“鑫田8”輪加裝主機軸帶發(fā)電機的探討

龐正君

摘 要：在國內(nèi)航行的各類海船上，主機軸帶發(fā)電機的安裝和使用隨處可見。然而這些船舶主機軸帶發(fā)電機的安裝使用并不一定都合乎船舶檢驗法規(guī)、規(guī)范的要求，由此不僅造成了船舶與船檢證書登記證不一致的后果，同時也給船舶安全航行帶來了隱患。目前，船舶因私自加裝使用主機軸帶發(fā)電機而被海事部門滯留的情況時有發(fā)生，故而如何將船舶主機軸帶發(fā)電機的安裝和使用引向規(guī)范化，滿足船檢法規(guī)的要求成為一個新的課題?，F(xiàn)主要通過對“鑫田8”輪加裝主機軸帶發(fā)電機檢驗發(fā)證過程的分析，探討如何規(guī)范5 000噸級貨船加裝和使用主機軸帶發(fā)電機。

關(guān)鍵詞：船舶;5 000噸級;主機軸帶發(fā)電機;“鑫田8”

0? ? 引言

船舶主機軸帶發(fā)電機由于其經(jīng)濟性和優(yōu)越性，越來越得到船方的青睞，尤其是在航運市場不景氣的現(xiàn)在，越來越多的船舶加裝了主機軸帶發(fā)電機，以謀求經(jīng)濟利益。在國內(nèi)航行的5 000噸級船舶上，主機軸帶發(fā)電機的安裝和使用尤其普遍。然而這些主機軸帶發(fā)電機的安裝和使用情況各異，大部分并不滿足船檢相關(guān)法規(guī)和規(guī)范的要求，由此給船舶航行帶來了安全隱患，同時這些軸帶發(fā)電機也極易發(fā)生故障。近年來，不規(guī)范安裝和使用軸帶發(fā)電機而導致的事故逐年增長，越來越多的船舶也因私自加裝軸帶發(fā)電機而被海事部門滯留。

筆者在以往的船舶檢驗工作實踐中，每當發(fā)現(xiàn)船舶私自加裝軸帶發(fā)電機時，均要求船方將私自加裝的軸帶發(fā)電機拆除，之后方可簽發(fā)船舶檢驗證書。然而，不少船東在領(lǐng)取船舶檢驗證書之后，又選擇恢復(fù)軸帶發(fā)電機的安裝和使用。船檢部門每年只對船舶進行一次檢驗，對于這種拆除軸帶發(fā)電機后又恢復(fù)安裝的船舶難以監(jiān)管、缺乏約束。船東將軸帶發(fā)電機拆了又恢復(fù)安裝，不僅耗費時間和人力、物力，同時也給船舶帶來許多不可控的安全隱患。因此，面對著船方使用軸帶發(fā)電機的迫切需求，如何將軸帶發(fā)電機的安裝和使用引向規(guī)范化，使其符合船檢相關(guān)法規(guī)和規(guī)范要求，成為船檢部門亟需解決的一個難題。

1? ? 軸帶發(fā)電機的原理

軸帶發(fā)電機不是新事物，最初是由汽車發(fā)電機移植而來，在20世紀50年代便開始裝船使用，70年代中東石油危機后得到了迅猛發(fā)展。其主要原理是在船舶航線較長、船舶速度相對穩(wěn)定時，通過在主機前端或者后端加裝一臺發(fā)電機，充分利用主機10%～15%的功率儲備余量來發(fā)電，供船舶航行期間使用。

2? ? 軸帶發(fā)電機的優(yōu)點

船舶主機軸帶發(fā)電機有著許多優(yōu)點，首先是發(fā)電成本低，相比較柴油發(fā)電機組燃燒輕油發(fā)電，軸帶發(fā)電機可以使用重油，發(fā)電成本得以降低;其次是使用軸帶發(fā)電時一般不同時使用柴油發(fā)電機，以降低機艙噪聲，減少熱源，改善機艙工作環(huán)境;最后是航行時使用軸帶發(fā)電機，使得進出港或者應(yīng)急狀態(tài)時才需要使用柴油發(fā)電機，可以減少輕油和滑油的消耗，降低維修保養(yǎng)費用。

3? ? 目前軸帶發(fā)電機的安裝和使用情況

目前航行于國內(nèi)的5 000噸級海船大多屬于定距槳船舶，所加裝的主機軸帶發(fā)電機一般都是設(shè)置在主機前端自由端，通過增速齒輪箱和短軸與主機前端連接，通過主機帶動發(fā)電機，實現(xiàn)發(fā)電供船舶使用。

然而船舶主機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向并非一直不變，如何發(fā)出頻率和電壓相對穩(wěn)定的交流電，是軸帶發(fā)電機所必須解決的問題。在電壓控制方面，大多數(shù)的船舶采取以下兩種方式：一種是使用普通發(fā)電機，利用軸帶發(fā)電機中的自動電壓調(diào)節(jié)器（以下簡稱AVR）來調(diào)節(jié)勵磁電壓大小，實現(xiàn)控制電壓的穩(wěn)定。這種方式的軸帶發(fā)電機系統(tǒng)，一般是軸帶發(fā)電機發(fā)出電之后，直接輸送主匯流排，供電網(wǎng)使用。這種軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的使用有著比較大的局限性，首先軸帶發(fā)電機自帶的AVR對電壓調(diào)整的范圍有限，使用軸帶發(fā)電機的條件就顯得很苛刻;其次是較小的AVR調(diào)節(jié)范圍，也必定造成電網(wǎng)中感性負載的使用限制，當感性負載消耗的無功功率超出了AVR的控制范圍，就會導致電網(wǎng)電壓急速下降，造成電網(wǎng)跳電。另一種電壓控制的方式是使用專用軸帶發(fā)電機，其能在發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速保持在一定范圍內(nèi)時輸出電壓穩(wěn)定的交流電，例如富康科技的HW4Z系列船用軸帶發(fā)電機，能在發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1 350～1 800 r/min范圍，實現(xiàn)電壓穩(wěn)定的交流電輸出。假設(shè)使用的增速齒輪箱增速比為4.1：1，則可計算得主機相應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍為329.3～439 r/min，使用專用的軸帶發(fā)電機可以發(fā)出電壓穩(wěn)定的交流電。還有一種電壓控制方式，是專用的軸帶發(fā)電機配合電腦穩(wěn)壓箱使用。電腦穩(wěn)壓箱就相當于一個外置的AVR，通過這種方式可以實現(xiàn)發(fā)電機在1 000～2 200 r/min轉(zhuǎn)速范圍發(fā)出穩(wěn)定的交流電。但是這種方式的軸帶發(fā)電機系統(tǒng)容量較小，對于一艘5 000噸級船舶，航行時使用50 kW以下，50 kW的容量，是明顯不足的。

相對于軸帶發(fā)電機的電壓控制來說，大多數(shù)國內(nèi)航行海船安裝的軸帶發(fā)電機在解決頻率穩(wěn)定性問題方面顯得辦法不多，缺乏對頻率的有效控制。以某一船舶為例，主機功率1 765 kW，額定轉(zhuǎn)速525 r/min，齒輪箱的增速比為4.1：1，根據(jù)《國內(nèi)航行海船建造規(guī)范》（2018）及其修改通報，一般交流設(shè)備能承受±5%的穩(wěn)態(tài)頻率波動，也就是在47.5～52.5 Hz的頻率范圍內(nèi)交流設(shè)備才能正常使用。根據(jù)公式f=N×I×P/60（其中N為主機轉(zhuǎn)速，I為齒輪箱增速比，P為極對數(shù)）計算，只有主機轉(zhuǎn)速在347.5～384.1 r/min時才能滿足頻率的要求。這種要求相當苛刻，軸帶發(fā)電機只有在主機維護完成的初期以及航速相當穩(wěn)定的情況下才能使用，極大地限制了軸帶發(fā)電機的使用時間，而且在使用的時候，對電動機這一類用電設(shè)備的使用限制比較多，長期使用不滿足頻率要求的交流電，用電的電動機轉(zhuǎn)速不夠，會對用電設(shè)備造成不可逆的損壞。

從上面的情況來看，目前國內(nèi)航行的大多數(shù)海船的軸帶發(fā)電機，均不能滿足法規(guī)和規(guī)范的要求。首先從程序上來看，這些設(shè)備都屬于私自加裝的設(shè)備，并未向船檢部門申請。其次從性能來看，這樣的軸帶發(fā)電機也不符合法規(guī)和規(guī)范的要求。從頻率上來看，一方面，目前加裝的大多數(shù)軸帶發(fā)電機難以控制頻率的波動，穩(wěn)態(tài)頻率波動難以控制在±5%的范圍，瞬態(tài)頻率波動難以控制在±10%的范圍。另一方面，絕大部分的5 000噸級國內(nèi)航行海船主發(fā)電機均不能自動啟動，《國內(nèi)航行海船建造規(guī)范》（2018）及其修改通報中規(guī)定，主推進裝置驅(qū)動的發(fā)電機或發(fā)電機系統(tǒng)，不作為主電源組成部分的，當穩(wěn)態(tài)頻率波動超過±5.5%、瞬態(tài)頻率波動超過±11%的時候，應(yīng)配備一臺能自動啟動的發(fā)電機。顯然私自加裝的軸帶發(fā)電機并不能夠滿足規(guī)范的要求。最后從使用的設(shè)備來看，私自加裝的設(shè)備大多未持有船用產(chǎn)品證書，保證不了這些設(shè)備在復(fù)雜海況下的正常使用，也會給船舶電網(wǎng)帶來不可估量的安全隱患。筆者曾不止一次發(fā)現(xiàn)有船舶使用的發(fā)電機并不是經(jīng)過船檢產(chǎn)品檢驗的軸帶發(fā)電機，只是普通的船用發(fā)電機，有些甚至連船用發(fā)電機都不是，只是一般的陸用發(fā)電機，有些船舶甚至有舊設(shè)備裝船使用的情況。