遠(yuǎn)洋魷魚釣船電站選型設(shè)計(jì)

楊斌方， 盧進(jìn)翔， 王化明

(1. 浙江欣海船舶設(shè)計(jì)研究院有限公司， 浙江 舟山 316100； 2. 浙江海洋學(xué)院 船舶與海洋工程學(xué)院， 浙江 舟山 316000)

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遠(yuǎn)洋魷魚釣船電站選型設(shè)計(jì)

楊斌方1， 盧進(jìn)翔1， 王化明2

(1. 浙江欣海船舶設(shè)計(jì)研究院有限公司， 浙江 舟山 316100； 2. 浙江海洋學(xué)院 船舶與海洋工程學(xué)院， 浙江 舟山 316000)

摘要遠(yuǎn)洋魷魚釣船是采用燈光誘魚的方式來捕魷魚，大量誘魚燈的使用，使得船舶電站的選擇至關(guān)重要。本文重點(diǎn)介紹對(duì)魷魚釣船電站的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞魷魚釣船電站選型設(shè)計(jì)

0引言

船舶電站是船舶動(dòng)力的主要提供者，是船舶電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在船舶的使用中，準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)電站的容量將會(huì)對(duì)船舶運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)造成直接影響，并會(huì)影響某些系統(tǒng)的壽命。因此在船舶電站進(jìn)行設(shè)計(jì)與容量計(jì)算時(shí)，首先需要保證其基本功能，進(jìn)而達(dá)到經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，使實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性融為一體。不僅是參與設(shè)計(jì)的技術(shù)人員，包括電站運(yùn)行的管理人員，都需要對(duì)船舶電站的容量計(jì)算理論有一個(gè)較好的理解和掌握，通過對(duì)電站工作特性的深入了解，相關(guān)作業(yè)人員可以根據(jù)運(yùn)行中出現(xiàn)的不同問題因時(shí)制宜，充分發(fā)揮電站的功能，保證船舶電力的使用安全。

1船舶概況和作業(yè)方式

本船為鋼質(zhì)、橫骨架式、雙甲板、球艏、柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)、單槳、單舵的艉機(jī)型專業(yè)性魷魚釣船，主要作業(yè)于西南大西洋，航區(qū)為遠(yuǎn)海航區(qū)。本船主尺度為：總長(zhǎng)66.00 m,垂線間長(zhǎng)57.50 m,型寬10.00 m,型深6.20 m,設(shè)計(jì)吃水3.70 m，載貨量為500 t，續(xù)航力12 000海里。

魷魚釣船作業(yè)方式是漁船到達(dá)漁場(chǎng)，先用探魚儀探索魚群，找到中心漁場(chǎng)后，拋錨穩(wěn)定船位。近日落前打開燈誘魚，入夜隨著魚群活動(dòng)水層上升，利用魷魚的趨光性采用魷魚釣機(jī)釣魚。黎明前關(guān)閉金鹵燈，打開白熾燈，可提高上鉤率。天明后魷魚群分散下沉，收鉤停止作業(yè)。然后將魷魚從流魚槽和落魚口進(jìn)入加工車間, 通過魚水分離單元進(jìn)入接魚槽, 再?gòu)慕郁~槽流魚口進(jìn)行分選, 在理魚工作平臺(tái)上進(jìn)行裝盤。如果魚貨很多來不及整理時(shí), 可從分離單元側(cè)的流魚口經(jīng)過導(dǎo)魚槽存放到臨時(shí)貯魚艙內(nèi), 等清理完接魚槽內(nèi)的魚貨后, 再進(jìn)行分選臨時(shí)貯魚艙內(nèi)的魷魚, 在理魚臺(tái)上進(jìn)行裝盤稱重(通常每盤為15 kg ), 然后經(jīng)過輸送帶送到速凍間, 根據(jù)平板或盤管速凍機(jī)的功率,一般需要6 ～ 12 h 開始出凍(魚貨物溫度達(dá)-20 ℃～ -28 ℃), 然后將冷凍魚盤放入水槽進(jìn)行脫盤, 然后撈出魚盤翻倒在脫魚工作臺(tái)上,直接進(jìn)行包裝, 魚貨經(jīng)過速凍間內(nèi)小艙口翻板由滑道滑入冷藏魚艙。

2主要漁撈設(shè)備

根據(jù)魷魚釣船的作業(yè)方式，本船主要配備如下漁撈設(shè)備：

制冷系統(tǒng)：3臺(tái)制冷壓縮機(jī)，型號(hào)為CJZS816，制冷量約156 kW，配套設(shè)有2臺(tái)冷凝器，1臺(tái)高壓貯液器，2臺(tái)干燥過濾器，2臺(tái)熱交換氣液分離器，1臺(tái)過冷器；

魷魚釣機(jī)：48臺(tái)；

水下燈：5 kW 2組；

誘魚燈：2 kW 180盞；

海錨：1只。

3電力負(fù)荷計(jì)算工況

由于船舶的類型、用途以及運(yùn)行工況各不相同，在進(jìn)行全船電力負(fù)荷計(jì)算時(shí)，通過最大負(fù)荷工況來確定電站總?cè)萘?，單套或最小的發(fā)電機(jī)動(dòng)量則由最小負(fù)荷工況來確定。一般在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，會(huì)考慮四種工況，即航行、進(jìn)出港、魷魚釣作業(yè)與停泊。以下對(duì)不同工況下的電站配置進(jìn)行分析。

3.1航行工況

航行在船舶單個(gè)運(yùn)行中期中占了最大的比重。此工況下，船舶電站的配置不僅要求滿足船舶在全速航行時(shí)的安全，也需要能夠滿足船員充足的生活供電需求。僅有柴油發(fā)電機(jī)組組成的船舶電站，出于節(jié)能減排的考慮，在處于一般的航行工況時(shí)，最好僅是單臺(tái)發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)?；谶@點(diǎn)考慮，在電力負(fù)荷計(jì)算時(shí)，可將工況分普通航行工況與非普通航行工況。普通航行工況時(shí)僅需考慮輪機(jī)電力設(shè)備、航行設(shè)備、通風(fēng)及日常照明等，以上設(shè)備功率總數(shù)即可作為單臺(tái)發(fā)電機(jī)容量選取的參考依據(jù)。而非一般航行工況時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些大功率的設(shè)備使用工況，例如遠(yuǎn)洋魷魚釣船航行中制冷壓縮機(jī)工作、魷魚烘干機(jī)使用的工況。此類負(fù)載的使用不會(huì)貫穿整個(gè)航次，或因航次的差異而有所不同，此類大功率電器設(shè)備的使用對(duì)整個(gè)船舶電站負(fù)載造成的影響不言而喻，因此，需要將一般航行工況與非一般航行工況時(shí)單臺(tái)發(fā)電機(jī)組功率容量區(qū)分考慮。由于單臺(tái)發(fā)電機(jī)組功率容量主要通過一般航行工況時(shí)的總負(fù)載功率來確定，而此時(shí)，由船舶主機(jī)功率決定功率大小的輪機(jī)電力設(shè)備占到電站負(fù)載總功率的50%以上，因此對(duì)于同類型船舶，其主機(jī)功率則成為了選取單套發(fā)電機(jī)的重要依據(jù)。

3.2進(jìn)出港操縱工況

進(jìn)出港操縱工況時(shí)，不僅普通航行時(shí)所需要的大部分設(shè)備處于工作，與進(jìn)出港操縱相關(guān)的錨設(shè)備和系泊設(shè)備，對(duì)于裝配側(cè)推器的高性能遠(yuǎn)洋魷魚釣船，甚至是大功率的電推艏艉側(cè)推器都處于工作狀態(tài)，按照規(guī)范要求，此種大總功率的工況下，備用發(fā)電機(jī)組的配備必不可缺，可作為遠(yuǎn)洋魷魚釣船電站總?cè)萘看笮〉闹匾獏⒖脊r。

3.3魷魚釣作業(yè)工況

魷魚釣作業(yè)工況是指開啟誘魚燈，用魷魚釣機(jī)釣魷魚時(shí)的工況。在這種工況下主機(jī)停止運(yùn)行，為主機(jī)配套的各類輔助機(jī)械也基本暫停使用，使用的主要設(shè)備是魷魚釣作業(yè)需要的誘魚燈、魷魚釣機(jī)、制冷壓縮機(jī)、海錨、日常照明等。對(duì)于不同類型的船舶，在這種工況下所需要的總功率相差較大，例如魷魚釣作業(yè)中誘魚燈使用數(shù)量對(duì)此種工況下的負(fù)荷功率影響很大。當(dāng)電站負(fù)載因魷魚釣作業(yè)工況時(shí)這些大功率設(shè)備的使用而過大時(shí)，按照作業(yè)要求還需配備備用發(fā)電機(jī)組，此種工況下的電力負(fù)載也是確定電站總?cè)萘康闹匾獏⒖家罁?jù)。

3.4停泊工況

停泊工況是指船舶在錨地系泊、?？看a頭的無作業(yè)狀態(tài)，此時(shí)電力負(fù)荷僅包括船員生活用電和一些船舶機(jī)修設(shè)備，負(fù)荷功率最小，是確定最小發(fā)電機(jī)容量的參考工況。

3.5實(shí)船電力負(fù)荷計(jì)算實(shí)例

本船根據(jù)規(guī)范要求和營(yíng)運(yùn)需求，分為六種工況：普通航行工況，非普通航行工況(在普通航行工況上考慮一臺(tái)制冷壓縮機(jī)用于冷藏魚艙保溫)，進(jìn)出港操縱工況，魷魚釣作業(yè)工況(考慮二臺(tái)制冷壓縮機(jī)用于冷藏保溫、速凍)，普通停泊工況，非普通停泊工況(在普通停泊工況上考慮一臺(tái)制冷壓縮機(jī)用于冷藏魚艙保溫)，具體如表1所示。

表1　規(guī)范要求和營(yíng)運(yùn)需求下的六種工況

4電站的配置

進(jìn)行電站總?cè)萘吭O(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮到節(jié)能減排，也需要綜合考量船級(jí)社規(guī)范內(nèi)的保證航行安全所需的備用電量，發(fā)電機(jī)組修理維護(hù)時(shí)的最小維持電量，以及因發(fā)電機(jī)組服役年數(shù)增加而造成的損失電量。因此，船舶電站容量的選取有以下幾條原則：

(1) 單臺(tái)發(fā)電機(jī)組合理的負(fù)荷率原則。

單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的功率需要滿足遠(yuǎn)洋魷魚釣船在大部分工況下的電力需求。當(dāng)遠(yuǎn)洋魷魚釣船電站因使用大功率負(fù)載而導(dǎo)致電力負(fù)荷過大時(shí)，可通過自動(dòng)分級(jí)卸載或者并聯(lián)發(fā)電機(jī)組，保證用電安全。鑒于此種原因，普通航行工況下船舶電站單套機(jī)組的用電負(fù)荷率應(yīng)控制在50%～90%間，由于船舶使用年數(shù)的增加會(huì)造成柴油機(jī)老化，并考慮到新船使用后新添用電設(shè)備的增加，常規(guī)情況下將電力最高負(fù)荷率設(shè)定在85%。大單機(jī)容量的船舶在停泊時(shí)需要將負(fù)荷率定在40%以上，以避免發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間的低負(fù)荷運(yùn)行，因此在保證供電總量的前提下選擇小容量發(fā)電機(jī)組，以滿足船舶停泊時(shí)的電力需求。

(2) 發(fā)電機(jī)組備用性原則。

為了保證遠(yuǎn)洋魷魚釣船航行的安全性，發(fā)電機(jī)的配置要求考慮增加設(shè)備用發(fā)電機(jī)組來滿足航行及進(jìn)出港工況時(shí)必要作業(yè)設(shè)備的用電需求，維持供電的連續(xù)性。所以船舶電站最少要求配置2套發(fā)電機(jī)組。

(3) 發(fā)電機(jī)組通用性原則。

為了提高發(fā)電機(jī)組通用性，在遠(yuǎn)洋魷魚釣船電站的配置選擇中，盡量選擇同品種的發(fā)電機(jī)組。若考慮到電站的經(jīng)濟(jì)性而需要犧牲通用性時(shí)，應(yīng)盡量在同一電站配置中盡可能減少發(fā)電機(jī)組的種類，但若從電站的經(jīng)濟(jì)性考慮不可避免此種情況發(fā)生時(shí)，則盡可能考慮同品牌同系列的發(fā)電機(jī)組，以此來減少備件的種類。

(4) 發(fā)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性原則。

電站配置中應(yīng)盡可能使用軸帶發(fā)電機(jī)。例如遠(yuǎn)洋魷魚釣船配有側(cè)推器，并且側(cè)推側(cè)推器功率小于軸帶發(fā)電機(jī)的功率，而軸帶發(fā)電機(jī)也能夠滿足遠(yuǎn)洋魷魚釣船在進(jìn)出港操縱工況下時(shí)的電力需求，在此種情況下，選用的軸帶發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性相比于柴油發(fā)電機(jī)組就非常明顯了。

根據(jù)以上的基本原則，本船選用了山東濰坊柴油機(jī)廠生產(chǎn)的柴油機(jī)和西門子電機(jī)，發(fā)電機(jī)組配置如下：CCFJ 400 J 400 kW 3臺(tái)，CCFJ 200 J 200 kW 1臺(tái)，CCFJ 90 J 90 kW 1臺(tái)。由于軸帶發(fā)電機(jī)在漁船上應(yīng)用不是很廣泛，因此本船沒有選配。

5結(jié)語

遠(yuǎn)洋魷魚釣船的電站選型設(shè)計(jì)不僅是電力負(fù)荷計(jì)算，更是一種平衡分析。在船舶電站設(shè)計(jì)中，要充分考慮上述因素，除有利于準(zhǔn)確計(jì)算外，更緊密聯(lián)系實(shí)際，促進(jìn)電站配置得合理可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，且更具有先進(jìn)性。

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Type Selection Design of Power Station of Ocean-going Squid Fishing Ship

YANG Bin-fang1, LU Jin-xiang1, WANG Hua-ming2

(1. Zhejiang Seahead Ship Design and Research Institute Co., Ltd., Zhoushan Zhejiang 316100, China;

2. School of Naval Architecture & Ocean Engineering, Zhejiang Ocean University,

Zhoushan Zhejiang 316000, China)

AbstractOcean squid fishing vessel is to use light to lure fish to catch squid. It is very important for the ship to select the power station the ship for a large number of lamps are used to attracting fish. This article focuses on the optimization of the squid fishing ship power station design.

KeywordsSquid fishing shipPower plantType selection design

中圖分類號(hào)U662

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

作者簡(jiǎn)介：楊斌方(1980-)，男，工程師。