500t運輸船電力系統(tǒng)電源裝置的設(shè)計

秦富貞

【摘 要】船舶電力系統(tǒng)作為船舶重要的組成部分，是船舶技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。船舶電力系統(tǒng)主要由電源、配電裝置、電力網(wǎng)和負(fù)載組成，它為船舶上的動力輔機(jī)負(fù)荷、電子設(shè)備負(fù)荷、甲板機(jī)械與裝置負(fù)荷、武器特種設(shè)備負(fù)荷、照明與其他日常設(shè)備負(fù)荷等提供電源。本文以500噸運輸船為例分析了船舶電力系統(tǒng)的組成、主要參數(shù)及基本特征，介紹了船舶電源力裝置的設(shè)計，包括電力負(fù)荷的計算，對發(fā)電機(jī)組數(shù)量和容量的選擇。

【關(guān)鍵詞】船舶電力系統(tǒng)；電源裝置；設(shè)計

0 引言

電源是船舶電力系統(tǒng)的重要組成部分。供電裝置的選擇是合理的，它直接影響到船舶的安全與經(jīng)濟(jì)運行。因此，在進(jìn)行船舶電站裝置的設(shè)計時，要全面、認(rèn)真、謹(jǐn)慎。在電源裝置設(shè)計過程中，首先要通過電力負(fù)荷的計算確定船舶在各個工況下電力負(fù)載所需總功率，然后根據(jù)計算結(jié)果確定電站的總功率以及發(fā)電機(jī)組的臺數(shù)和單機(jī)功率。

根據(jù)不同的工作條件，對船舶電力負(fù)荷進(jìn)行計算，不同的船舶，運行工況的劃分也不完全一樣，根據(jù)具體情況確定運行工況，但是必須要計算決定船舶電站總?cè)萘康淖畲筮\行工況和確定最小臺發(fā)電機(jī)功率的最小運行工況。

1 電力負(fù)荷統(tǒng)計

電力負(fù)荷的計算方法有很多種，但是三類負(fù)荷法是應(yīng)用最普遍的一種。三類負(fù)荷法把全船電力負(fù)荷按使用時間長短分三類，并參考實際情況后進(jìn)行計算。因為充分的數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確地計算出電氣設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)，因此，三類負(fù)荷法可以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。

1.4 發(fā)電機(jī)組容量和臺數(shù)的選擇

在船舶設(shè)計階段，對于全船所使用的設(shè)備型號和數(shù)量等不是很清楚，一般根據(jù)主機(jī)容量或船舶噸位來估算船舶電站的總?cè)萘?。發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量和機(jī)組數(shù)量應(yīng)根據(jù)負(fù)荷計算結(jié)果來確定。

1.5 電站容量

通過負(fù)荷計算，可以得到船舶在各種運行狀態(tài)下需要發(fā)電機(jī)供給的總功率。在決定電站的總發(fā)電量時，還要考慮到船舶的安全航行、維護(hù)保養(yǎng)、短時出現(xiàn)的峰值負(fù)荷、今后可能增加設(shè)備等情況，因此，要把通過負(fù)荷計算得到的PΣ適當(dāng)放大，求得電站所提供的功率P，即：P =（1.2～1.5）PΣ 。

根據(jù)船舶的運行情況，在1.2～1.5的區(qū)間內(nèi)選取合適的數(shù)值。對于以后有可能改裝的船舶，選取的數(shù)值要相對大一些。

2 發(fā)電機(jī)組容量和臺數(shù)選擇原則

電站的總?cè)萘繎?yīng)作為發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量和數(shù)量的主要依據(jù)，通常由以下原則確定：

1）每臺發(fā)電機(jī)的最大負(fù)荷為75%至90%的額定負(fù)載，并保留一定的儲備能力。

2）選定了船舶發(fā)電機(jī)組的數(shù)量及容量，即使是任何一組停止工作，仍可以確保船舶推進(jìn)系統(tǒng)的重要設(shè)備的正常運作，以及船舶的安全。

3）在發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運行中，應(yīng)使用同類型的發(fā)電機(jī)組，以確保發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運行時穩(wěn)定運行。

4）使用的發(fā)電機(jī)臺數(shù)要適當(dāng)，一般為2～4臺。

5）在船舶上設(shè)置應(yīng)急電站以滿足緊急情況的需要。

根據(jù)以上原則，通常民用船舶電站設(shè)置2～4臺型號相同、容量相同的主發(fā)電機(jī)組。表1為500t運輸船電站發(fā)電機(jī)組的選擇結(jié)果。

在確定了電站基本參數(shù)及發(fā)電機(jī)組容量和臺數(shù)之后，就需要對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行選型。表2為500t運輸船電站選用的發(fā)電機(jī)組組成。

該500t運輸船電站選用的發(fā)電機(jī)，由德州奧力機(jī)械有限公司生產(chǎn)，經(jīng)中華人民共和國船舶檢驗局檢驗合格認(rèn)可。型號：T2H2XV-90-4，額定容量為90KW，額定電壓為400V，額定頻率為50Hz；額定轉(zhuǎn)速為1500r/min；功率因數(shù)為0.8（滯后）；電樞繞組為帶有中性點引出線的星形聯(lián)結(jié)；工作方式為連續(xù)（S1）。

3 結(jié)語

本文主要對船舶電力系統(tǒng)中的供電裝置進(jìn)行設(shè)計。首先對船舶的運行工況及用電負(fù)荷的分類做了簡單的介紹，其次說明了三類負(fù)荷法進(jìn)行電力負(fù)荷計算的步驟和流程，最后在闡述了船舶電源裝置選擇原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了發(fā)電機(jī)組臺數(shù)和功率的選擇，以及對發(fā)電機(jī)進(jìn)行選型等。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王思征.82000DWT散裝貨船電力系統(tǒng)設(shè)計及仿真[D].河北：燕山大學(xué)，2013.

[2]陳勝.船舶電氣自動化發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢[J].科技資訊，2010（06）：126.

[3]莊福余.船舶供電技術(shù)[M].黑龍江：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006：62-64.

[4]Yu Q L.Shipboard Power Systems Research Activities at Mississippi State University[J]. IEEE Electric Ship Technologies Symposium， 2007： 390-395.

[5]王東鶴.船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].大連：大連海事大學(xué)，2009.

[6]李玉生.全電力推進(jìn)在艦船上的應(yīng)用及其展望[J].船電技術(shù)，2005（02）：01-03.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]