8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船的岸電選型和節(jié)能對(duì)比分析

吳軍武

（廈門(mén)船舶重工股份有限公司 福建廈門(mén) 361026）

8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船是廈門(mén)船舶重工股份有限公司為挪威禮諾航運(yùn)公司建造的、目前世界上最大的汽車(chē)滾裝船。該船型總長(zhǎng)199.9m，垂線(xiàn)間長(zhǎng)192m，型寬36.5m，設(shè)計(jì)吃水9.35m，共有14層裝車(chē)甲板，最大裝車(chē)量達(dá)到8500輛標(biāo)準(zhǔn)小汽車(chē)，停車(chē)甲板總面積為71000m2，船舶電制450V/60Hz。船體的14層裝車(chē)甲板中有5層是活動(dòng)甲板，能滿(mǎn)足多種高度車(chē)型的需要，不僅可以裝載大卡車(chē)、小轎車(chē)，還可以容納翻斗拖車(chē)、公路拖車(chē)等重型工程車(chē)輛。每個(gè)車(chē)位有防止滑動(dòng)的“安全帶”——綁扎帶，并加裝防爆設(shè)備，避免風(fēng)浪顛簸對(duì)船內(nèi)運(yùn)輸?shù)钠?chē)造成損壞。

8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船配備船用發(fā)電機(jī)情況如下：

主發(fā)電機(jī)：三相450V/60Hz、1881kW×2臺(tái)；

三相450V/60Hz、950kW×1臺(tái)；

軸帶發(fā)電機(jī)：三相450V/60Hz、950kW×1臺(tái)；

應(yīng)急發(fā)電機(jī)：三相450V/60Hz、230kW×1臺(tái)。

本文就8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船在碼頭系泊試驗(yàn)階段的各個(gè)調(diào)試工況的負(fù)荷情況進(jìn)行分析，測(cè)算岸用電源容量，并核算節(jié)能量。

1 8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船系泊試驗(yàn)工況分析

在8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船在出塢靠泊碼頭的4個(gè)多月建造周期里，必須完成船舶全部系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試工作。根據(jù)碼頭生產(chǎn)建造計(jì)劃→配電板通電→發(fā)電機(jī)動(dòng)車(chē)→主機(jī)動(dòng)車(chē)→機(jī)艙封艙涂裝→傾斜/空船試驗(yàn)→試航→交船，各個(gè)系泊試驗(yàn)工況是有序推進(jìn)、相輔相成的。這就要求船舶建造師們必須熟悉各個(gè)系統(tǒng)，合理安排調(diào)試順序。

根據(jù)8500車(chē)位滾裝船碼頭系泊試驗(yàn)的全周期跟蹤測(cè)試，主要有4種典型工況，其中可能出現(xiàn)的最高負(fù)荷為RO－RO設(shè)備調(diào)試，累計(jì)額定功率約657kW（815A）。另外，由于調(diào)試設(shè)備啟動(dòng)方式的差異，以及周邊環(huán)境、帶載對(duì)象的狀態(tài)等因素，部分設(shè)備啟動(dòng)的瞬時(shí)電流可能大幅增加（如主滑油泵采取直接啟動(dòng)和滑油的凝固狀態(tài)，瞬間電流可達(dá)近2000A），由于采取直接啟動(dòng)方式，瞬時(shí)電流將突破2000A，對(duì)岸用電源將產(chǎn)生較大沖擊。

2 靜止式岸用電源的原理及產(chǎn)品特點(diǎn)

2.1 靜止式岸用電源簡(jiǎn)介

靜止式岸用電源是連接在陸上輸入電源和船舶負(fù)載之間，為負(fù)載提供不受電網(wǎng)干擾、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的各種頻率和電壓的電源設(shè)備。岸用電源是采用整流、逆變結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的全數(shù)字控制技術(shù)，帶輸出隔離變壓器，能提供穩(wěn)定、潔凈的電源，并具備完備的網(wǎng)絡(luò)管理功能。岸用電源是專(zhuān)門(mén)針對(duì)船上、岸邊碼頭等高溫、高濕、高腐蝕性、大負(fù)荷沖擊等惡劣使用環(huán)境而特別設(shè)計(jì)制造的大功率變頻電源設(shè)備。

2.2 靜止式岸用電源原理

我國(guó)電網(wǎng)電制為380V/50Hz，船舶電制有各種規(guī)格，如380V/50Hz、415V/50Hz、450V/60Hz、690V/60Hz等，所以靜止式岸用電源要適合我國(guó)電制，將我國(guó)港口電網(wǎng)的50Hz交流電變換成適合于給船舶供電的各種電制的交流電.380V/50Hz網(wǎng)電通過(guò)輸入開(kāi)關(guān)SWIN，后經(jīng)Rectifier（整流器）整流為650V直流，經(jīng)Inverter（無(wú)源逆變器）進(jìn)行頻率變換并經(jīng)濾波器和變壓器隔離后輸出450V/60Hz（或其他電制），該電能經(jīng)船舶岸電配電箱和船舶電源并聯(lián)，同步并車(chē)后，船舶電站停機(jī)，岸電給船舶供電。

靜止式岸用電源工作模式為靜態(tài)逆變技術(shù)，其逆變器采用先進(jìn)的IGBT技術(shù)，并且配合數(shù)字控制電路，能保證與市電保持相位和頻率的同步，而且提高了智能化和精度，在開(kāi)機(jī)時(shí)無(wú)需額外單獨(dú)調(diào)節(jié)同步信號(hào)。在市電故障情況下，岸用電源可由選配的電池供電（類(lèi)似UPS），也可由柴油機(jī)供電輸出，并保證了輸入和輸出的電壓的頻率相互獨(dú)立。岸用電源帶有Y/△隔離變壓器，可確保輸入輸出端互不干擾，提高安全穩(wěn)定性。在岸用電源配備LCD顯示器后，能實(shí)時(shí)顯示電源的工作狀態(tài)、設(shè)置狀態(tài)、各種檢測(cè)數(shù)據(jù)，以及如有故障顯示故障參數(shù)等等。

3 8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船的岸電節(jié)能分析

8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船在碼頭系泊試驗(yàn)階段一般配置2×400kVA靜止式岸用電源，采用并機(jī)使用模式。在船舶碼頭系泊試驗(yàn)初期，可由單臺(tái)岸用電源保障照明、風(fēng)機(jī)以及小功率設(shè)備調(diào)試；在主配電板通電后，由兩臺(tái)岸用電源并機(jī)供電，保障各項(xiàng)調(diào)試工況的需求；在試航結(jié)束后，船舶調(diào)試基本完成，主要負(fù)荷為照明和風(fēng)機(jī)，以及淡水泵、空調(diào)等用電，可調(diào)整至單臺(tái)岸用電源供電。

通過(guò)8500系列船（3條）的碼頭調(diào)試能耗監(jiān)測(cè)，具體能耗用量見(jiàn)表1。

表1 8500系列船碼頭調(diào)試能耗監(jiān)測(cè)情況

從表1上看，在8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船碼頭調(diào)試周期有所差異的情況下，462C船消耗能耗費(fèi)用69.9萬(wàn)元，462D船61.6萬(wàn)元、462E船52.8萬(wàn)元。462E船利用岸用電源供電代替柴油機(jī)發(fā)電，可節(jié)約能耗費(fèi)用約17萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)今節(jié)能降耗的大背景下，本文以廈船重工建造的8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船為基礎(chǔ)，根據(jù)碼頭調(diào)試階段典型工況所測(cè)量的負(fù)荷狀態(tài)，計(jì)算出所需的最優(yōu)岸用電源配置方案；接著從岸用電源的各項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)上看，能夠完成滿(mǎn)足船舶試驗(yàn)的各項(xiàng)用電需求；最后從3艘8500車(chē)位汽車(chē)滾裝船的調(diào)試過(guò)程能耗監(jiān)測(cè)，使用岸用電源可節(jié)約能耗費(fèi)用約17萬(wàn)元。

[1]謝祚水.船舶與海洋工程概論[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999.

[2]周志敏，紀(jì)愛(ài)華.逆變器新技術(shù)與工程應(yīng)用實(shí)例[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014.

[3]李澍信.串聯(lián)諧振型逆變電源的節(jié)能設(shè)計(jì)理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.