周天翔

（上海中遠船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

0 引言

船舶廢氣洗滌開式脫硫系統(tǒng)（開式脫硫系統(tǒng)）利用海水的天然堿度中和煙氣中的SO，整個反應(yīng)在洗滌塔中進行，將反應(yīng)后的洗滌液排放到舷外。開式脫硫系統(tǒng)通過煙氣檢測模塊和水質(zhì)監(jiān)測模塊分別對洗滌后的煙氣和洗滌液進行監(jiān)測，保證煙氣和排放的洗滌液能滿足法規(guī)排放要求。為滿足國際海事組織（International Maritime Organization，IMO）硫排放新規(guī)的要求，越來越多船舶選擇加裝脫硫系統(tǒng)，這會改變電力負(fù)載，需要對原船的電力系統(tǒng)進行改造。本文將脫硫系統(tǒng)的負(fù)載加入到原船電力負(fù)荷計算中，核算各工況下發(fā)電機的負(fù)荷情況，并結(jié)合短路電流計算，對原船的電力系統(tǒng)進行改造。

1 電力負(fù)荷計算

在電力系統(tǒng)改造之前，需要先對電力負(fù)荷進行計算以確認(rèn)原船的發(fā)電機容量是否能滿足加裝后的需求。在加裝開式脫硫系統(tǒng)后，船舶增加的設(shè)備主要包括海水泵、氣體密封風(fēng)機、脫硫系統(tǒng)主控制箱、水分析儀和煙氣分析儀等。本文分析的船型為載重噸為180 000 t的散貨船，原船電站由3臺主發(fā)電機（輸出電壓440 V，輸出功率750 kW）、1臺應(yīng)急發(fā)電機（輸出電壓440 V，輸出功率130 kW）、主配電板和應(yīng)急配電板組成。根據(jù)脫硫系統(tǒng)在各個工況下的負(fù)荷情況，在原船電力負(fù)荷計算的基礎(chǔ)上加入脫硫系統(tǒng)負(fù)載。由于應(yīng)急工況下不使用脫硫系統(tǒng)，故應(yīng)急工況電力負(fù)荷計算不需要考慮脫硫系統(tǒng)負(fù)載，而其他工況均需考慮。根據(jù)各船級社規(guī)范要求，船舶在運行狀態(tài)下，至少要將1臺發(fā)電機作為備用，不得開啟全部發(fā)電機。

本例船舶加裝開式脫硫系統(tǒng)后電力負(fù)荷情況見表 1，將脫硫系統(tǒng)負(fù)載加入計算后，該船在各工況下主發(fā)電機負(fù)荷率均低于90%，這說明發(fā)電機容量可滿足改造要求。

表1 船舶加裝開式脫硫系統(tǒng)后電力負(fù)荷情況

2 電力系統(tǒng)改造設(shè)計

脫硫系統(tǒng)需由原船配電板供電的負(fù)載如下：1）440 V負(fù)載，海水泵及密封風(fēng)機；2）220 V負(fù)載，脫硫主控制柜及不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）柜。檢查原船配電板內(nèi)部空間及備用斷路器情況，分別加入合適的負(fù)載并根據(jù)負(fù)載功率選取合適的電纜。由于改裝項目的電纜利用原船托架敷設(shè)，根據(jù)中國船級社（China Classification Society，CCS）相關(guān)要求，在電纜選型時考慮敷設(shè)系數(shù)為0.85，電纜載流量選型表見表2。

表2 電纜載流量選型表

選取合適的電纜后，可開始繪制改造后的電力系統(tǒng)圖。如圖1所示，在主配電板1號440 V配電屏內(nèi)利用原備用斷路器（10 A/100 AF）接入脫硫密封風(fēng)機，密封風(fēng)機與其變頻器位于煙囪區(qū)域。在主配電板2號440 V配電屏的預(yù)留空間處增設(shè)1個斷路器（500 A/630 AF）用于接入脫硫海水泵

圖1 主配電板440 V配電屏電力系統(tǒng)圖

如圖2所示，在主配電板220 V配電屏內(nèi)利用原備用斷路器（30 A/60 AF）接入脫硫主控制柜，利用原備用斷路器（15 A/60 AF）接入UPS柜。

圖2 主配電板220 V配電屏電力系統(tǒng)圖

3 短路電流計算

由于新增了大功率負(fù)載，根據(jù)各船級社的要求，需要進行短路電流計算以確保原船的配電板斷路器的短路分?jǐn)嗄芰υ诩尤朊摿蛳到y(tǒng)負(fù)載后仍能滿足需求。以原船短路電流計算報告和電力系統(tǒng)單線圖為依據(jù)，通過ETAP 16.0軟件進行系統(tǒng)建模。圖3為短路電流計算建模單線圖，波浪線部分為新增的脫硫系統(tǒng)負(fù)載，主要是海水泵、密封風(fēng)機及其變頻器等。

圖3 短路電流計算建模單線圖

如圖3所示，短路電流計算模型中設(shè)置3個故障點：1）1號發(fā)電機短路故障點（A）；2）440 V主配電板短路故障點（B）；3）220 V主配電板短路故障點（C）。使用ETAP軟件進行計算，并導(dǎo)出報告（見表 3）。對比加裝脫硫系統(tǒng)前后的結(jié)果可知，加裝脫硫系統(tǒng)對短路電流的增加不明顯，原船配電板斷路器的分?jǐn)嗄芰蓾M足要求。這是因為脫硫系統(tǒng)的大功率設(shè)備（海水泵及密封風(fēng)機等）均為變頻設(shè)備，故其對短路電流的增加不明顯。

表3 船舶加裝開式脫硫系統(tǒng)后短路電流計算結(jié)果

4 結(jié)論

本文針對加裝開式脫硫系統(tǒng)的散貨船進行電力系統(tǒng)改造設(shè)計。將脫硫系統(tǒng)的負(fù)載加入原船電力負(fù)荷計算中，核算各工況下發(fā)電機的負(fù)荷情況，并結(jié)合短路電流計算，對原船的電力系統(tǒng)進行改造。經(jīng)驗證，電力系統(tǒng)的改造可滿足脫硫系統(tǒng)新增負(fù)載的需求，并符合相關(guān)公約、規(guī)范以及船級社的要求。