65 m遠洋魷魚釣船自動電站的設計

王一民

(榮成造船工業有限公司, 山東 威海 264309)

65 m遠洋魷魚釣船自動電站的設計

王一民

(榮成造船工業有限公司, 山東 威海 264309)

摘要：詳細介紹65 m遠洋魷魚釣船自動電站的設計與功能的實現，敘述了組成自動電站的設備、各個發電機組的組裝、配合和選用原則，以及遠洋魷魚釣船自動電站的有關要求和使用特點等。

關鍵詞：漁船;自動電站；發電機組；主配電板；充放電板

0引言

隨著我國造船業和海洋漁業的不斷發展壯大，漁船正朝著大型化、遠洋化、綜合化和自動化的方向發展，伴隨而來的是船舶的用電設備數量不斷增加，用電的功耗日益增大，因而對船舶的安全性、穩定性、舒適性以及可靠性都有更高的要求和需要，同時也對船舶核心動力之一的自動電站提出了更高的要求。漁船自動電站的好壞是評價一條漁船制造水平的重要指標之一，更是漁船現代化和自動化的核心標志，它直接影響船舶的航行、作業、安全。

大型遠洋漁船由于作業海域遠、作業周期長、續航能力強、自動化程度高，因而需要配備大量的設備，例如：數臺大型冷凍機組、數量眾多的大功率的燈具、中央空調、大功率的泵站以及許多通訊導航設備，若在作業中一旦發生斷電事故，輕則影響生產，重則會導致人員受傷等嚴重的后果，更有可能發生災難性事件。因此，在自動化電站設計之初，必須從減輕船員的勞動強度、減少人員的配置、降低不必要的功耗、獲得更大的經濟效益出發，要全面考慮、綜合布置、合理設計、多方論證，才可能保證自動電站系統的安全、穩定、可靠運行。

本文以在南美洲海域作業的65 m遠洋魷魚釣船為例，敘述該遠洋魷魚釣船的自動電站的設計與實現以及效果。

1船舶的主要量度

65 m遠洋魷魚釣船主要作業于西南大西洋海域，滿足Ⅰ類航區建造要求。其船體結構為鋼質、橫骨架、雙甲板、球鼻艏，動力系統采用單柴油機驅動單槳和單舵。

主要量度：

總長

65.49 m

設計水線長

59.83 m

垂線間長

57.50 m

型寬

9.80 m

型深

6.20 m

設計吃水

3.70 m

滿載排水量

1 487.2 t

設計航速

12.5 kn

魚艙容積

880 m3

2自動電站功能設計

與貨船相比，65 m遠洋魷魚釣船用電具有用電量大、負載大、負載設備組成復雜、種類繁多，發電機組負載變化頻繁復雜等特點。本漁船的電站主要由3臺500 kW的主柴油發電機組、1臺120 kW的停泊柴油發電機組以及主配電板、監測報警系統、應急充放電板、無線電充放電板、分配電箱和照明分電箱等組成。一般情況下，此類漁船的柴油發電機組都在出廠前組裝好，安裝在公共底座上，組合成發電機組。在發電機組上安裝1套監測報警系統和1套安全保護系統，與電站的自動控制系統組成自動電站。監測報警系統對機組進行適時監測和報警，并且對不同的警報信號產生不同的信號，傳輸給安全保護系統和自動控制系統，然后根據不同的信號產生相應的反饋動作從而調整發電機組的啟動、停止、運轉和緊急停車。電站自動系統對整個船舶的運行和安全有重要的意義，更是一個系統工程，用在大型遠洋魷魚釣船上，也是未來發展的方向。

此船的自動化電站系統必須滿足以下功能：

(1)發電機和主配電板可以實現自動巡回監測與報警。

(2)發電機的自動運行。在自動控制時，由PLC控制發電機組的運行和調速。

(3)負載過大時可自動增加發電機。

(4)負載過低時自動關閉多余發電機。

(5)自動故障停機。

(6)失電后，自動啟動應急電源。

(7)自動并車功能，能自動調整頻率和相位。并車同時自動分配負荷。

(8)主電站啟動后，全船電力恢復，自動切斷應急電源。

3自動電站的組成

65 m遠洋魷魚釣船電力系統分為電源、配電板、電網和負載4部分。電源部分由3臺主柴油發電機組、1臺應急柴油發電機組組成；配電板主要包括7屏主配電板；電網包括電纜電路和電力分電箱、照明分電箱、充放電板等；負載包括各種保證船舶正常運行的用電設備。本船主要電網圖如圖1所示。

圖1　主要電網示意圖

3.1主要負載

本船主要用電設備由冷凍設備、甲板機械、輪機設備、通訊設備、釣魚設備等組成。

(1)冷凍設備：3臺200 kW的制冷壓縮機組、循環泵、制冷風機等。

(2)甲板機械：舵機、錨機、絞纜車等。

(3)輪機設備：各種水泵、油泵、空壓機組、中央空調機組、鍋爐和通風機等。

(4)無線電和衛星導航通訊設備。

(5)生活設備和照明用電。

(6)釣魷魚的魷釣機和誘魚燈。

此船作業用的誘魚燈單個功率為2 kW，數量為180個，正常工作時間全部開啟；每臺制冷壓縮機的功率為200 kW，正常工作時要啟動2臺制冷壓縮機，另1臺制冷壓縮機備用。當捕魚量很大時，3臺制冷壓縮機需要同時啟動；46臺魷釣機，每臺功率0.75 kW，外加其他必須開啟的油泵、水泵、通風機、機艙照明等設備，綜合計算消耗的功率不小于700 kW。

3.2主柴油發電機組

3.2.1主柴油發電機組的功率選取

為保證釣魷魚作業時間的工作正常，魚貨應及時新鮮冷凍。通過對用電設備的用電量計算，并且考慮作業時的設備用電量儲備、設備的長時間可靠供電運行和燃油經濟性，最終采用3臺500 kW的柴油發電機組作為主發電機組為全船供電。此柴油發電機組采用了濰柴動力的CW6200ZD型的船用柴油機搭配西門子公司的IFC6456型船用鼠籠式異步電動機，產生3相、AC380 V、50 Hz電能。海上環境潮濕，為保證發電機的干燥和運行穩定，每臺發電機的內部都加裝防冷凝加熱器。

3.2.2柴油發電機組的并車

正常工作的情況下，運行2臺500 kW的主發電機組，3臺主發電機組之間的任何2臺均可以長期并車運行。在用電負荷特別大的情況下，3臺發電機組也可以同時并車運行。當用電負荷下降時，會根據功率的實際情況自動減車運行，從而降低油耗，節約能源。當負載超過1臺發電機組額定功率的80%時就要并車運行，因為如果發電機組長期在超過額定功率80%的負荷下工作，對發電機組的損傷很大。發電機采用電子形式并車裝置，可以根據設備的需要和功率的多少來自動并車和脫扣。在白天不作業情況下，有可能只啟動1臺冷凍機組和1臺發電機組。

3.3停泊發電機組

3.3.1停泊柴油發電機組的選取

本船設置1臺120 kW的停泊發電機組。該發電機組柴油機采用WD615.67型功率為138 kW柴油機搭配西門子發電機。此發電機組作為輔助發電機組，可以與前面的3臺主發電機組在短時間內任意并車運行，進行負載轉移。同時，在船舶靠港或者空載航行時單獨運行停泊柴油發電機組，可以滿足日常的生活用電需要，達到節約能源、降低能耗和成本的目的。

3.3.2停泊柴油發電機組的啟動

120 kW發電機組設計有電池啟動和機械彈簧啟動這2種啟動方式，確保在任何情況下都能啟動成功。停泊發電機在主配電板上單獨配置1個停泊發電機組屏，配有自動控制系統。當選擇自動時，一旦其他發電機組失電，自動啟動停泊發電機。當需要時也可以在機旁手動啟動停泊發電機組，確保能及時提供電能。

3.4主配電板

3.4.1主配電板的電制

65 m遠洋魷魚釣船的電制分為3種，其主要設備的電制如下：

(1)動力裝置采用AC380 V、50 Hz、三相三線制。

(2)照明及小型電器及生活用電器均采用AC220 V、50 Hz、單向兩線制(主線路為三相三線制)。

(3)通訊助航設備采用AC220 V、50 Hz、單相兩線制加DC24 V兩線制。

(4)應急照明系統采用DC24 V雙線絕緣制。

(5)誘魚燈系統采用AC220 V、50 Hz、單相兩線制。

3.4.2主配電板組成

本船將主配電板分為1號發電機組屏、2號發電機組屏、3號發電機組屏、停泊發電機組屏、負載屏和2個組合啟動屏等幾個單元模塊。設計船舶、岸電連鎖裝置以保護配電板的安全運行，防止人為的疏忽而造成經濟損失。發電機屏上，有連接來自主發電機的遠傳遙控信號，其中有：柴油機的降速、升速、停機、遠程啟動、緊急停車、電機過熱保護等。為方便并車，配電板上設有整步表和同步指示燈。發電機組屏上設有絕緣監測裝置、功率表、交流電壓表、交流電流表、頻率表、逆功率繼電器、發電機過載報警指示燈和充磁裝置等。主配電板上還包括組合啟動屏和負載屏。組合啟動屏聯接到各個啟動箱，例如：機艙風機啟動箱、冷凍機艙風機啟動箱、各種泵的啟動箱、冷凍機啟動箱等。負載屏通過斷路器和岸電連接。

為了船舶維修和保養方便，主配電板采用了相似的主屏結構形式和通用元件，個別地方使用單獨控制或者連鎖裝置保證各個功能的運轉正常。

3.5應急充放電板

在甲板上設應急充放電板1個，板內設有空氣斷路器、負載開關、熔斷器、各種儀表、指示燈、轉換開關、直流接觸器、絕緣監測裝置等設備。其主要作用是對船上安裝的蓄電池充電或是放電，控制和監視充電的情況以及當主電網和應急電網都斷電情況

下，能自動提供應急照明等。

根據蓄電池的容量和用電設備的要求，本船采用的充電器的主要參數：

形式

硅整流式

輸出電壓

DC0～36 V

充電電流

40 A

充電方式

轉換及浮充電式

輸入電壓

AC220 V 50 Hz

當主配電板失電時，應急充放電板能夠向規定的必要的處所和設備提供應急用電。

3.6監測報警系統

此系統主要對設備進行監測保護的作用，報警信號有欠壓報警、過載報警、逆功率報警等。不同的設備的延伸報警信號同時輸入駕控臺和集控室并且有本地的聲光報警信號。在集控室和駕駛室有控制按鈕，對設備進行遠程的監測和控制，并對緊急情況進行應急處理。

4結語

65 m遠洋魷魚釣船電站系統自動化程度高，實現了設計的控制要求，保障了船舶的作業和設備的長期穩定運行，同時也減輕了船員的負擔，降低了油耗。由于選用3臺同樣規格的主柴油發電機組，因此大大減少了備件的數量，并且增加了備件的通用性，為船東節省了部分費用和寶貴的機艙空間。

從近2年的海上作業情況看，設計的自動電站經受住了各種海況的考驗，能滿足魷魚釣船作業的要求。漁船用戶現在十分關注魚艙的大小，要求擴大魚艙空間，壓縮機艙空間。根據實際安裝效果看，本船機艙的空間高度過低，安裝發電機組的排煙管路后，電纜通道和排煙管的距離稍微有點近，導致電纜通道很窄，不利于電纜的散熱，在后續船舶設計和建造中需要加以完善。

參考文獻：

[1]張作化.船舶電氣設備[M].北京:人民交通出版社,2002.

[2]劉國平.電工工藝與船舶電氣系統[M].北京:北京大學出版社,2008.

[3]盛振邦,劉應中.船舶原理[M].上海:上海交通大學出版社,2004.

收稿日期：2016-01-04

作者簡介：王一民(1982—),男，工程師，從事船舶機電設計工作。

中圖分類號：U665.12

文獻標志碼：A