船舶照明系統(tǒng)圖支路功率計算自動化

劉進軍，武啟遷

(常石(上海)船舶設(shè)計有限公司，上海 200001)

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船舶照明系統(tǒng)圖支路功率計算自動化

劉進軍，武啟遷

(常石(上海)船舶設(shè)計有限公司，上海 200001)

摘要：在制作船舶照明系統(tǒng)圖時，需要根據(jù)規(guī)范要求給照明支路設(shè)置合適的斷路器，以便在過流和檢修等情況下切斷電源，保護電路或確保操作安全。針對支路上各燈具或其他用電負荷的視在功率要通過計算確保低于斷路器的容量值要求,提出了一種用程序?qū)崿F(xiàn)支路所有用電設(shè)備總功率和接入點個數(shù)自動計算從而快速判定支路設(shè)計合理性的新方法。通過實船測算，這種計算方法節(jié)省了系統(tǒng)圖作圖和檢查時間，提高了作業(yè)效率和計算結(jié)果的可靠性。

關(guān)鍵詞：船舶；照明系統(tǒng)圖；斷路器；視在功率

0引言

對于船舶設(shè)計而言，各型燈具、插座、開關(guān)、電纜、斷路器、電源等構(gòu)成的照明系統(tǒng)設(shè)計是其中重要的一部分工作，該系統(tǒng)能確保船上各處常規(guī)和應(yīng)急照明的需要。船上的燈有熒光燈、水銀燈、白熾燈等多種類型，數(shù)量眾多，視在功率(單位為伏安/A)和性能各不相同。從成本、安全性等方面綜合考量，將一組組燈具分別接到分電板上，每組燈具以串聯(lián)或串并聯(lián)混合方式尾端通過1個斷路器(MCCB)接入分電板，之后分電板接入低壓配電板或者應(yīng)急配電板上去。

各船級社規(guī)范對各支路斷路器規(guī)格和照明點數(shù)量做出了相關(guān)的要求，其中NK(日本船級社)規(guī)范要求電壓為131～250 V，額定電流15 A或以下的終端支路給電的燈點數(shù)量不超過24個[1]。

例如8.2萬t散貨船照明電路采用的是220 V交流電源，按照上述要求可將斷路器分斷值設(shè)定為10 A，從而照明點數(shù)量最多為24個，則支路功率最大值為2 200 VA，故支路上各用電設(shè)備的功率之和最大不超過2 200 VA。

當(dāng)前都是手動計算照明系統(tǒng)各分電路的功率，進而根據(jù)斷路器斷路設(shè)定值和短路電流值判斷支路方案的可行性。這樣做耗費的時間較多，容易出錯。本文以NK規(guī)范繪制的照明系統(tǒng)圖為例介紹了通過程序?qū)崿F(xiàn)支路視在功率和自動計算，從而快速判斷配置方案是否滿足支路伏安數(shù)要求的新方法。

1支路功率計算方法現(xiàn)狀

實際上，船上各個區(qū)域的燈具和家用電氣設(shè)備的布置要根據(jù)規(guī)范照度要求、船東要求、船員實際日常生活需要以及船廠標準綜合確認。具體來講，構(gòu)建的系統(tǒng)中除了各型燈具外，還有一些吸塵器、電視機、冰箱等家用電氣設(shè)備，這些設(shè)備的功率和數(shù)量必須在支路總功率和設(shè)備總數(shù)量中統(tǒng)籌考慮。部分燈具功率表見表1，部分設(shè)備功率表見表2。

表1　部分燈具功率表

燈具和設(shè)備劃歸到哪個支路要綜合考慮一組方案設(shè)備的連接走線距離(計算電纜成本等)、施工的便利性、燈具的數(shù)量、設(shè)備總的用電負荷即總功率值等因素。最初根據(jù)粗略估計(包括走線計劃)做出方案，之后計算這些設(shè)備的數(shù)量尤其是功率是否符合要求。

現(xiàn)在總功率的計算以及電氣品數(shù)量的統(tǒng)計一般通過手工計算以及人工數(shù)數(shù)方式完成，同一條支路可能需要若干次的調(diào)整并計算之后才能最終找到合理方案。另外，各類中大型船舶的支路有幾十條甚至上百條，尤其對于一艘新開發(fā)的船舶，這種計算的工作量很大，且容易因人為原因產(chǎn)生某些計算失誤。

表2　部分電氣設(shè)備功率表

2自動化計算方法探索

如上所述，支路設(shè)備功率計算和數(shù)量統(tǒng)計是設(shè)計中2個繁瑣且容易出錯的問題。對于數(shù)量統(tǒng)計當(dāng)前尚可通過充分利用AutoCAD現(xiàn)有的模塊統(tǒng)計功能并輔以必要手段實現(xiàn)數(shù)量的快速統(tǒng)計[2]，而照明支路的容量往往需要多次計算、調(diào)整并確認是否合規(guī)，當(dāng)前的計算方法效率低且容易出錯。針對此問題，提出一種快速調(diào)整和確認支路功率值的簡便方法。首先在AutoCAD圖面上選定該支路計劃接入的全部用電設(shè)備，功率總和可以自動計算并顯示出來；其次通過和斷路器容量值比較，就可以快速判定方案的可行性，便于調(diào)整且快速找到一個支路的合適的用電設(shè)備組合，這樣一組一組選定即可完成整船的照明系統(tǒng)設(shè)計。各支路的功率值即伏安數(shù)為了之后工作的確認方便，在系統(tǒng)圖上可將其自動寫到各支路斷路器附近。

程序設(shè)計思路：

將各種類型和型號的燈具、插座、電視機、冰箱、飲水機、排氣扇等設(shè)計成模塊。模塊屬性包含對應(yīng)的功率。插座要考慮其他用途，有哪些用電設(shè)備可能會使用在這里，找到功率最大的設(shè)備，并將其設(shè)置為模塊的功率參數(shù)。

部分程序如下：

(DEFUN C:VACAL ()

(SETQ N 0)

(SETQ VA_DATA 0)

(SETQ SS (SSGET))

(REPEAT (SSLENGTH SS)

(SETQ EN (SSNAME SS N))

(SETQ EN_DATA (ENTGET EN))

(SETQ EN_TYPE (CDR (ASSOC 0 EN_DATA)))

(IF(= EN_TYPE "INSERT")

(SUB_CALCULATION)

(SETQ N (+ N 1))

(SETQ STR1 (STRCAT (ITOA VA_DATA) "VA" ))

(COMMAND "TEXT" (GETPOINT) 100 0 STR1)

(DEFUN SUB_CALCULATION ()

(SETQ EN_NAME (CDR (ASSOC 2 EN_DATA)))

(COND((= EN_NAME "300W PORTABLE CARGO LT")

(SETQ VA_DATA (+ VA_DATA 300)))

…))

3計算操作方法

照明系統(tǒng)圖居住區(qū)應(yīng)急燈電源圖如圖1所示。將程序加載到AutoCAD中，鍵入自定義命令VACAL, 回車，選定某斷路器連接的所有用電設(shè)備，包括燈具、插座、小設(shè)備等，點擊圖1(a)斷路器附近電纜線下適當(dāng)位置(虛框)，即可將計算出的功率值自動寫入，并且燈點的數(shù)量也可自動彈出，如圖1(b)、(c)所示，圓圈內(nèi)為各支路對應(yīng)的視在功率(VA值)。

4結(jié)論

本改進方法可節(jié)省設(shè)計成本。根據(jù)8.2萬t散貨船測算，約可節(jié)省照明系統(tǒng)圖設(shè)計工時的10%以上。對于其他船級社等規(guī)范，雖然可接入燈具的數(shù)量和容量可能會有不同，又或者各船廠根據(jù)自己的實踐經(jīng)驗將多支路直接接到分電板，然后通過分電板經(jīng)斷路器接到上一級配電板上[3]，但是在特定終端支路總?cè)萘恐驴梢陨晕⒄{(diào)整程序，用同樣的方法快速計算從而判斷支路燈具配置方案的合理性。通過程序方法實現(xiàn)了接入電氣設(shè)備總功率寫入的同時燈具數(shù)量通過彈窗自動顯示出來的功能，進一步方便了燈點數(shù)量合規(guī)性的確認。

圖1　照明系統(tǒng)圖居住區(qū)應(yīng)急燈電源

參考文獻：

[1]陳奎英.AutoCAD 塊屬性在船舶照明設(shè)計的應(yīng)用[J].船舶，2011,22(5):71-76.

[2]呂芳.船舶照明系統(tǒng)設(shè)計[J].中國科技博覽，2014(28):37-37.

中圖分類號：U665.1

文獻標志碼：A

作者簡介：劉進軍(1980—)，男，碩士，工程師，研究方向為船舶通信導(dǎo)航及電氣系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；武啟遷(1988—)，男，助理工程師，研究方向為通信工程。

收稿日期：2015-11-15