某油船电力负荷计算问题分析

2017-09-15刘永歆苗国强

世界海运 2017年8期

杜淼刘永歆苗国强徐冰

某油船电力负荷计算问题分析

杜淼刘永歆苗国强徐冰

某油船船东试航时手动开启了主空压机以及大部分的厨房设备，此时发电机的单机负荷率为87%。该船东认为发电机的容量偏小，并怀疑船厂的负荷计算存在问题。结合其他项目的经验进行理论计算，对船东进行合理解释，用理论结合实际说服船东不需增加发电机的容量，从而为船厂节约建造成本，也为船东节省运营成本。

三类负载法；负荷计算；间断负荷系数

一、问题描述

某油船共配备三台发电机，每台输出功率为780千瓦。根据建造说明书的要求，在正常航行的工况下，1台发电机即可满足航行期间的容量要求（由于发电机的增机负荷率是90%，所以负荷的总量不能大于单机的780×90%=702千瓦）。船东非常关心发电机的负荷问题，在首制船试航期间，船东在船舶无人机舱试验状态时（即无人机舱试验的设备全开启的状态），又手动开启了主空压机以及大部分的厨房设备，此时，一台发电机的容量约为680千瓦。考虑到未开启的厨房设备（可倾斜煎锅和蒸锅共22千瓦）和焚烧炉（20千瓦左右），船东认为发电机的容量选小了，并对本船的负荷计算提出了质疑，认为负荷计算中很多设备的负荷系数比另一大型油船选得小。本船的负荷计算的结果如表1所示。

表1 计算的结果

二、三类负载法

首先，船厂的电力负荷计算方法采用的是国防工业出版社2013年出版的《船舶设计实用手册》（以下简称《手册》）里的三类负载法。

三类负载法，顾名思义，即把负荷分为三类：第一类负载——连续使用的负载；第二类负载——短时或重复短时使用的负载；第三类负载——偶尔短时使用的负载，以及按操作规程规定可以在电站尖峰负载时间外使用的负载。

在实际的计算中，将各个负载划分为以上三类，采用不同的负载系数，同时还要乘以不同的同时系数。[1]具体公式如下：

其中：Pe为电动机额定功率；η为电动机额定效率；K1为负载系数；K2为同时系数。

三、负荷计算

船厂的负荷计算即是基于以上的方法，其负荷系数、同时系数的选取是结合其他多个实船经验并参照《手册》的数据。

根据《手册》，负荷系数根据负载的不同而有一定的差别，例如泵类通常在0.75～0.9，风机类在0.6～0.9，本项目的设备的负荷系数也在这个范围之内，大多数取0.7和0.75。

《手册》中还建议，同时系数对第一类负载可按照0.8～1选取，第二类负载按照0.3～0.5选取，第三类负载通常可以忽略不计。在本项目的负荷计算中，第一类负载通常取0.9～1，第二类负载通常取0.4。[2]

综上，本项目中系数的选取符合相关的设计要求。

负载计算的部分内容参见表2所示。

表2 部分负载计算

四、原因分析

（1）至于船东认为负荷系数选得比另一载荷量约为本船两倍的大型油船的负荷系数小这一情况，很重要的原因是本船的设备电机选得较大（本型船的一些设备的容量甚至等于或大于大型油船设备的容量，如燃油净油机和低温淡水泵），而实际的功率消耗比较小，所以，设备实际的负荷系数较低。本船与另一大型油船的部分设备电机容量的对比如表3所示。

表3 负荷比较

（2）关于船东提出航行时开启主空压机，同时开启所有的厨房设备及焚烧炉的要求，船厂认为船东要求的这种状态太极端，船上几乎不会出现这种情况。首先主空压机主要为主机及发电机提供启动用的压缩空气，航行期间，主机及发电机均已启动，几乎不会启动主空压机，只有在空气瓶的压缩空气泄漏较多的情况下才偶尔启动。即使非常偶然的情况下启动了空压机，也应该按照第二类负载考虑，即同时系数为0.4。

主空压机实际消耗功率Ps=Pe/η×K1×K2= 52/93.7%×0.75×0.4=16.6 kW。

厨房设备只在做饭期间工作，也不会出现所有的厨房设备都开启的情况，因为通常船上的大厨只有一人，不可能对所有的厨房设备同时操作。而且厨房设备属于第二类负载，同时系数取0.4。

厨房设备实际消耗功率Ps=Pe/η×K1×0.4=22/93.7×0.75×0.4=7 kW。

焚烧炉也是油渣积累到一定程度才开启（人工可控，没必要非在负荷大时同时开，从而人为加大发电机功率）。焚烧炉应该介于第二类和第三类负载之间，甚至可以忽略不计。如果考虑，其实际消耗功率Ps=Pe/η×K1×K2=20/91.5%×0.75×0.4= 6.5 kW。