黃立明　韋佳威

（廣船國際技術中心）

國際航行貨船應急發(fā)電機的容量確定

黃立明韋佳威

（廣船國際技術中心）

文章根據SOLAS的要求，探討國際航行海船應急發(fā)電機的重要性，并給出通過應用需要系數法計算船用應急發(fā)電機容量的方法，以保證電力負荷計算的準確性，進一步達到合理經濟地選擇應急發(fā)電機組的目的。

船用應急發(fā)電機 容量確定

0　前言

根據《國際海上人命安全公約》（SOLAS）要求，國際航行海船的應急發(fā)電機需要按照相應規(guī)范配置，以滿足船舶在緊急情態(tài)下的安全需要。不同船型的不同配置對應急發(fā)電機容量的要求不盡相同，如何在設計之前確定船舶所需應急發(fā)電機容量?計算裕量并選取合適的應急發(fā)電機是成本控制中的一大主題。本文從規(guī)范要求出發(fā)，對如何確定普通貨船的應急發(fā)電機容量提出方案，以有效地選擇機型，方便布置并控制成本，給船東和船廠提供一些幫助。此方案已經過多船實船驗證，行之有效。

1　船舶應急電力系統(tǒng)及應急發(fā)電機容量確定的意義

船舶電力系統(tǒng)分為主電力系統(tǒng)和應急電力系統(tǒng)。正常情況下，船舶用電設備由主電力系統(tǒng)供電，當主電力系統(tǒng)出現故障的時候，應急電力系統(tǒng)投入工作，向應急情況下需要使用的重要設備供電以保證船舶的安全。因此，船舶應急電力系統(tǒng)是船舶人命安全的保障，是船舶安全檢查時必檢的項目之一。SOLAS規(guī)定客船和貨船均應有獨立的應急電源。作為應急電源使用的發(fā)電機即稱為應急發(fā)電機。應急發(fā)電機應該由具有獨立的冷卻裝置和燃油供給，并由設有滿足規(guī)范要求的起動裝置的柴油機驅動。除了設有滿足規(guī)范規(guī)定的臨時應急電源的貨船外，當船舶發(fā)生火災或其他災害引起主電源供電失效時應能自動起動和自動連接應急配電板，盡快地承載應急負載，最長不得超過45s。應急發(fā)電機的容量應確保SOLAS和主管機關有關規(guī)定的供電范圍和供電時間，并應考慮到這些用電設備可能同時工作。需要注意的是，SOLAS規(guī)定應急電源也可在安全情況下短時間內向非重要設備供電。而一旦船舶處于應急狀況時，非重要設備需要自動脫扣以滿足保證航行安全的重要設備供電。因此選擇合適的容量非常重要，要求既能保證容量滿足使用要求，又不過高超出以保證經濟性。

2　貨船應急發(fā)電機容量計算

2.1電力負荷計算的意義

為確定應急發(fā)電機的合適容量，需要進行電力負荷計算。電力負荷計算正確與否直接影響全船用電設備的正常運行和電站運行的經濟性和可靠性。然而在方案初期，沒有具體用電設備的實際負荷和具體使用情況，電力負荷的計算是較為困難的。影響這些情況的因素較多，難于全盤考慮，因此應與輪機，舾裝等專業(yè)密切配合，對各用電設備的實際負荷及具體使用情況，做全面細致的調查和分析，才能得出較準確的計算結果。

2.2應急發(fā)電機負載及分類

隨著船舶種類不同、噸位不同，必須由應急發(fā)電機供電的電氣設備范圍也略有不同，通常根據下述用電設備的所需電功率確定應急發(fā)電機容量，即：航行燈、信號燈、應急照明設備、應急報警和信號裝置、火災探測和報警裝置、應急用無線電設備和導航設備、應急消防泵等消防設備、應急艙底泵及其電動遙控設備、應急時使用的舵機、動力操作水密門及其指示器和報警器；其它需要應急發(fā)電機供電的用電設備，如船員提升至甲板上以便逃脫的電梯應急裝置等。

SOLAS規(guī)定，應急電源的容量應足以給以下設備供電：

⑴ 對以下各處應急照明供電18小時

① 所有服務及起居處所內的走廊，樓梯和出口，乘人升降機廂和升降機通道

② 機械處所及主電站，包括它們的控制位置

③ 所有控制站，機械控制室及每一處主配電板和應急配電板

④ 所有消防裝備的存放地點

⑤ 舵機處

⑥ 消防泵，噴水泵，艙底污水泵（如有）及其馬達的起動位置

⑦ 泵艙室

⑵ 對下列設備供電18小時：

① 航行燈和其他國際海上避碰規(guī)則強制要求的其他燈

② 中頻無線裝置；船舶地球站中頻/高頻無線裝置

③ 所有緊急狀態(tài)下需要的船內通信設備

④ 船運導航設備；（對5000總噸以下的船，不合理或不可用的設備可忽略此要求）

⑤ 探火和火災報警系統(tǒng)

⑥ 間歇工作的白晝信號燈，船笛，手動操作呼叫點和所有應急情況下所需內部信號

⑶ 對舵機應急供電應滿足：對于貨船，SOLAS要求舵機應配2套容量為50%的動力單元，其中，在應急情況下，船舶處于最深吃水狀態(tài)航行時，船以半速的速度航行或以7海里/時的速度航行時（取大者），舵可在60秒內從一側15度擺到另一側15度，據此對單套舵機提供應急電源。根據不同船級社要求，對舵機在應急工況下的使用系數要求不盡相同，最高取0.8。

⑷ 從癱船狀態(tài)恢復船舶推進各種設備的正常運轉所需的電量。該工況不屬于應急工況，且負荷功耗一般比應急工況小。

2.3電力負荷計算方法

船舶電力負荷計算是根據用電設備的數量、負載和使用情況進行的，其計算結果是作為選擇發(fā)電機容量和臺數的依據。船舶電力負載計算方法較多，各種方法略有不同，但其基本構思是一樣的，即計算船舶各工況下用電設備所需的功率。目前，應用較多的方法有需要系數法和三類負載法。這里采用我廠常用的需要系數法來計算應急發(fā)電機所需容量。

2.3.1計算各用電設備的額定輸入功率

考慮到功率損耗問題，根據經驗我廠在計算時對電動機額定功率大于25kW，考慮8%的損耗；額定功率在15kW~25kW，考慮9%損耗；10kW~15kW考慮11%損耗；5kW~10kW考慮13%損耗；5kW以內則考慮18%損耗。對于燈具等設備由于損耗較小則忽略。

2.3.2選擇工況及負載

此處討論應急發(fā)電機容量，應選擇應急工況和癱船起動情況。在需要系數法中，計算公式為：

PG= ΣKi×Pci+K2×ΣKi×PR

其中PG為計算總功率，Pci為各連續(xù)負載額定輸入功率，PR為各間斷負載額定輸人功率，Ki為需要系數，K2為同時系數。

其中，需要系數，就是設備使用時的最大需要功率與其額定輸入功率之比；同時系數，是設備在對應工況下不連續(xù)運行，根據經驗和實際試驗結果給定的系數，一般取0.3～0.5。

根據法規(guī)的初衷，應急負荷使用的時間窗口小，應考慮各種可能發(fā)生的情況，因此接入的負載均按最大連續(xù)工作的情況，同時系數及需要系數均應為1。在實際設計中，因設備的軸功率，即設備最大輸出的功率，小于馬達的額定功率，換而言之，電動機的需要系數不為1；根據船級社的解釋，如能提供設備商的軸功率與額定功率數據，需要系數可為軸功率/額定功率。

需要注意的是，SOLAS規(guī)定，應急電源可在安全情況下短時間內向非重要設備供電。而一旦船舶處于應急狀況時，非重要設備需要自動脫扣以滿足保證航行安全的重要設備供電，如不能自動脫扣，則應計入應急發(fā)電機容量。故在選擇應急工況下的接入負載時，應結合實際情況以避免估算出的發(fā)電機容量過度超出而增加成本。

2.3.3根據上述總功率，繪制應急狀況下的負載明細表，以選擇應急發(fā)電機的容量

2.3.4以某5萬噸油船為例，應急發(fā)電機負載明細表見表1

其中癱船狀態(tài)并無具體計算送審要求，此處僅舉例說明癱船狀態(tài)負荷遠小于應急工況，應急發(fā)電機容量由應急工況計算功率值確定。

表1　應急發(fā)電機負載明細

2.4應急發(fā)電機容量確定

一般而言，發(fā)電機容量的選擇應該同時滿足以下條件：

⑴ 發(fā)電機的額定功率連續(xù)運行大于或等于負荷的計算功率。

⑵ 發(fā)電機的允許過載功率大于或等于負荷的尖峰功率。

⑶ 大容量電動機起動時發(fā)電機的瞬時壓降不大于15%。

應急發(fā)電機負荷率應不超過100%，一般計算不應超90%。因此，選擇應急發(fā)電機時，其功率以超過，并不超出以保證經濟性為宜。此案例中，應急工況下的總功率較重，取。經查閱某發(fā)電機廠選型手冊，可選用的發(fā)電機。

3　結束語

由前面的分析可知，對于應急發(fā)電機容量的選擇應充分考慮到應急工況及癱船狀態(tài)下應接入的全部負載。由于應急工況對于船舶安全的重要性，在選擇容量時應嚴格按照規(guī)范要求，以可靠性優(yōu)先，綜合考慮經濟性及性價比，采用規(guī)范、科學、合理的計算方法，就可以找到選擇最適合本船舶的應急發(fā)電機。

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10.3969/j.issn.2095-4506.2016.03.005

黃立明（1983 --），男，工程師，船舶電氣。韋佳威（1990--），女，助理工程師，船舶電氣。

（2016-6-6）