jì)、 美觀” 的方向發(fā)展起重要作 用。 作者認(rèn)為,在制定船型標(biāo)準(zhǔn)時,應(yīng)根據(jù)具體條 件,考慮安全、 經(jīng)濟(jì)、 環(huán)保、 節(jié)約能源等諸方面,進(jìn)行 綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證后,才能作出決定。標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)由具備一定設(shè)計制造經(jīng)驗的、 技術(shù)水平較高的科 技人員來進(jìn)行編制,確保供