淺談船舶電站容量及負(fù)荷計(jì)算的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

摘要：船舶電站的工作條件復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，影響船舶電站的可靠性運(yùn)行及工作壽命的因素多發(fā)多見，不僅對(duì)船舶電站的發(fā)電機(jī)、電器元件有特殊的要求，同時(shí)還對(duì)船舶電站供電的可靠性和連續(xù)性有很高要求。文章就實(shí)際工作中關(guān)于電站容量及負(fù)荷計(jì)算過程中的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：船舶電站；容量計(jì)算；負(fù)荷計(jì)算；發(fā)電機(jī)；電器元件 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP273 文章編號(hào)：1009-2374（2015）04-0076-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0320

船舶電站分為主電站、停泊電站、應(yīng)急電站和特殊電站。主電站在正常情況下，向全船供電的電站；停泊電站主要在停泊狀態(tài)下，又無岸電供應(yīng)時(shí)，向停泊船舶的用電負(fù)載供電；應(yīng)急電站負(fù)責(zé)在緊急情況下，向保證船舶安全所必需的負(fù)載供電；特殊電站是向全船無線電通訊設(shè)備、各種助航設(shè)備、船內(nèi)通訊設(shè)備以及信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)供電的電站。

與陸地電站相比，船舶電站的工作條件復(fù)雜，工作環(huán)境比較惡劣，高溫、潮濕、鹽霧、油霧、霉菌、傾斜、振動(dòng)、沖擊雷電等不良因素都會(huì)直接影響船舶電站的可靠性運(yùn)行及工作壽命。船舶電站的發(fā)電機(jī)、電器元件等都需滿足特殊要求，以滿足“船用條件”，同時(shí)保證電站供電的可靠性和連續(xù)性。因此，船舶電站的發(fā)電機(jī)等電器元件都必須采用船舶專用電器產(chǎn)品，而且船用電器的生產(chǎn)要滿足中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T3783-2008船用低壓電器基本要求》，船舶電器生產(chǎn)企業(yè)要有船檢部門頒發(fā)的生產(chǎn)許可證和產(chǎn)品檢驗(yàn)合

格證。

船舶主電站是船舶整體的重要組成部分，主要結(jié)構(gòu)由原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和主配電板構(gòu)成，主要用于船舶輔助動(dòng)力供給，以驅(qū)動(dòng)輔助機(jī)械以及整船所需的電力。原動(dòng)機(jī)多為船用柴油發(fā)電機(jī)組，原動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)通過液力耦合裝置連接，將原動(dòng)機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。該種柴油發(fā)電機(jī)組多為直列機(jī)組，功率較大，能夠滿足船用電力的需求，也是船舶電站中的核心裝置。船用柴油發(fā)電機(jī)組的可靠性與安全性也對(duì)船舶主電站有直接影響，其功率決定了發(fā)電機(jī)組的容量大小。

1 船舶電站容量的選擇

1.1 發(fā)電機(jī)組容量的選擇原則

船舶主電站容量對(duì)船舶運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性以及船舶運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著直接的影響，如何在保證船舶主電站安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、低碳的要求上，合理選用發(fā)電機(jī)組容量，關(guān)系著船舶主電站能否充分發(fā)揮其功能，做到物盡其用。

不合理不恰當(dāng)?shù)陌l(fā)電機(jī)組容量選擇將無法保證全船電氣設(shè)備的用電需求，對(duì)于船舶的運(yùn)行安全起到負(fù)面作用。過大的發(fā)電機(jī)組容量選擇，會(huì)導(dǎo)致船舶主電站帶負(fù)荷率低，從而導(dǎo)致其運(yùn)行效率降低，發(fā)電機(jī)組無法得到充分發(fā)揮，浪費(fèi)大量資源，同時(shí)也會(huì)造成柴油發(fā)電機(jī)組燃燒不夠充分，產(chǎn)生大量廢氣，占用機(jī)艙有限空間。同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)電機(jī)組配套設(shè)施（如主配電板、電纜等）容量也相應(yīng)增大，導(dǎo)致船舶造價(jià)增高。

發(fā)電機(jī)組容量選擇過小，將無法滿足船舶電氣設(shè)備用電要求，造成船舶本身應(yīng)當(dāng)具有的功能失效，發(fā)揮不了船舶本身所應(yīng)具備的作用，給船舶造成供電不足的隱患。而電站超負(fù)荷運(yùn)行勢必導(dǎo)致電站發(fā)電機(jī)組老化加快，降低其正常使用壽命。由以上分析可見，主發(fā)電機(jī)組容量大小的選擇至關(guān)重要。

1.2 發(fā)電機(jī)組容量的確定方法

船舶主電站發(fā)電機(jī)組容量的確定需遵循一定的原則，我國在船機(jī)容量設(shè)計(jì)上已有較為全面的設(shè)計(jì)手冊，在利用手冊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循以下原則：

第一，遵循滿足船用電量的要求。在設(shè)計(jì)主站機(jī)組容量時(shí)，基本的計(jì)算方法是計(jì)算全船用電設(shè)備的實(shí)際用電量，以實(shí)際耗電量為確定依據(jù)。船舶實(shí)際耗電量的計(jì)算是設(shè)計(jì)過程中的一大難題，不同船舶運(yùn)行工況均有所不同，沒有成熟的方法指導(dǎo)設(shè)計(jì)，只能根據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)實(shí)際情況，對(duì)用電規(guī)律進(jìn)行分析，采用近似方法進(jìn)行估算。

第二，從實(shí)際情況出發(fā)，利用基本原理進(jìn)行計(jì)算。船舶主發(fā)電機(jī)組容量的計(jì)算方法有很多種類，設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同類型的船舶選用不同的計(jì)算方法。但是無論采用何種方法進(jìn)行計(jì)算，都要利用基本的容量計(jì)算方法，都需從船舶的實(shí)際工況出發(fā)，進(jìn)行用電量的分析、研究和統(tǒng)計(jì)，編制電力負(fù)荷計(jì)算書，從而依據(jù)計(jì)算書，確定船舶運(yùn)行周期特性，找出電氣設(shè)備用電負(fù)荷峰值以及隨時(shí)間和工況變化下設(shè)備用電量的變化情況。

第三，遵循嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的原則。發(fā)電機(jī)組容量的計(jì)算是一項(xiàng)較為繁瑣又很重要的工作，設(shè)計(jì)人員必須考慮周密、細(xì)致、慎重，否則主電站容量選擇就不準(zhǔn)確，會(huì)給船舶帶來安全隱患。

2 電力負(fù)荷計(jì)算書的編制

筆者從事船舶電氣設(shè)計(jì)三十多年來，在工作中應(yīng)用最多的需要系數(shù)法，以下結(jié)合同時(shí)使用系數(shù)的計(jì)算方法，供大家參考和討論。

2.1 需要系數(shù)、同時(shí)使用系數(shù)和取值技巧

需要系數(shù)是指用電設(shè)備實(shí)際所需的功率與用電設(shè)備所標(biāo)稱的額定功率的比值，用公式表示為，從該公式得出：實(shí)際所需功率，也就是將某用電設(shè)備上所標(biāo)稱的額定功率，與該用電設(shè)備從電網(wǎng)上吸收電能的需要系數(shù)相乘，就可以算出該用電設(shè)備的實(shí)際所需功率。需要系數(shù)的取值問題是經(jīng)驗(yàn)性問題，雖然在設(shè)計(jì)手冊中，該值的取用也有一定的參考范圍，但是多是統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)字，針對(duì)實(shí)際船舶工況下的值的選取，參考價(jià)值不高，對(duì)于具體的某一條船來說是不實(shí)用的，也是很不準(zhǔn)確的，甚至誤差很大。以下介紹五點(diǎn)筆者在多年工作中總結(jié)出來的關(guān)于需要系數(shù)取值的經(jīng)驗(yàn)，供大家參考：

第一，對(duì)于生活用電的線性用電器（實(shí)際耗電量與標(biāo)稱額定功率相等，如白熾燈、電熱器、船行燈、充電機(jī)等），電器用電量的需要系數(shù)取值為1。

第二，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的船用合格水泵成套設(shè)備，廠家在生產(chǎn)的過程中已經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)、多次測試，掌握了該用電設(shè)備在滿負(fù)載運(yùn)行時(shí)，實(shí)際從電網(wǎng)上吸收的電能（電功率），且廠家為了保證設(shè)備的穩(wěn)定、可靠、安全、長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，不會(huì)將實(shí)際用電功率定為額定功率（實(shí)際功率不等于額定功率，也不等于最大額定功率）。在標(biāo)稱設(shè)備的額定功率時(shí)，都把實(shí)際從電網(wǎng)上吸收的電功率乘上一定的安全系數(shù)（行業(yè)內(nèi)叫保守系數(shù)），作為設(shè)備的標(biāo)稱額定功率。此舉主要意在讓設(shè)備在滿負(fù)荷時(shí)，能保證在標(biāo)稱額定功率的85%下長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，所以這類用電設(shè)備，再結(jié)合安裝使用時(shí)實(shí)際的揚(yáng)程來決定取值，如實(shí)際揚(yáng)程與設(shè)備上標(biāo)稱的額定揚(yáng)程等，那么取值為0.85。當(dāng)實(shí)際揚(yáng)程偏高或偏低時(shí)，取值需要作相應(yīng)調(diào)整。

第三，風(fēng)機(jī)類（如電風(fēng)扇、通風(fēng)扇、送風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等）用電設(shè)備的用電需要系數(shù)也比較好取值，因?yàn)檫@類用電設(shè)備都在滿負(fù)荷運(yùn)行，而且?guī)缀跏呛愣ǖ?，在取需要系?shù)時(shí)，直接取其標(biāo)稱額定功率的0.85就可以。

第四，起貨機(jī)（含艇機(jī)、舷梯機(jī)等）和鉆機(jī)，該類設(shè)備出廠時(shí)，均設(shè)計(jì)讓它們在長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，所以這些設(shè)備，實(shí)際從電網(wǎng)上吸收的電能（電功率）是標(biāo)稱額客功率的85%，可以取值0.85。

第五，舵機(jī)、錨機(jī)、絞車、消防泵等設(shè)備室關(guān)系到船舶和人身安全的重要成套設(shè)備，出廠時(shí)，所標(biāo)稱額定功率的安全系數(shù)較大。主要目的也是只允許這些重要設(shè)備滿負(fù)荷時(shí)，實(shí)際上是在標(biāo)稱額定功率的40%～60%下長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。因此，針對(duì)此類重要成套設(shè)備，在取需要系數(shù)時(shí)，應(yīng)取0.4～0.6。

2.2 用電量的計(jì)算

在利用上述方法，確定需要系數(shù)之后，就可以算出某用電設(shè)備的瞬時(shí)用電量了。但是船舶用電設(shè)備的總用電量并非各用電設(shè)備瞬時(shí)用電量的簡單疊加，主要考慮到這些設(shè)備啟用的時(shí)間并不同步，因此需要再考慮同時(shí)使用系數(shù)問題。以照明用電器為例，每盞燈的需要系數(shù)都取1（標(biāo)稱功率與實(shí)際用電功率相等），考慮到這些照明燈并不是同時(shí)使用，而是晚上用多些，白天用少些，所以這類用電器的同時(shí)系數(shù)取值的范圍就廣一些（1%～90%）。工程船舶的左右鉸纜車，在實(shí)際使用過程中，要么使用左邊，要么使用右邊，不允許兩邊同時(shí)使用，所以，這類船舶的左右鉸纜車的同時(shí)系數(shù)取為50%。

3 結(jié)語

船舶主電站在進(jìn)行裝機(jī)容量及電力負(fù)荷計(jì)算前，應(yīng)充分了解船舶的用途以及船舶總布置，熟悉掌握船體基本結(jié)構(gòu)以及用電設(shè)備的位置、型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量，明確各用電設(shè)備的使用工況、使用時(shí)段和使用數(shù)量，認(rèn)真反復(fù)研究各用電設(shè)備需要系數(shù)的取值問題，為電力負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確性收集好可靠材料。

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作者簡介：溫光英（1960-），男，廣西南寧人，廣西南寧航道管理局船舶電氣工程師，研究方向：機(jī)電。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）