新一代82000t卡爾薩姆型節(jié)能環(huán)保散貨船電氣設(shè)計特點

王 蓉

● （上海船舶研究設(shè)計院，上海 201203）

新一代82000t卡爾薩姆型節(jié)能環(huán)保散貨船電氣設(shè)計特點

王 蓉

● （上海船舶研究設(shè)計院，上海 201203）

自 2009年以來，隨著金融危機的爆發(fā)，國際航運市場日益低迷，而占據(jù)我國船舶業(yè)約六成的散貨船市場更是首當(dāng)其沖。82000DWT卡爾薩姆型節(jié)能環(huán)保散貨船是在 79600t散貨船的基礎(chǔ)上開發(fā)的新一代船型，8萬載重噸新一代散貨船投放市場不到兩年接單量就達到30艘，這些說明，卡爾薩姆型散貨船已經(jīng)被充分地認為是“新一代船型”。

散貨船；能耗低；經(jīng)濟；環(huán)保

0 引言

自2002年日本常石公司率先推出8.2萬載重噸巴拿馬最大型散貨船新型設(shè)計(卡爾薩姆型)，新船型具有艙容載重大、航線貨種選擇多樣、性價比高等特點。該船型在推出后越來越受到船東的青睞，并逐步取代了巴拿馬型散貨船的地位，市場前景十分廣闊。同時，隨著對環(huán)境保護的重視，以及燃油價格的持續(xù)抬升，以及即將生效的船舶能效指數(shù)EEDI等多種因素影響，船東對船型在節(jié)能、環(huán)保方面的要求提出了更高要求。

我部多年來在巴拿馬極限型散貨船系列研發(fā)的基礎(chǔ)上，針對線型、主機和螺旋槳、空船重量、總體布置、節(jié)能裝置等各方面進行了大量研究優(yōu)化，充分利用了現(xiàn)有的成熟技術(shù)，具有能耗低、安全可靠、操作靈活及便于維護等特點，可滿足未來一系列節(jié)能、減排、環(huán)保等海事新規(guī)的要求，滿足了結(jié)構(gòu)共同規(guī)范(CSR)、燃油艙保護、PSPC等所有生效的規(guī)范規(guī)則的要求，使本船達到了國際先進水平。在設(shè)計過程中，我部廣泛征求了船東和船企的意見，要注重經(jīng)濟性、安全性和環(huán)保性，以確保該型船能夠更多地滿足個性化需求。該型船通過優(yōu)化線形、螺旋槳、主機以及采取一系列節(jié)能措施，在保證良好的快速性和操縱性的前提下，達到了更低的燃油消耗。特殊的大方型系數(shù)，合理的機艙和貨艙布置以及對空船質(zhì)量的優(yōu)化設(shè)計使得該船能達到更大的載質(zhì)量量和艙容。

1 電站設(shè)計

船舶電站總?cè)萘康拇笮?、配備發(fā)電機的數(shù)量以及單臺發(fā)電機規(guī)格的選取歷來是考核船舶安全性和經(jīng)濟性的重要指標(biāo)之一。對船舶電站而言，綜合考慮船舶在航行中使用一臺發(fā)電機組時具有合理的負荷率，在增加了船舶栽種噸位，又保證設(shè)備的正常使用情況下，反而降低了電站功率，節(jié)省了油耗，提高了經(jīng)濟效益，這可謂是本船的一個有特點的地方。下面是幾組數(shù)據(jù)的比較，見表1～表4。

表1 優(yōu)化前后的主機型號

表2 80300t雙殼散貨船的電力負荷比較

表3 79600t單殼散貨船的相關(guān)參數(shù)

表4 82000t卡爾薩姆型散貨船的相關(guān)參數(shù)

保證合理充裕的電站功率配置一直是電氣專業(yè)設(shè)計上的一個棘手的問題。通過準確精細的系統(tǒng)計算，優(yōu)化全船機械設(shè)備選型，最后使單臺發(fā)電機組功率降低到550kW。

同時，本船設(shè)有自動電站管理裝置，能根據(jù)負荷大小自動起動發(fā)電機組、自動并車和負載分配。當(dāng)電站并聯(lián)機組發(fā)生故障時，該裝置能卸下非重要負載或者起動備用發(fā)電機組，以確保航行中重要設(shè)備安全用電，提高了電網(wǎng)供電的可靠性。對于功率比較大的用電設(shè)備，采用了電站重載問訊的功能，起動前向配電板確認是否有足夠電網(wǎng)功率，以保證電網(wǎng)運行安全性。

2 自動化系統(tǒng)的配置

為了提高船舶使用的經(jīng)濟性而減低了船員定額，82000t卡爾薩姆型節(jié)能環(huán)保型散貨船的自動化程度較高，而且船舶設(shè)備自動化程度和航海設(shè)備要求的提高也有利于提高船舶的安全性。集成度高的自動化設(shè)備、安全可靠的系統(tǒng)構(gòu)成是本船設(shè)計的重點之一。由船舶規(guī)范來促進船舶自動化設(shè)計發(fā)展，主要是考慮安全性、綠色、環(huán)保和排放的要求。在環(huán)保的要求下催生了傳統(tǒng)柴油機脫胎換骨——電噴柴油機。本船使用MAN B&W 5S60ME-C8 (Tier II)電噴機，柴油機的調(diào)速器變成了電噴控制裝置。Flex柴油機的優(yōu)勢在于可變的燃油噴油數(shù)量滿足不同負荷時的燃燒過程需求，保證柴油機高效率，低 Nox排放和“無煙排放”。同時，Specilific fuel consumption(SFOC)的節(jié)省意味著低的船舶運營成本，低的EEDI值。

本船滿足了無人機艙的要求，采用了機艙集控室內(nèi)雙檢測報警電腦工作站的方式，通過設(shè)置在機艙各個區(qū)域的采集箱收集各個設(shè)備系統(tǒng)的報警點，以滿足無人機艙的要求，使得本船的操作性能更加簡易。同時在機艙集控臺設(shè)有主機遙控、液位遙測、閥門遙控、安全通訊等功能。本船的一些操作控制都是通過計算機來實現(xiàn)，自動化集成度較高，操作較簡單、便捷。共配置2臺自動化計算機，4個信號采集箱，滿足船級社入級要求。全船還配置11臺局域網(wǎng)計算機，進行全船自動化管理。

3 航行無線電系統(tǒng)的配置

隨著通信導(dǎo)航設(shè)備的日益更新?lián)Q代，新的導(dǎo)航設(shè)備不斷的出現(xiàn)，本船的通信導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)最新的規(guī)范要求來配置，需要隨著設(shè)備不斷的更新、新規(guī)范的不斷生效情況來實施配置。本船配備了1臺電羅經(jīng)，1臺磁羅經(jīng)，2套DGPS系統(tǒng)， 1套X波段雷達，1套S波段雷達，電子海圖系統(tǒng)及MSC.333(90)新規(guī)范要求配置的VDR系統(tǒng)。隨著船舶自動化水平的不斷提高，駕駛室的值班人員往往會離開崗位，這可能會造成船舶的碰撞、觸礁等事故，故本船根據(jù)船規(guī)強制性的要求增加駕駛臺的值班報警系統(tǒng)，一旦駕駛員離開崗位超過規(guī)定的時間，該裝置就會發(fā)出報警。無線電系統(tǒng)比較成型，主要是設(shè)備更新快，設(shè)備接口較多，因此不能照搬以前的設(shè)計。

由于本船的羅經(jīng)甲板比較小，且各種通導(dǎo)設(shè)備的天線又多，這在設(shè)計布置中會造成一定的困難。為了減小和避免各個設(shè)備天線的干擾，需將雷達桅布置在羅經(jīng)甲板的最尾端，增加羅經(jīng)甲板的空間、避開磁羅經(jīng)4m防磁區(qū)域的影響，使得羅經(jīng)甲板前方的天線和信號燈的布置位置較為寬裕，減少了各個天線互相的干擾。這也是在將來的設(shè)計中需要解決的問題。圖1是82000t卡爾薩姆型散貨船天線布置方案。

4 內(nèi)部通訊系統(tǒng)的配置

本船廣播系統(tǒng)兼做通用報警系統(tǒng)的補充，采用雙路放大器，規(guī)格為 300W×2，每路放大器主，應(yīng)雙電源供電，廣播喇叭交叉布置，在公共場所，內(nèi)走道，衛(wèi)生單元仍安裝警鈴，機艙利用報警燈柱。本船還配置了自動電話系統(tǒng)，聲力電話系統(tǒng)，CO2施放報警系統(tǒng)，機艙報警燈柱等系統(tǒng)。在船東的要求下，本船還配置了貨艙煙火探測報警系統(tǒng)。

圖1 82000t卡爾薩姆型散貨船天線布置方案

5 結(jié)語

作為當(dāng)今造船業(yè)中的領(lǐng)先船型，新一代 82000t卡爾薩姆型節(jié)能環(huán)保散貨船主要承擔(dān)海上長航線的煤炭和鐵礦石的運輸任務(wù)，由于該船優(yōu)良的性能指標(biāo)，油耗低，載質(zhì)量艙容大，航速合適，深受船東青睞，在船市低迷的情況下仍有優(yōu)異的表現(xiàn)，成為弱市中的熱銷船型，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，已經(jīng)有十幾個船廠在建，30余國內(nèi)外船東，訂單達到了100余艘。

[1]鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范[S].北京:中國船級社,2012.

[2]中國船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計實用手冊,電氣分冊[M].北京:國防工業(yè)出版社, 1997

[3]LIoyd’s Register.Rules and Regulations[M].July., 2003.

Electrical Design of KamsarMax 82000DWT Bulk Carrier

WANG Rong
(Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute, Shanghai 201203, China)

Since 2009, with the outbreak of the financial crisis, the international shipping market has become more and more depressed.About sixty percent market share of the shipbuilding industry in China is the first to be affected.82000DWT KamsarMax bulk carrier is developed base on the 79600DWT bulk carrier.The 80000DWT bulk carrier comes into the market less than two years, then the orders reaches 30 vessel.The results show that the KamsarMax bulk carrier has been considered as “a new ship generation”.

bulk carrier; low energy consumption; economical; environmental protection

U665

A

王蓉（1973-），女，高級工程師，長期從事船舶電氣設(shè)計工作。