船舶電站 第02章 電站參數(shù)選擇

1、第二章 電站參數(shù)選擇 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 三類(lèi)負(fù)荷法 第三節(jié) 需要系數(shù)法 電力負(fù)荷計(jì)算方法 o 根據(jù)實(shí)船負(fù)荷情況作記錄和統(tǒng)計(jì) o 晝夜航行圖表法 適用于小船或電力輔機(jī)不多的船舶。 o 概率論法 對(duì)設(shè)計(jì)同類(lèi)型船舶適用。 o 負(fù)荷系數(shù)法 方法最簡(jiǎn)單，結(jié)果較準(zhǔn)確，直觀且便于檢查。 o 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算 o 用算式計(jì)算船舶電力負(fù)荷 算式計(jì)算法結(jié)果通常偏大。 負(fù)荷系數(shù)法 o 又稱(chēng)負(fù)荷表格法。分類(lèi)： 需要系數(shù)法 三類(lèi)負(fù)荷法 o 三類(lèi)負(fù)荷法把負(fù)荷分成 偶然短時(shí)使用 重復(fù)短時(shí)使用 長(zhǎng)期使用三類(lèi) 第二節(jié) 三類(lèi)負(fù)荷法 o一、船舶運(yùn)行狀態(tài)及用電設(shè)備的分類(lèi) o二、負(fù)荷表的編制與計(jì)算 三類(lèi)負(fù)荷法：基于電力負(fù)荷分類(lèi)模型的

2、一種 電力負(fù)荷計(jì)算方法，考慮了艦船電力負(fù)荷的 特點(diǎn)，將影響負(fù)荷變化的因素分別用各自的 系數(shù)來(lái)表達(dá)，從而提高了計(jì)算精度。 一、船舶運(yùn)行狀態(tài) o 民用船舶的運(yùn)行狀態(tài)： 航行狀態(tài)； 進(jìn)出港狀態(tài)； 離靠碼頭狀態(tài)； 停泊狀態(tài)； 裝卸貨狀態(tài)； 應(yīng)急狀態(tài)； 應(yīng)急發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)。 水面艦艇的運(yùn)行狀態(tài) o 停泊狀態(tài) n指艦艇停泊或靠岸，包括停泊日常訓(xùn)練所需用電。 o 起錨防空狀態(tài) n包括起錨完畢到主機(jī)起動(dòng)的整個(gè)備航狀態(tài)，同時(shí)要進(jìn)行 防空，使用對(duì)空武器。 o 經(jīng)濟(jì)航行狀態(tài) n以經(jīng)濟(jì)航速在海區(qū)正常航行。 o 備戰(zhàn)經(jīng)濟(jì)航行狀態(tài) n備戰(zhàn)經(jīng)濟(jì)航行狀態(tài)是指編隊(duì)經(jīng)濟(jì)航行并處于備戰(zhàn)狀態(tài)。 o 戰(zhàn)斗狀態(tài) n保證戰(zhàn)斗活動(dòng)的所有電氣

3、設(shè)備投入工作。 用電設(shè)備分類(lèi)-按用途和系統(tǒng)分類(lèi) o 機(jī)艙輔機(jī) n包括為主機(jī)、鍋爐服務(wù)的輔機(jī)，以及全船性服務(wù)的輔 機(jī)。 o 甲板機(jī)械 n包括舵機(jī)、起貨機(jī)、錨機(jī)、絞盤(pán)機(jī)和舷梯起吊機(jī)等。 o 冷藏通風(fēng) n包括冷藏貨艙、伙食冷庫(kù)的空調(diào)裝置和通風(fēng)機(jī)等。 o 機(jī)修機(jī)械 n包括車(chē)床、鉆床、刨床、電焊機(jī)及機(jī)艙起重行車(chē)等。 用電設(shè)備分類(lèi)-按用途和系統(tǒng)分類(lèi) o照明及生活設(shè)備 n 包括照明、航行信號(hào)燈、強(qiáng)光燈、電熱 器、電灶、空調(diào)等。 o弱電設(shè)備 n 包括觀察、通訊和導(dǎo)航設(shè)備。 o其它特種船需要的設(shè)備和電力推進(jìn)等 n 包括火炮、魚(yú)雷、水雷、導(dǎo)彈等的操縱機(jī)械 、發(fā)射機(jī)械、計(jì)算機(jī)指揮儀及消磁裝置等。 用電設(shè)備分類(lèi)-按負(fù)

4、荷分類(lèi) o (1)第一類(lèi)負(fù)荷 n 指船舶在某一運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)使用的負(fù)荷。 o (2)第二類(lèi)負(fù)荷 n 指在某一運(yùn)行狀態(tài)下，短時(shí)或重復(fù)短時(shí)使用的 負(fù)荷。 o (3)第三類(lèi)負(fù)荷 n 指船舶在某一運(yùn)行狀態(tài)下偶然短時(shí)使用的負(fù)荷 ，以及按操作規(guī)程可以避開(kāi)電站尖峰負(fù)荷時(shí)間 使用的負(fù)荷。 萬(wàn)噸柴油機(jī)遠(yuǎn)洋貨輪1、2、3負(fù)荷電氣設(shè)備分類(lèi) 第類(lèi)負(fù)荷第類(lèi)負(fù)荷第類(lèi)負(fù)荷 舵機(jī) 起貨機(jī) 起錨機(jī) 絞盤(pán) 主機(jī)淡水泵 主機(jī)海水泵 主機(jī)滑油使用泵 主機(jī)噴油嘴冷卻泵 排氣渦輪滑油泵 主機(jī)燃料油循環(huán)泵 透平發(fā)電機(jī)凝水泵 鍋爐燃油泵 鍋爐給水泵 鍋爐鼓風(fēng)機(jī) 救火總用泵 救火泵 貨油泵 冷藏貨藏壓縮機(jī) 冷卻泵 鹽水接力泵 貨艙通風(fēng)機(jī) 機(jī)艙

5、通風(fēng)機(jī) CO2室抽風(fēng)機(jī) 冷藏機(jī)艙送風(fēng)、抽風(fēng)泵 廚房送風(fēng)機(jī)抽風(fēng)機(jī) 浴室、廁所抽風(fēng)機(jī) 照明設(shè)備 助航、通訊用變流機(jī) 燃油離心分油器 輕柴油離心分油器 滑油離心分離器 燃料油駁運(yùn)泵 輕柴油輸出泵 艙底泵 壓載泵 日用淡水泵 衛(wèi)生水泵 飲水泵 滑油輸送泵 熱水循環(huán)泵 蒸發(fā)器凝水泵 蒸發(fā)器給水泵 主空氣壓縮機(jī) 油灶鼓風(fēng)機(jī) 空調(diào)壓縮機(jī) 空調(diào)淡水泵 伙食冷庫(kù)壓縮機(jī) 電動(dòng)鍋爐給水泵 電動(dòng)鍋爐強(qiáng)制循環(huán) 泵 充電機(jī)組 雷達(dá) 空調(diào)送風(fēng)機(jī) 主機(jī)盤(pán)車(chē)機(jī) 機(jī)艙起吊機(jī) 車(chē)床 砂輪 鉆床 電焊機(jī) 求生艇吊艇機(jī) 舷梯起吊機(jī) 探照燈 二、負(fù)荷表的編制與計(jì)算 o 1.確定各項(xiàng)負(fù)荷的已知條件和數(shù)據(jù) 負(fù)荷名稱(chēng)、用途、類(lèi)別。 同種類(lèi)負(fù)荷

6、的數(shù)量m。 負(fù)荷的額定數(shù)據(jù)，即機(jī)械軸上最大功率 。 機(jī)械軸所配電動(dòng)機(jī)額定功率 ，額定轉(zhuǎn)速 、額定功率因數(shù)、額定效率 。 電動(dòng)機(jī)利用系數(shù) N JN P MN P 1 JN MN P K P 用電設(shè)備需要電網(wǎng)供給的最大功率 機(jī)械負(fù)荷系數(shù) 同時(shí)使用系數(shù) 1MN Sh K P P 0 n K m 2 J JN P K P 實(shí)際效率 -機(jī)械軸上實(shí)際需要功率 J P n該組同時(shí)工作的用電設(shè)備數(shù)目； m該組用電設(shè)備總數(shù)。 K2和K0可由實(shí)際調(diào)查得出 用電設(shè)備負(fù)荷系數(shù)附注有電設(shè)備負(fù)荷系數(shù)附注 主機(jī)冷卻泵0.6-0.9柴油機(jī)船滑油駁運(yùn)泵0.65-1.0 主機(jī)滑油循環(huán)泵0.65-0.9淡水泵0.65-1.0 排氣

7、渦輪滑油泵0.7-1.0衛(wèi)生水泵0.8-1.0 噴油嘴冷卻泵0.7-1.0熱水循環(huán)泵0.8-1.0 輔鍋爐給水泵0.85-1.0主機(jī)盤(pán)車(chē)機(jī)0.8-1.0 輔鍋爐燃油泵0.65-0.9貨油泵0.6-0.85 輔鍋爐鼓風(fēng)機(jī)0.6-0.85機(jī)修設(shè)備0.5-0.7 主空氣壓縮機(jī)0.75-1.0貨艙通風(fēng)機(jī)0.6-1.0 燃油離心分油器0.65-1.0泵艙通風(fēng)機(jī)0.7-0.9 滑油離心分離器0.65-1.0貨艙通風(fēng)機(jī)0.6-0.8 輕柴油輸送泵0.65-1.0電熱器（包括電灶）0.5-0.9 重柴油輸送泵0.7-1.0消磁裝置1.0 主機(jī)循環(huán)泵0.7-0.9汽輪機(jī)船變流機(jī)0.35-0.8 主凝水泵0.65

8、-0.75充電機(jī)0.4-1.0 燃油泵0.75-0.85錨機(jī)0.6-0.9 主機(jī)滑油循環(huán)泵0.6-0.9舵機(jī)0.2-1.0 給水泵（貨船）0.65-0.75起貨機(jī)0.3-0.65 自動(dòng)燃燒裝置0.8-0.9絞盤(pán)0.3-0.8 總用空氣壓縮機(jī)0.8-0.9絞車(chē)0.3-0.8 總用泵0.65-0.75無(wú)線電0.8-1.0 艙底壓載泵0.8-1.0探照燈0.8-1.0 救火泵0.75-1.0工作燈0.8-1.0 燃料油駁運(yùn)泵0.75-1.0照明0.6-1.0 第一類(lèi)負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)K0 名稱(chēng)航行進(jìn)出港靠離碼頭停泊海上停泊應(yīng)急 輕柴油駁運(yùn)泵0.30.30.20.2 重柴油駁運(yùn)泵0.30.30.20.2

9、 滑油駁運(yùn)泵0.20.20.20.2 滑油離心分油器0.30.30.3 燃油離心分油器0.30.30.3 主空氣壓縮機(jī)0.40.4 輔鍋爐給水泵0.30.30.30.30.3 蒸發(fā)器給水泵0.30.30.3 艙底泵0.50.3 艙底壓載泵0.50.3 污水泵0.20.2 衛(wèi)生水泵0.50.50.5 淡水泵0.50.50.5 熱水循環(huán)泵0.50.60.5 冷藏機(jī)0.30.20.20.30.2 空調(diào)冷卻水泵0.30.20.20.30.2 廚房用電0.40.40.40.40.40.2 回旋起貨機(jī)（起貨）0.50.5 回旋起貨機(jī)（變幅）0.30.3 回旋起貨機(jī)（回旋）0.30.3 絞車(chē)0.40.4 o

10、 (9)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù) 同組用電設(shè)備所需有功功率 所需無(wú)功功率 12030 0 MNMN mK K K PmK K P P 00 QPtg -用電設(shè)備實(shí)際功率因數(shù)角 MN J JN J MN JN P P P P P P KKK 213 K0I、K0II選擇原則 o在大的艦船上，由于負(fù)載數(shù)量多，同時(shí)工 作的可能性小些。因此同時(shí)工作系數(shù)比負(fù) 載少的艦船可取小些。 o艦船活動(dòng)愈緊張，同時(shí)工作系數(shù)就取得愈 大，因?yàn)樵O(shè)備的同時(shí)工作可能性愈大。 通常，K0I在0.8-1.0范圍內(nèi)，K0II在0.3-1.0范圍內(nèi)。 某狀態(tài)需要發(fā)電機(jī)供給的總功率 o 總有功功率： o 總無(wú)功功率： 式中： 該狀態(tài)下第、類(lèi)負(fù)

11、荷總有功功率； 該狀態(tài)下第、類(lèi)負(fù)荷總無(wú)功功率。 , II P P , II Q Q 1.05( IIII0II0 ）PKPKP 1.05( IIII0II0 ）QKQKQ o 在該狀態(tài)下負(fù)荷的加權(quán)平均功率因數(shù) o 在該狀態(tài)下可能短時(shí)需要的最大負(fù)荷 B cos P Q B tg P Q 1 B costgcos IIImax PPP III P式中： 該狀態(tài)下第III類(lèi)負(fù)荷總有功功率。 負(fù)荷表的編制過(guò)程 向輪機(jī)部門(mén)收集全船用電設(shè)備原始資料 ，包括 ，并據(jù)此從產(chǎn)品目 錄中找出 等數(shù)據(jù)。 確定運(yùn)行狀態(tài)，并將全部用電設(shè)備分類(lèi)連同 已知數(shù)據(jù)填入表中。 NMNJNJ nmPPP和、 cos和、 MN P

12、負(fù)荷計(jì)算表負(fù)荷計(jì)算表 序號(hào)序號(hào)用用 電電 設(shè)設(shè) 備備 名名 稱(chēng)稱(chēng) 數(shù)數(shù) 量量 最最 大大 機(jī)機(jī) 械械 軸軸 功功 率率 kW 電動(dòng)機(jī)（額定）數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)（額定）數(shù)據(jù)所 需所 需 總 功總 功 率率 kW 電 動(dòng)電 動(dòng) 機(jī) 利機(jī) 利 用 系用 系 數(shù)數(shù) K1 航航 行行 狀狀 態(tài)態(tài) 功功 率率 kW 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 r/min 效效 率率 % 功率功率 因數(shù)因數(shù) cos 所需所需 功率功率 kW 機(jī) 械機(jī) 械 負(fù) 荷負(fù) 荷 系數(shù)系數(shù) K 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 負(fù)荷系負(fù)荷系 數(shù)數(shù)K 實(shí) 際 功實(shí) 際 功 率因數(shù)率因數(shù) cos 同 時(shí)同 時(shí) 使 用使 用 系數(shù)系數(shù) K0 所需有所需有 功功率功功率 kW 所需無(wú)所

13、需無(wú) 功功率功功率 Kvar 負(fù) 荷負(fù) 荷 類(lèi)別類(lèi)別 實(shí) 際實(shí) 際 效率效率 % 12345678910111213141516171819 甲甲 板板 機(jī)機(jī) 械械 1 2 3 4 類(lèi)負(fù)荷總功率類(lèi)負(fù)荷總功率P、Q（kW、kvar） 類(lèi)負(fù)荷總功率類(lèi)負(fù)荷總功率P、Q（kW、kvar） 類(lèi)負(fù)荷總功率類(lèi)負(fù)荷總功率P、Q（kW、kvar） 類(lèi)負(fù)荷總功率考慮同時(shí)工作系數(shù)類(lèi)負(fù)荷總功率考慮同時(shí)工作系數(shù)0.8時(shí)總功率時(shí)總功率 （kW、kvar） 類(lèi)負(fù)荷總功率考慮同時(shí)工作系數(shù)類(lèi)負(fù)荷總功率考慮同時(shí)工作系數(shù)0.3時(shí)總功率時(shí)總功率 （kW、kvar） 考慮同時(shí)工作系數(shù)后，考慮同時(shí)工作系數(shù)后，、類(lèi)負(fù)荷總功率之和類(lèi)負(fù)荷總功

14、率之和 （kW、kvar） 考慮網(wǎng)絡(luò)損失考慮網(wǎng)絡(luò)損失5%以后所需總功率（以后所需總功率（kW、kvar） 加權(quán)平均值功率因數(shù)加權(quán)平均值功率因數(shù)cosB 運(yùn)行發(fā)電機(jī)（臺(tái)數(shù)運(yùn)行發(fā)電機(jī)（臺(tái)數(shù)kW） 發(fā)電機(jī)負(fù)荷率（發(fā)電機(jī)負(fù)荷率（%） 備用機(jī)（臺(tái)數(shù)備用機(jī)（臺(tái)數(shù)kW） 確定系數(shù)K1 、K2和K0，并計(jì)算各組負(fù)荷所需 功率。 計(jì)算每一狀態(tài)下各類(lèi)負(fù)荷所需總功率。 根據(jù)總同時(shí)使用系數(shù)K01 、K02并計(jì)及電網(wǎng)損 耗5%，確定各狀態(tài)所需的電站功率。 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，查對(duì)產(chǎn)品目錄，選擇發(fā)電 機(jī)功率和數(shù)量，并核對(duì)各狀態(tài)下發(fā)電機(jī)負(fù)荷百 分率，最后用可能短時(shí)需要最大負(fù)荷校驗(yàn)發(fā)電 機(jī)過(guò)載能力是否滿(mǎn)足。 3.選擇發(fā)電機(jī)的要

15、求 必須保證各種運(yùn)行狀態(tài)下最大用電量并都有備用機(jī) 組，備用機(jī)組容量應(yīng)不小于運(yùn)行機(jī)組中最大一臺(tái)機(jī) 組的容量。主發(fā)電機(jī)一旦故障，能立即投入供電。 每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷率為80%左右。 發(fā)電機(jī)的類(lèi)型和功率應(yīng)盡可能一致，以減少備品和 增強(qiáng)發(fā)電機(jī)組之間的換性，并聯(lián)運(yùn)行也較方便。 艦船在停泊狀態(tài)的用電量小于最小一臺(tái)發(fā)電機(jī)的 50%時(shí)，可安裝停泊發(fā)電機(jī)。 發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)應(yīng)盡量少，以使維護(hù)簡(jiǎn)單、管理方便， 但也不能太少，發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期輕載運(yùn)行，這樣不經(jīng)濟(jì) 。一般選用2-4臺(tái)。 應(yīng)急狀態(tài)應(yīng)單獨(dú)選應(yīng)急發(fā)電機(jī)，不設(shè)備用機(jī)。 對(duì)于艦艇，為了提高其生命力，應(yīng)增加發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù) 和電站數(shù)，如大型艦艇為3-4個(gè)電站，中小墊艦艇( 如護(hù)衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦)不少于2個(gè)，小艇1個(gè)。當(dāng)一艘 艦艇上有兩個(gè)電站時(shí)，每一電站要安裝兩臺(tái)發(fā)電機(jī) ，實(shí)施分區(qū)供電以提高供電的生命力。 在知道發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量后，可按配套產(chǎn)品目錄選出原動(dòng)機(jī)。 第三節(jié) 需要系數(shù)法 o 需要系數(shù)：用電設(shè)備實(shí)際所需要的功率與額 定負(fù)載時(shí)所需的功率的比值 式中： 用電設(shè)備實(shí)際所需功率； 用電設(shè)備額定功率。 Sb C SN P K P Sb P SN P 一、計(jì)算方法 計(jì)算各類(lèi)負(fù)荷的額定所需功率Psn、照明設(shè)備 和弱電設(shè)備的額定所需功率，即采用其安裝 總功率。 查表選擇各類(lèi)負(fù)荷的需要系數(shù)入Kc。 起貨機(jī)負(fù)荷的需要系數(shù)。此系數(shù)隨起貨機(jī)電 氣控制方式和臺(tái)數(shù)而不同，可根