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)同類型船舶適用。o 負(fù)荷系數(shù)法方法最簡單，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 又稱負(fù)荷表格法。分類：需要系數(shù)法三類負(fù)荷法o 三類負(fù)荷法把負(fù)荷分成偶然短時(shí)使用重復(fù)短時(shí)使用長期使用三類第二節(jié) 三類負(fù)荷法o一、船舶運(yùn)行狀態(tài)及用電設(shè)備的分類o二、負(fù)荷表的編制與計(jì)算三類負(fù)荷法：基于電力負(fù)荷分類模型的一種電力負(fù)荷計(jì)算方法，考慮了艦船電力負(fù)荷的特點(diǎn)，將影

2、響負(fù)荷變化的因素分別用各自的系數(shù)來表達(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)的所有電氣設(shè)備投入工作。用電設(shè)備分類-按用途和系統(tǒng)分類 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

3、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、伙食冷庫的空調(diào)裝置和通風(fēng)機(jī)等。o 機(jī)修機(jī)械n包括車床、鉆床、刨床、電焊機(jī)及機(jī)艙起重行車等。 用電設(shè)備分類-按用途和系統(tǒng)分類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-按負(fù)荷分類o (1)第一類負(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

4、負(fù)荷。o (3)第三類負(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)程可以避開電站尖峰負(fù)荷時(shí)間使用的負(fù)荷。萬噸柴油機(jī)遠(yuǎn)洋貨輪1、2、3負(fù)荷電氣設(shè)備分類 第類負(fù)荷第類負(fù)荷第類負(fù)荷舵機(jī)起貨機(jī)起錨機(jī)絞盤主機(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

5、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)盤車機(jī)機(jī)艙起吊機(jī)車床砂輪鉆床電焊機(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)o 負(fù)荷名稱、用途、類別。o 同種類負(fù)荷的數(shù)量m。o 負(fù)荷的額定數(shù)據(jù)，即機(jī)械軸上最大功率 。o 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 。o 電動(dòng)機(jī)利用系數(shù) NJNPMNP 1JNMNPKPo用電設(shè)備需要電網(wǎng)供給的最大功率o機(jī)械負(fù)荷系數(shù)o同時(shí)使用系數(shù) 1MNShK PP0nKm2JJNPKP

6、實(shí)際效率 -機(jī)械軸上實(shí)際需要功率 JPn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)盤車機(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

7、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0.65-0.75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0.3-0.8總用空氣壓縮機(jī)0.8-0.9絞車0.3-0.8總用泵0.65-0.75無線電0.8-1.0艙底壓載泵0.8-1.0探照燈0.8-1.0救

8、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第一類負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)K0名稱航行進(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

9、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0.40.4o (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 所需無功功率120300MNMNmK K K PmK K PP00QPtg-用電設(shè)備實(shí)際功率因數(shù)角 MNJJNJMNJNPPPPPPKKK213K0I、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

10、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 總無功功率： 式中： 該狀態(tài)下第、類負(fù)荷總有功功率； 該狀態(tài)下第、類負(fù)荷總無功功率。,IIP P,IIQ Q1.05(IIII0II0）PKPKP1.05(IIII0II0）QKQKQo 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BcosPQBtgPQ1BcostgcosIIImaxPPP IIIP式中： 該狀態(tài)下第III類負(fù)荷總有功功率。負(fù)荷表的編制過程o 向輪機(jī)部門收集全船用電設(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)。o 確定運(yùn)行狀態(tài)，并將全部用電設(shè)備分類連同已知

11、數(shù)據(jù)填入表中。NMNJNJnmPPP和、cos和、MNP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)備備名名稱稱數(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所需無所需無功功率功功率Kvar負(fù) 荷負(fù) 荷類別類別實(shí) 際實(shí) 際效率效

12、率%12345678910111213141516171819甲甲板板機(jī)機(jī)械械1234類負(fù)荷總功率類負(fù)荷總功率P、Q（kW、kvar）類負(fù)荷總功率類負(fù)荷總功率P、Q（kW、kvar）類負(fù)荷總功率類負(fù)荷總功率P、Q（kW、kvar）類負(fù)荷總功率考慮同時(shí)工作系數(shù)類負(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）類負(fù)荷總功率考慮同時(shí)工作系數(shù)類負(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，、類負(fù)荷總功率之和類負(fù)荷總功率之和（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

13、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）o 確定系數(shù)K1 、K2和K0，并計(jì)算各組負(fù)荷所需功率。o 計(jì)算每一狀態(tài)下各類負(fù)荷所需總功率。o 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。o 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)過載能力是否滿足。3.選擇發(fā)電機(jī)的要求o 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

14、即投入供電。o 每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷率為80%左右。o 發(fā)電機(jī)的類型和功率應(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。o 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)。o 發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)應(yīng)盡量少，以使維護(hù)簡單、管理方便，但也不能太少，發(fā)電機(jī)長期輕載運(yùn)行，這樣不經(jīng)濟(jì)。一般選用2-4臺(tái)。o 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)。o 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。SbCSNPKPSbPSNP一、計(jì)算方法o計(jì)算各類負(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。o查表選擇各類負(fù)荷的需要系數(shù)入Kc。o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，可根據(jù)起貨機(jī)負(fù)荷曲線確定。o將各類負(fù)