需要系數(shù)法計(jì)算發(fā)電機(jī)功率的實(shí)踐應(yīng)用

朱萬(wàn)軍， 辛　鵬， 李亞東， 易繼兵

(山東海洋工程裝備有限公司， 山東 青島 266555)

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需要系數(shù)法計(jì)算發(fā)電機(jī)功率的實(shí)踐應(yīng)用

朱萬(wàn)軍， 辛鵬， 李亞東， 易繼兵

(山東海洋工程裝備有限公司， 山東 青島 266555)

摘要電站對(duì)于鉆井平臺(tái)或船舶來講是動(dòng)力的核心，正確選擇發(fā)電機(jī)的容量非常關(guān)鍵，關(guān)系到平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)，如果發(fā)電機(jī)容量選擇過大，會(huì)導(dǎo)致主電站帶負(fù)荷率低，發(fā)電機(jī)組運(yùn)行效率降低，浪費(fèi)了資源；如果發(fā)電機(jī)容量選擇過小，將無(wú)法滿足電氣設(shè)備的用電要求，電站會(huì)超負(fù)荷運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組本身也會(huì)加快老化，故障率升高。發(fā)電機(jī)容量的計(jì)算方法有多種，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目工況特點(diǎn)，采取合適的方法是計(jì)算的關(guān)鍵，本文將采用需要系數(shù)法對(duì)正在研發(fā)的新型鉆修井平臺(tái)的發(fā)電機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算。

關(guān)鍵詞發(fā)電機(jī)功率新型鉆修井平臺(tái)需要系數(shù)法計(jì)算方法負(fù)荷率

0引言

目前我們正在研發(fā)設(shè)計(jì)一種新型鉆修井平臺(tái) well intervention vessel,簡(jiǎn)稱為WIV。WIV是一種自帶推進(jìn)器能自行航行的且精確定位的鉆修井單元 (平臺(tái))，它擁有完善的鉆井系統(tǒng)配置，同時(shí)配備修井和鉆調(diào)整井等作業(yè)的設(shè)備。

在概念設(shè)計(jì)中確定了WIV平臺(tái)的參數(shù)后，基本設(shè)計(jì)中對(duì)發(fā)電機(jī)的功率和臺(tái)數(shù)的確定就顯得尤為關(guān)鍵。發(fā)電機(jī)機(jī)組功率必須充裕，否則不能滿足負(fù)載的使用，同時(shí)從經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)方面考慮，發(fā)電機(jī)的功率應(yīng)該根據(jù)不同的工作狀況進(jìn)行合理的劃分，可以設(shè)置4～6臺(tái)發(fā)電機(jī)，以便在不同的工況下啟動(dòng)一定數(shù)量的發(fā)電機(jī)。

如何正確計(jì)算發(fā)電機(jī)功率，需要對(duì)平臺(tái)電力負(fù)載進(jìn)行正確的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果將作為發(fā)電機(jī)功率和數(shù)量的依據(jù)。平臺(tái)電力負(fù)載計(jì)算是一項(xiàng)較困難的工作，由于全船的實(shí)際負(fù)載和具體使用工況會(huì)受到多種因素影響，在下文中我們將對(duì)用電設(shè)備負(fù)載和使用情況加以全面分析，從而獲得比較準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)而確定發(fā)電機(jī)功率及臺(tái)數(shù)。

1計(jì)算方法

1.1概述

目前，船舶電力負(fù)載計(jì)算方法較多，各種方法略有不同。即使是同一方法在不同用途的平臺(tái)上使用也有些差別，但構(gòu)思相同，即計(jì)算平臺(tái)各工況下用電設(shè)備的所需功率。目前常用的方法有：需要系數(shù)法；三類負(fù)載法；日夜負(fù)載法；概率分析計(jì)算法；以某項(xiàng)特重負(fù)載為基數(shù)的計(jì)算方法等。

上述方法中，目前應(yīng)用較多的是需要系數(shù)法和三類負(fù)載法。在此平臺(tái)中我們應(yīng)用需要系數(shù)法來計(jì)算總功率。

1.2計(jì)算公式

計(jì)算方法確定后將按照下述方法和程序進(jìn)行：

(1) 計(jì)算各用電設(shè)備的額定輸入功率。

(2) 選擇計(jì)算工況，并確定各工況下所需使用的電氣設(shè)備，并按連續(xù)負(fù)載和間斷負(fù)載加以區(qū)分。

(3) 確定各用電設(shè)備的需用系數(shù)。

(4) 計(jì)算各用電設(shè)備的所需功率，并計(jì)算出各工況下所需總功率。

(5) 選用間斷負(fù)載的同時(shí)系數(shù)，計(jì)算總需要功率。

上述計(jì)算可用下式表述：

(1)

式中：PG為計(jì)算總功率； Pci為各連續(xù)負(fù)載額定輸入功率； Pli為各間斷負(fù)載額定輸入功率；Ki為需要系數(shù)；K2為同時(shí)系數(shù)。

(6) 考慮5%網(wǎng)絡(luò)損失，計(jì)算所需要總功率。

(7) 根據(jù)上述總功率，選擇發(fā)電機(jī)組的功率和臺(tái)數(shù)，并計(jì)算各工況下使用發(fā)電機(jī)的負(fù)載率。

1.2.1需用系數(shù)

需用系數(shù)的確定可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，也可以根據(jù)機(jī)械專業(yè)計(jì)算獲得。

1.2.2同時(shí)系數(shù)

由于各間斷性負(fù)載不會(huì)在同一時(shí)刻使用，因此，可能運(yùn)行的間斷負(fù)載的最大功率之和，總比所有間斷負(fù)載所需要的最大功率之和要小。平臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)不同，其結(jié)果也不同，一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果或經(jīng)驗(yàn)值確定，無(wú)精確計(jì)算值時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取0.3～0.5之間。

(3)

2負(fù)荷計(jì)算

我們根據(jù)WIV鉆修井平臺(tái)的實(shí)際工作狀況進(jìn)行劃分，共分為3種工況：鉆修井工況；航行工況；應(yīng)急工況。

在表1中我們將各負(fù)載在各種工況下的運(yùn)行情況作出分析，并套用公式(1)進(jìn)行計(jì)算并得出最終結(jié)果，同時(shí)系數(shù)K2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取0.4。

表1　WIV鉆修井平臺(tái)電力負(fù)載計(jì)算書

續(xù)表1　WIV鉆修井平臺(tái)電力負(fù)載計(jì)算書

續(xù)表1　WIV鉆修井平臺(tái)電力負(fù)載計(jì)算書

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3結(jié)論

本文運(yùn)用需用系數(shù)法確定了新型鉆修井WIV平臺(tái)發(fā)電機(jī)的臺(tái)數(shù)及功率，即在鉆修井工況下將使用4臺(tái)5 000 kW的發(fā)電機(jī)，3臺(tái)5 000 kW的發(fā)電機(jī)備用，此時(shí)發(fā)電機(jī)負(fù)載率為77%；航行工況下將使用6臺(tái)5 000 kW發(fā)電機(jī)，1臺(tái)5 000 kW的發(fā)電機(jī)備用，此時(shí)發(fā)電機(jī)負(fù)載率為88%；應(yīng)急工況下1臺(tái)500 kW應(yīng)急發(fā)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，負(fù)載率77%，正常發(fā)電機(jī)無(wú)運(yùn)行。從計(jì)算結(jié)果中我們可以看出發(fā)電機(jī)的負(fù)載率在80%左右，可以保證每臺(tái)發(fā)電機(jī)在工作時(shí)達(dá)到最佳的工作效率，同時(shí)在鉆修井工況下有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)處于備用狀態(tài)，即使某臺(tái)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，備用發(fā)電機(jī)可以即時(shí)投入工作，從而保障生產(chǎn)作業(yè)的正常進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]海洋石油工程設(shè)計(jì)指南編委會(huì).海洋石油工程設(shè)計(jì)指南[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2007.

[2]中國(guó)船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) 電氣分冊(cè)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2013.

基金項(xiàng)目：青島市黃島區(qū)海洋科技專項(xiàng)項(xiàng)目：項(xiàng)目編號(hào)(2014-4-7)，課題名稱：新型可移動(dòng)鉆修井單元(平臺(tái))WIV研發(fā)。

作者簡(jiǎn)介：朱萬(wàn)軍(1984-)，男，工程師，研究方向?yàn)殂@井平臺(tái)電氣系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及新船型研發(fā)工作。

中圖分類號(hào)U662

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

The Practical Application of Calculating the Power of Generator with Demanding Coefficient Method

ZHU Wan-jun, XIN Peng, LI Ya-dong, YI Ji-bing

(Shandong Offshore Equipment Co., Ltd., Qingdao Shandong 266555, China)

AbstractPower station for drilling platform is very important, correct choice of generator capacity is critical, related to the operation of the platform. If the generator capacity is too large, the main power station will be with low load rate and the efficiency of power generation unit will be reduced, power resource will be wasted. If the generator capacity is too small, the demand of electrical equipment will not be met, power station will work under overload situation, and the aging speed will become faster, failure rate will rise. There are many methods to calculate the capacity of a generator, according to operation condition of practical project, taking an appropriate method is the point. The demanding coefficient method was used to calculate the generator power of the new type well intervention vessel which is being researched.

KeywordsGenerator powerNew type well intervention vesselDemanding coefficient methodCalculation methodLoad rate