王一民

(荣成造船工业有限公司, 山东 威海 264309)

65 m远洋鱿鱼钓船自动电站的设计

王一民

(荣成造船工业有限公司, 山东 威海 264309)

摘要：详细介绍65 m远洋鱿鱼钓船自动电站的设计与功能的实现，叙述了组成自动电站的设备、各个发电机组的组装、配合和选用原则，以及远洋鱿鱼钓船自动电站的有关要求和使用特点等。

关键词：渔船;自动电站；发电机组；主配电板；充放电板

0引言

随着我国造船业和海洋渔业的不断发展壮大，渔船正朝着大型化、远洋化、综合化和自动化的方向发展，伴随而来的是船舶的用电设备数量不断增加，用电的功耗日益增大，因而对船舶的安全性、稳定性、舒适性以及可靠性都有更高的要求和需要，同时也对船舶核心动力之一的自动电站提出了更高的要求。渔船自动电站的好坏是评价一条渔船制造水平的重要指标之一，更是渔船现代化和自动化的核心标志，它直接影响船舶的航行、作业、安全。

大型远洋渔船由于作业海域远、作业周期长、续航能力强、自动化程度高，因而需要配备大量的设备，例如：数台大型冷冻机组、数量众多的大功率的灯具、中央空调、大功率的泵站以及许多通讯导航设备，若在作业中一旦发生断电事故，轻则影响生产，重则会导致人员受伤等严重的后果，更有可能发生灾难性事件。因此，在自动化电站设计之初，必须从减轻船员的劳动强度、减少人员的配置、降低不必要的功耗、获得更大的经济效益出发，要全面考虑、综合布置、合理设计、多方论证，才可能保证自动电站系统的安全、稳定、可靠运行。

本文以在南美洲海域作业的65 m远洋鱿鱼钓船为例，叙述该远洋鱿鱼钓船的自动电站的设计与实现以及效果。

1船舶的主要量度

65 m远洋鱿鱼钓船主要作业于西南大西洋海域，满足Ⅰ类航区建造要求。其船体结构为钢质、横骨架、双甲板、球鼻艏，动力系统采用单柴油机驱动单桨和单舵。

主要量度：

总长

65.49 m

设计水线长

59.83 m

垂线间长

57.50 m

型宽

9.80 m

型深

6.20 m

设计吃水

3.70 m

满载排水量

1 487.2 t

设计航速

12.5 kn

鱼舱容积

880 m3

2自动电站功能设计

与货船相比，65 m远洋鱿鱼钓船用电具有用电量大、负载大、负载设备组成复杂、种类繁多，发电机组负载变化频繁复杂等特点。本渔船的电站主要由3台500 kW的主柴油发电机组、1台120 kW的停泊柴油发电机组以及主配电板、监测报警系统、应急充放电板、无线电充放电板、分配电箱和照明分电箱等组成。一般情况下，此类渔船的柴油发电机组都在出厂前组装好，安装在公共底座上，组合成发电机组。在发电机组上安装1套监测报警系统和1套安全保护系统，与电站的自动控制系统组成自动电站。监测报警系统对机组进行适时监测和报警，并且对不同的警报信号产生不同的信号，传输给安全保护系统和自动控制系统，然后根据不同的信号产生相应的反馈动作从而调整发电机组的启动、停止、运转和紧急停车。电站自动系统对整个船舶的运行和安全有重要的意义，更是一个系统工程，用在大型远洋鱿鱼钓船上，也是未来发展的方向。

此船的自动化电站系统必须满足以下功能：

(1)发电机和主配电板可以实现自动巡回监测与报警。

(2)发电机的自动运行。在自动控制时，由PLC控制发电机组的运行和调速。

(3)负载过大时可自动增加发电机。

(4)负载过低时自动关闭多余发电机。

(5)自动故障停机。

(6)失电后，自动启动应急电源。

(7)自动并车功能，能自动调整频率和相位。并车同时自动分配负荷。

(8)主电站启动后，全船电力恢复，自动切断应急电源。

3自动电站的组成

65 m远洋鱿鱼钓船电力系统分为电源、配电板、电网和负载4部分。电源部分由3台主柴油发电机组、1台应急柴油发电机组组成；配电板主要包括7屏主配电板；电网包括电缆电路和电力分电箱、照明分电箱、充放电板等；负载包括各种保证船舶正常运行的用电设备。本船主要电网图如图1所示。

图1　主要电网示意图

3.1主要负载

本船主要用电设备由冷冻设备、甲板机械、轮机设备、通讯设备、钓鱼设备等组成。

(1)冷冻设备：3台200 kW的制冷压缩机组、循环泵、制冷风机等。

(2)甲板机械：舵机、锚机、绞缆车等。

(3)轮机设备：各种水泵、油泵、空压机组、中央空调机组、锅炉和通风机等。

(4)无线电和卫星导航通讯设备。

(5)生活设备和照明用电。

(6)钓鱿鱼的鱿钓机和诱鱼灯。

此船作业用的诱鱼灯单个功率为2 kW，数量为180个，正常工作时间全部开启；每台制冷压缩机的功率为200 kW，正常工作时要启动2台制冷压缩机，另1台制冷压缩机备用。当捕鱼量很大时，3台制冷压缩机需要同时启动；46台鱿钓机，每台功率0.75 kW，外加其他必须开启的油泵、水泵、通风机、机舱照明等设备，综合计算消耗的功率不小于700 kW。

3.2主柴油发电机组

3.2.1主柴油发电机组的功率选取

为保证钓鱿鱼作业时间的工作正常，鱼货应及时新鲜冷冻。通过对用电设备的用电量计算，并且考虑作业时的设备用电量储备、设备的长时间可靠供电运行和燃油经济性，最终采用3台500 kW的柴油发电机组作为主发电机组为全船供电。此柴油发电机组采用了潍柴动力的CW6200ZD型的船用柴油机搭配西门子公司的IFC6456型船用鼠笼式异步电动机，产生3相、AC380 V、50 Hz电能。海上环境潮湿，为保证发电机的干燥和运行稳定，每台发电机的内部都加装防冷凝加热器。

3.2.2柴油发电机组的并车

正常工作的情况下，运行2台500 kW的主发电机组，3台主发电机组之间的任何2台均可以长期并车运行。在用电负荷特别大的情况下，3台发电机组也可以同时并车运行。当用电负荷下降时，会根据功率的实际情况自动减车运行，从而降低油耗，节约能源。当负载超过1台发电机组额定功率的80%时就要并车运行，因为如果发电机组长期在超过额定功率80%的负荷下工作，对发电机组的损伤很大。发电机采用电子形式并车装置，可以根据设备的需要和功率的多少来自动并车和脱扣。在白天不作业情况下，有可能只启动1台冷冻机组和1台发电机组。

3.3停泊发电机组

3.3.1停泊柴油发电机组的选取

本船设置1台120 kW的停泊发电机组。该发电机组柴油机采用WD615.67型功率为138 kW柴油机搭配西门子发电机。此发电机组作为辅助发电机组，可以与前面的3台主发电机组在短时间内任意并车运行，进行负载转移。同时，在船舶靠港或者空载航行时单独运行停泊柴油发电机组，可以满足日常的生活用电需要，达到节约能源、降低能耗和成本的目的。

3.3.2停泊柴油发电机组的启动

120 kW发电机组设计有电池启动和机械弹簧启动这2种启动方式，确保在任何情况下都能启动成功。停泊发电机在主配电板上单独配置1个停泊发电机组屏，配有自动控制系统。当选择自动时，一旦其他发电机组失电，自动启动停泊发电机。当需要时也可以在机旁手动启动停泊发电机组，确保能及时提供电能。

3.4主配电板

3.4.1主配电板的电制

65 m远洋鱿鱼钓船的电制分为3种，其主要设备的电制如下：

(1)动力装置采用AC380 V、50 Hz、三相三线制。

(2)照明及小型电器及生活用电器均采用AC220 V、50 Hz、单向两线制(主线路为三相三线制)。

(3)通讯助航设备采用AC220 V、50 Hz、单相两线制加DC24 V两线制。

(4)应急照明系统采用DC24 V双线绝缘制。

(5)诱鱼灯系统采用AC220 V、50 Hz、单相两线制。

3.4.2主配电板组成

本船将主配电板分为1号发电机组屏、2号发电机组屏、3号发电机组屏、停泊发电机组屏、负载屏和2个组合启动屏等几个单元模块。设计船舶、岸电连锁装置以保护配电板的安全运行，防止人为的疏忽而造成经济损失。发电机屏上，有连接来自主发电机的远传遥控信号，其中有：柴油机的降速、升速、停机、远程启动、紧急停车、电机过热保护等。为方便并车，配电板上设有整步表和同步指示灯。发电机组屏上设有绝缘监测装置、功率表、交流电压表、交流电流表、频率表、逆功率继电器、发电机过载报警指示灯和充磁装置等。主配电板上还包括组合启动屏和负载屏。组合启动屏联接到各个启动箱，例如：机舱风机启动箱、冷冻机舱风机启动箱、各种泵的启动箱、冷冻机启动箱等。负载屏通过断路器和岸电连接。

为了船舶维修和保养方便，主配电板采用了相似的主屏结构形式和通用元件，个别地方使用单独控制或者连锁装置保证各个功能的运转正常。

3.5应急充放电板

在甲板上设应急充放电板1个，板内设有空气断路器、负载开关、熔断器、各种仪表、指示灯、转换开关、直流接触器、绝缘监测装置等设备。其主要作用是对船上安装的蓄电池充电或是放电，控制和监视充电的情况以及当主电网和应急电网都断电情况

下，能自动提供应急照明等。

根据蓄电池的容量和用电设备的要求，本船采用的充电器的主要参数：

形式

硅整流式

输出电压

DC0～36 V

充电电流

40 A

充电方式

转换及浮充电式

输入电压

AC220 V 50 Hz

当主配电板失电时，应急充放电板能够向规定的必要的处所和设备提供应急用电。

3.6监测报警系统

此系统主要对设备进行监测保护的作用，报警信号有欠压报警、过载报警、逆功率报警等。不同的设备的延伸报警信号同时输入驾控台和集控室并且有本地的声光报警信号。在集控室和驾驶室有控制按钮，对设备进行远程的监测和控制，并对紧急情况进行应急处理。

4结语

65 m远洋鱿鱼钓船电站系统自动化程度高，实现了设计的控制要求，保障了船舶的作业和设备的长期稳定运行，同时也减轻了船员的负担，降低了油耗。由于选用3台同样规格的主柴油发电机组，因此大大减少了备件的数量，并且增加了备件的通用性，为船东节省了部分费用和宝贵的机舱空间。

从近2年的海上作业情况看，设计的自动电站经受住了各种海况的考验，能满足鱿鱼钓船作业的要求。渔船用户现在十分关注鱼舱的大小，要求扩大鱼舱空间，压缩机舱空间。根据实际安装效果看，本船机舱的空间高度过低，安装发电机组的排烟管路后，电缆通道和排烟管的距离稍微有点近，导致电缆通道很窄，不利于电缆的散热，在后续船舶设计和建造中需要加以完善。

参考文献：

[1]张作化.船舶电气设备[M].北京:人民交通出版社,2002.

[2]刘国平.电工工艺与船舶电气系统[M].北京:北京大学出版社,2008.

[3]盛振邦,刘应中.船舶原理[M].上海:上海交通大学出版社,2004.

收稿日期：2016-01-04

作者简介：王一民(1982—),男，工程师，从事船舶机电设计工作。

中图分类号：U665.12

文献标志码：A