关于船舶电站容量确定和计算方法
论文关键词:电站；负荷；系数；容量；计算
论文摘要:本文主要阐述了船舶电站容量确定和计算方法，针对三类负荷介绍了负荷计算两步骤和过程，以及在设计实践中的一些问题提出自己的看法。
正确合理地计算船舶电站的容量，将直接影响到船舶运行的指标，并且影响着船舶的生命力量，所以具有很重要的意义。船舶电站计算的基本理论，不仅设计人员要掌握，对于运行人员来说也是非常重要的，它可以帮助机舱管理人员正确深入地了解船舶电站的特点，从而能够根据不同的运行情况，相应的改变电力系统的运行方式，充分发挥电站的功能，使电力系统保证安全、可靠、经济、优质，（在电压和频率偏差允许围内）另外，在监造船舶和接管 船舶过程中，对所接船舶能够做出有理论的校验和评价。
在进行船舶设计时，船体的型式和尺寸及推进系统都可以由模型实验决定，但是船舶电站容量的选择至今尚无类似的办法，只能根据规律采用近似的估算方式。
电站容量的计算方法有许多种类，一般用的最多的是概率论法，昼夜航行图表法和负荷系数法。概率论法对于同类型船舶适用，小船或电动辅机不多的船舶大多采用昼夜航行图表法，目前用的较多的仍然是负荷系数法。负荷系数法分为两种，需要系数法和三类负荷法。将电站容量计算好后，就可以查对产品目录，根据发电机组标准和配套情况，选用发电机。
由于船上各用电设备的 工作情况与船舶的 运行工况有关，不论用什么方法计算电站容量都是按照船舶不同的工况分别进行的。船舶整个运行周期大体可以划分几个点型工况，在每一个点型工况中负荷的变化相对说来是不大的。船舶电气设计人员都知道，任何船舶都有配有电源装置，供给船舶上的电力、照明、通讯及其它的生活设备。电源装置有主电源，应急电源、备用电源。船舶设备几种电源要根据船舶类型、用途、航区以及船级社规范，法规来确定，故不同类型、用途的船舶可配不同的电源装置，但主电源装置对于大多数船舶都要配置，主电源装置（船舶电站）的容量是如何确定的呢？下面就船舶电站容量的确定和计算方法及在计算过程中注意的问题浅谈一二。
船舶电站容量的确定，必须经过船舶电力负荷计算，其结果作为选择发电机容量的依据，计算结果正确与否将直接影响发电机容量的选择，发电机容量选择不合适，势必将直接影响全船电器设配的使用要求，导致船舶航行不安全，也有可能由于船舶电站容量过大，造成电站低负荷，低效率运行，柴油发电机组功率得不到充分的利用，并相应地造成配套电气设配（主开关、仪表、电缆等）容量增大，导致船舶造价提高。用此电力负荷计算在整个船舶电气设计中是一项较为重要的 工作，应考虑周密、细致、慎重、否则将给船舶带来隐患。
船舶电力负荷计算是根据全船用电设配的数量，负荷及使用工况进行的。把计算过程汇总表，称为电力负荷计算书。目前，船舶电力负荷计算方法虽多，上述以介绍过了，下面以三类负荷法的计算步骤浅谈一下。
1、确定全船，照明及生活等设配的情况下，查出机械配套电机的额定参数，计算照明等其它用电设配的装置功率，并按设配工作性质进行分类，甲板机械、舵室辅机机修机械、冷藏通风、弱电设配、照明设配、生活设配、通讯导航等。
2、对于不同类型、用途的船舶划分为几种船舶运行工况，如航行状态、进出港、 靠离码头、停泊、装卸货、应急状态等。
3、按确定各工况下所需使用的电机、电气设配以及它们使用情况进行负荷分类，即Ⅰ类负荷——连续使用额的负载，Ⅱ类负荷——短时或重复短时使用的负荷，Ⅲ类负荷——偶然短时使用的负荷，以及按操作规程规定可以在电站尖峰负荷时间外使用的负荷。
4、计算各用电设配实际消耗的功率。在计算电动辅机电机所消耗的功率时，首先确定各种系数，如电动机利用系数：K1=P2／P1,机械负荷系数：K2=P3／P2，电动机负荷系数：K3=K1K2=P3／P1，最后确定电动机以额定功率运转时从电网所吸收的功率：P4=P1／ηe，P1每一台辅机选配的电动机有一额定功率P1每一台辅机有一最大轴功率P2电动机的实际使用功率，电动机在额定功率时的效率ηe，按以上公式计算各电动机实际所消耗功率。若有两台及两台以上同类型机械设配额定 电机，还需根据实际使用台数进行计算。
5、计算每一台工况下各类负荷的总功率，必须按其同时系数计算总负荷。对于Ⅰ类负荷，因考虑到全船用电量设配最大负荷的不同实性，同时系数K1可取0.8~0.9，对于Ⅱ类负荷，同时系数指该负荷平均使用时间与工作周期之比来估算，但在计算时常不考虑每台辅机的同时系数，而将Ⅱ类负荷总加起来后在乘以同时系数K2，K2一般可在0.3~0.5的范围中选择。对于Ⅲ类计算时通常可不计。
6、考虑5%的网络损失，计算出所需总功率，按此功率及具体使用情况确定发电机容量及台数，其容量必须满足各工况所需功率，实际使用的发电机可为单机动行，也可以为双机并联运行并考虑留有一定的余量，另一方面使计算过程引起的误差得到有效的控制。
7、最后再考虑是否选择发电机，选择什么型号的发电机组的问题。如需并联运行可断电转移负荷及互为备用，一般选择相同型号机组。
船舶电力负荷计算对每一个船舶电气设计人员来说，似乎不是一项很困难的工作，但其实不是，要做到精确计算，得到一个准确的结果，并非容易。这是因为电站负荷取决于各用电设备的实际负荷和具体使用权情况，以及全船用电设备同时使用情况，而这些情况说的受到了多种因素的影响，难以确定。多年的工作经验使我们深有体会，认为电力负荷计算是船舶电气设计中一项比较困难的工作。
从计算方法的角度来说，一般首先必须具备有原始的资料及数据，如机械轴最大功率（P），实际负荷时电动机效率（η），等其次再通过选取各种数据，如机械负荷系数（K），同时使用系数等，就可以进行计算了。现在遇到的普遍问题是原始数据不全甚至没有，这样就给计算带来了不便。以往在这种情况下为了计算通常把电动机利用系数（K）均取1，同时由于在计算过程中各种系数选取不当(一般偏于保守，系数取的偏大)，加之设备分类不正确，这样造成了计算结果偏大，因而选择的电站容量也就偏大。从现有船舶电站运行的实际情况（大多数电站的负荷率普遍较低）就可以印证了这一点，当然电站负荷率低也有其它方面的原因，如果船舶使用方不是根据需要，而是根据在自己的考虑要求设计单位配备何种类型机组，造成装机容量较实际需要大，但这种情况毕竟是少数。尽管电站容量选择偏大对船舶航行安全来说并没有什么不好，但就设计角度而言是不合理的。本文提出一些个人见解和体会，就如何使电站选择更加合理化的问题与各位同行共同探讨。