37000DWT大舱口散货船电气系统设计_散货船下边舱定位

　　摘要：船舶电力系统分为船舶电站和船舶电力网两部分，担负着将不同形式的能量转换成电能，并将电能输送分配给各个用电设备的任务。文章介绍了37000DWT大舱口散货船电气系统，包括电力、自动化、通导系统的设计特点及技术攻关。
　　关键词：电力系统；自动化；配电设备；船舶通讯；船舶电站
　　中图分类号：U661 　　　　文献标识码：A 　　　　　文章编号：1009-2374（2012）19-0042-03
　　1　船型介绍
　　本船为球艏、方艉、单桨，柴油机驱动的散货船。设有大开口货舱，适于运载干散货，如谷物、煤、原木和包装木材等。设有5个货舱和装有4台克令吊。
　　型长Loa（m）：180米；型宽B（m）：30米；设计吃水d（m）：9.5米；结构吃水ds（m）：10.15米；型深B（m）：14.8米。
　　本船入级LR船级社，入级申请无人机舱。文章以我司建造的37000DWT大舱口型散货船的电力系统为例，以电气设计的角度出发从若干方面介绍船舶电力系统的设计思路。
　　2　设计要点
　　电力系统设计如下：
　　船舶电力系统分为船舶电站和船舶电力网两部分，担负着将不同形式的能量转换成电能，并将电能输送分配给各个用电设备的任务。
　　2.1　电力负荷
　　一般采用三类负荷法对船用设备分类估算，据此选配发电机的容量和台前期通过对用电设备容量的计算，须由轮机、舾装专业提供设备所需的实际功率，经过机械效率和电机效率的换算之后计算出一个相对准确的负荷功率。
　　依据《船舶设计使用手册（电气分册）》的程序和公式计算得出，全船电力负荷如下：
　　一类负荷总功率（kW）：进出港467.02；海上航行246.69；应急102.75；停泊306.91。
　　二类负荷总功率（kW）：进出港135.07；海上航行119.33；应急2.00；停泊59.10。
　　总负荷（kW）：进出港602.08；海上航行366.03；应急104.75；停泊366.01。
　　考虑网损后负荷（kW）：进出港632.19；海上航行384.33；应急109.99；停泊384.31。
　　选用发电机（台×kW）：进出港2×440；海上航行1×440；应急1×440；停泊1×440。
　　效率（%）：进出港71.84；海上航行87.35；应急87.99；停泊87.34。
　　2.2　电站配备
　　主电站和应急电站的配备，根据经验，考虑到电站总容量和备用发电机的使用情况以及机舱空间的大小，该船选取3台发电机是比较合理的方案。而应急发电机的容量按SOLAS和船级社规范要求将必要的应急负荷计算在内，一般情况下，应急发电机容量与同尺寸其他船型应急发电机容量相当。
　　根据《英劳船舶入级规范和规则》第6分册第2章第2节2.2发电机组和变换设备的台数和定额的要求：
　　第一，足以保证重要设备、适宜居住条件。
　　第二，具有足够的储备容量以容许起动最大的电动机,而不致由于系统上电压降过大，使任一电动机停转或任一装置失效。
　　第三，能提供从瘫船状态起动主推进装置所必需的电气设备的电力。应急电源如能同时为供电的电气设备提供电力,则可以用来协助。
　　对营运时仅使用一台日用发电机组的船舶,应安排为当该日用发电机组发生故障时,备用机组应能自动起动并自动接入主配电板。对营运时使用两台或两台以上发电机组的船舶,应安排为在一台发电机组发生故障时,其余发电机组应足够向重要设备连续供电。此外，发电机组的容量应足以启动最大的电动机而不会引起其他任何电动机停转或对处于正常运行的其他设备带来任何不利影响。
　　主发电机由3台DAIHATSU440V主发电机组组成，在进出港和装卸货状态下由2台发电机并联运行，这样组合配备发电机的优点如下：
　　第一，在航行状态中，运行发电机接近满负荷的工况可以最大发挥发电机的效率，节约燃油。
　　第二，足够的备用机组用以调换使用。
　　缺点如下：
　　启动大功率的电机需启动备用发电机，备用机启动、并车投入电网后才能启动大电机，启动完成后停车备用机。如没有自动电站系统内设置重载问询功能后需要人工操作的二级电机，很容易造成运行中的发电机过载跳闸。
　　该船发电机特性如下：
　　数量：3台；额定输出：550kVA（440kW）；转速：900r.p.m.；频率：60HZ；相数：3φ；功率因数：0.8（滞后）；额定：100%负载连续运行；电压：AC 450 V；型号：卧式，同步和旋转磁场型；防护等级：防滴式；冷却方式：自通风冷却；励磁器：无刷型；绝缘等级：F级。
　　2.3　主电站和应急电站的联系
　　应急电站在特定情况下经配电设备可向主电站供电，但不能与主发电机并联供电。
　　3　自动化系统
　　随着计算机技术的不断发展和船舶自动化水平的不断完善，船舶自动化技术不断向全船综合自动化阶段发展，各类监控、管理、导航系统都被运用于船舶中。船舶综合自动化是集机舱自动化、航行自动化、机械自动化、装载自动化等于一体的多功能综合系统。
　　3.1　机舱自动化
　　本船配备先进的自动电站、泵站、主机遥控和集中监测报警系统。
　　主机采用461厂生产的46MED型柴油机。控制系统采用MAN和NORIS公司的机舱系统，可大大提高自动化的程度，避免设备重复配置的弊病，节约造船成本。
　　选用的是NORIS公司的机舱监测报警系统。船上425个报警点分别输入4个信号采集单元分站，采集分站与采集分站间串行连接。报警信号通过采集单元分站汇总于集控室监测总站电脑显示，非常方便。这样的显著优点是缩短造船周期，大大减少调试时间。
　　3.2　压载系统
　　自动化领域进入舰船平台后，大多数控制概念都是以标准化监控系统研发规划的一部分来开发的。为了进一步降低舰船控制系统的采购成本，在一些舰船上开始采用工业过程控制用的可编程控制器PLC作为局部控制器，是非常适合于自动化技术应用的。在本船压载系统的设计过程中，机舱空间狭小，无法对阀控&液控系统的阀控电磁阀箱和PLC信号处理柜布置。为解决该问题，经与设计院联合设计，经与新加坡NORDIC公司研究，将阀控电磁阀箱和PLC信号转换柜整合为一体在机舱布置。这不仅解决了布置问题，而且阀箱和PLC信号处理柜的整合后体积减小，也便于日后的设备的整体维护。