船舶电气系统的设计与优化研究

船舶电气系统的设计与优化研究

陈福忠

扬州中远海运重工有限公司  江苏扬州  225211

摘要：船舶电气系统是整个船舶工业中的一个重要组成部分，其稳定运行关系到船舶工业的整体发展效益。在新时期的航运工业中，船舶电气系统的各项运行方式也变得更加复杂，这就要求船舶电气工作人员的专业素质不断提高，同时也要求船舶电气系统的智能化和自动化程度不断创新提升。本论文主要是针对船舶工业中的电气系统设计优化问题展开的研究与分析。

关键词：船舶；电气系统；设计；优化

0前言

在现如今的海洋运输贸易中，船舶发挥着极其重要的作用，电气系统的设计和优化是保障船舶安全行驶的重要基础。船舶电气系统的构成较为复杂，主要负责完成供电、通信、动力控制等关键任务，必须确保其运行的高效及安全。本文结合笔者工作实际，针对船舶电气系统的设计与优化展开了相关的研究。

1船舶电气系统的组成及特征

1.1船舶电气系统的组成

船舶电气系统是船舶上负责供电、通信、导航、动力控制等功能的重要系统，一般由主配电系统、应急供电系统、动力系统、通信系统等部分组成。主要功能包括提供电力驱动船舶各种设备和系统的正常运行，保证船舶通讯和导航的可靠性，以及提供紧急情况下的备用电源供应。船舶电气系统的设计需要考虑安全性、可靠性、节能性和环保性等多类因素，确保船舶安全运行并满足各项功能要求。

1.2船舶电气系统的特征

（1）由于船舶发电量不大，所以船舶的电力系统很可能会出现电压、频率等参数的变化，再加上船舶的电力系统一旦出现故障，或者是出现了错误，很可能导致船舶失电，对船舶的安全构成了极大的威胁。

（2）由于船舶空间比较狭小，内部用电设备较多，所以船舶的电力网具有较少的线缆和较少的电力损耗。

（3）船舶电气设备的运营环境较为恶劣，很有可能导致船舶的各种电气设备接触不良，误动作，甚至发生故障。

2船舶电力系统的设计

2.1电源装置的设计

2.1.1电力负荷的计算

针对电力负荷的计算，常用的方法为三类负载法，主要是将电力设备划分为三种类型：连续负载、短期或反复短期负载和偶尔短期负载。由于资料充足，故应用这三种载荷方法，能够比较精确地计算出电力装备载荷系数，所得出的结果也是很准确的。

2.1.2负荷表的编制

编制负荷表是很重要的一项工作，需要全面搜集电能负荷数据，依据船舶寿命开展相应的等级划分。确定电机的效率系数和负载系数，并且计算每个工况下每个使用负载的总用电量。

2.1.3发电机组容量和台数的选择

发电的单位装机量及机组个数要以负荷表为依据。根据发电机组数量和容量的确定原则，64000吨级散货运输船电站发电机组选型结果为同型号、同容量的3×650(发电机组数量× KW)，其中2台为运行机组，1台为备用机组。

2.2配电装置的设计

比如某64000t型散货船的主配电装置共有8台配电屏，3台为辅机发电机控制屏，以实现辅机的操纵，其中一台辅机控制屏兼做同步屏，以实现对辅机的并车控制；配有2台440 VAC负载组合启动屏，主要功能是控制主机供应的重要负载； 2台440V及1台220V的 AC负载屏，可有效控制负载及与岸上电源连接。

3船舶电气系统设计中常见的问题

3.1船舶电气设计考虑不周，图纸设计有偏差

电气设计涉及的领域很广，电气设计涉及了多种专业知识，不仅限于此，在进行电气设计时，也要对其它专业的有关知识进行合理的运用，但很多电气设计者在进行电气设计时，往往忽略电气设计领域的学科间的内在关联，不能有效地将这些学科有机地结合起来，从而造成了电气设计作为一门独立的学科的局面。由于缺乏对船舶电气设计的全面认知以及对其他专业知识的运用，导致船舶电气设计中的误差集中表现为绘图，其中包括电气设备的功率和数量等参数的设计。如果不熟悉物理和数学知识，将无法计算这些内容。因此，在设计过程中，往往会产生一些误差，从而对船体的建造产生很大的影响。

3.2电缆选择不当

船舶电气设计中的电缆选择是极为重要的，关系到整个船舶的照明、广播。在某些情况下，需要将电缆用于有线火灾报警系统。因此所选择的电缆需要具备较强的防火性能。若选用不当，将会使报警系统、照明系统等出现一定的瑕疵，为船舶运行埋下诸多的隐患。

4船舶电气设计优化方案

4.1合理的布置电气设备和图纸设计

在布置电气设备上，对船员的维护、使用和管理都有很大的帮助。例如，当一艘船只在设计的时候，如果将设备布置在后机舱，那么就会有设计师布置一些泵组、小型机器的启动器、变压器、分电箱等，这样可以让船员更容易地操作设备。将其布置在机舱集控室，不仅可以改善船尾机舱的外观，而且还可以降低对启动器、主配电盘、变压器等的线缆损耗。

此外，在图纸设计开展的过程中，应当关注字体、图形符号等各个环节，绘图的每一个流程都要按照规范进行，以确保不同设备的形成、编号等参数是正确的。在多份图上同时存在一条相同的线缆时，为了使设计图更加清楚，防止重复计算，一般应使用实线与虚线区分主次。

4.2提升设计人员的工作技能

在船舶工程建设中，要开展船舶电气设计的优化，就必须明确船舶电气设计中设计者的重要性与角色。有关单位在聘用时，应当确保所聘用的设计者具备相应的专业技术及专业知识，并且具备相应的资格证及从业资格证。组织设计人员参加具体的设计流程，经过反复的练习，积累一些相关的工作经验。另外，要从根本上解决大学生素质低下的问题，就必须加强大学生素质教育，从根本上解决大学生素质低下的问题。

4.3科学的选择电气设备

在船舶的电力设计中，电力装备的正确选用是保证电力设计工作顺利进行的一个重要方面，因此，对电力装备的科学选用将直接影响到船舶电力系统的正确使用。在电气设备的选择上，设计者要将电气设备与电气设计的全过程有机地联系起来，进行科学的选择，使其性能、功能和容量符合所设计的电气系统。在选择电缆的时候，要对各种类型的电缆进行认真地分析，并将其对应的应用范围进行区别，全面考虑电缆的性能，按照客户提出的意见和要求，确保所选择的电缆是合乎要求的。

4.4综合研究，合理设计

船舶电气设计是一项非常全面和系统的工作，其涉及到电气设计、物理知识、数学知识等各个方面的知识，所以，在船舶电气设计中需要对各类设备有足够的认识，对其进行深入的分析，并作出合理的估计，例如，要对船体的载重能力、各设备的耗电量、功率等有一个比较完整的了解，然后通过对它们的数学分析，画出准确的设计图，这样才能为船体的建造奠定坚实的依据，从而使船体能够按照图纸来选取和购买设备。

4.5确保图纸标准输出

在船舶电气设计的过程中，电气设计人员应当加强自身的使命及责任，确保出图的标准化，根据标准化的图样，确定出图的尺度、模型及发行形式。当设计图纸的输出工作结束之后，为了与设计图纸的对比，还需要对全船的技术规格做一次合理化的审查。在原有船舶的基础上，要深入明确电力系统的保护模式、分配模式，保证各项信息能够有效地协调。对各单位提交的图纸进行仔细的审核，并对审核中出现的问题给予充分的关注并加以解决，在实施船舶设计的同时，尽可能降低在船舶设计阶段的费用支出。对于图纸设计过程中出现的问题，要加强与现场验船师之间的沟通，以便能够快速地找到并解决图纸中出现的与设计不一致的问题。

5结语

总之，船舶的电气设计优化对船舶的航行和安全有着很大的影响，因此，船舶的电气设计必须得到足够的关注。但到目前为止，船舶的电气系统还存在着诸如断路器、电缆、电力供应连续性等方面的问题，从而使船舶电力系统的设计缺陷得以充分的显现，并对船舶的安全构成了严重的威胁。因此，船只的设计、建造和操作人员都要针对以上这些问题，采取相应的措施，以防止类似的问题重演，全面保证船只的安全航行。

参考文献：

[1]明海涛,赵朋远.船舶电气设计中常见问题的处理[J].科技经济导刊,2017(23):1.

[2]钟明鹤.试论船舶电气设计的优化处理方法[J].建筑工程技术与设计,2018,000(036):3301.