王 蓉

● （上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海 201203）

新一代82000t卡爾薩姆型節(jié)能環(huán)保散貨船電氣設(shè)計(jì)特點(diǎn)

王 蓉

● （上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海 201203）

自 2009年以來(lái)，隨著金融危機(jī)的爆發(fā)，國(guó)際航運(yùn)市場(chǎng)日益低迷，而占據(jù)我國(guó)船舶業(yè)約六成的散貨船市場(chǎng)更是首當(dāng)其沖。82000DWT卡爾薩姆型節(jié)能環(huán)保散貨船是在 79600t散貨船的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的新一代船型，8萬(wàn)載重噸新一代散貨船投放市場(chǎng)不到兩年接單量就達(dá)到30艘，這些說(shuō)明，卡爾薩姆型散貨船已經(jīng)被充分地認(rèn)為是“新一代船型”。

散貨船；能耗低；經(jīng)濟(jì)；環(huán)保

0 引言

自2002年日本常石公司率先推出8.2萬(wàn)載重噸巴拿馬最大型散貨船新型設(shè)計(jì)(卡爾薩姆型)，新船型具有艙容載重大、航線貨種選擇多樣、性價(jià)比高等特點(diǎn)。該船型在推出后越來(lái)越受到船東的青睞，并逐步取代了巴拿馬型散貨船的地位，市場(chǎng)前景十分廣闊。同時(shí)，隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，以及燃油價(jià)格的持續(xù)抬升，以及即將生效的船舶能效指數(shù)EEDI等多種因素影響，船東對(duì)船型在節(jié)能、環(huán)保方面的要求提出了更高要求。

我部多年來(lái)在巴拿馬極限型散貨船系列研發(fā)的基礎(chǔ)上，針對(duì)線型、主機(jī)和螺旋槳、空船重量、總體布置、節(jié)能裝置等各方面進(jìn)行了大量研究?jī)?yōu)化，充分利用了現(xiàn)有的成熟技術(shù)，具有能耗低、安全可靠、操作靈活及便于維護(hù)等特點(diǎn)，可滿足未來(lái)一系列節(jié)能、減排、環(huán)保等海事新規(guī)的要求，滿足了結(jié)構(gòu)共同規(guī)范(CSR)、燃油艙保護(hù)、PSPC等所有生效的規(guī)范規(guī)則的要求，使本船達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我部廣泛征求了船東和船企的意見(jiàn)，要注重經(jīng)濟(jì)性、安全性和環(huán)保性，以確保該型船能夠更多地滿足個(gè)性化需求。該型船通過(guò)優(yōu)化線形、螺旋槳、主機(jī)以及采取一系列節(jié)能措施，在保證良好的快速性和操縱性的前提下，達(dá)到了更低的燃油消耗。特殊的大方型系數(shù)，合理的機(jī)艙和貨艙布置以及對(duì)空船質(zhì)量的優(yōu)化設(shè)計(jì)使得該船能達(dá)到更大的載質(zhì)量量和艙容。

1 電站設(shè)計(jì)

船舶電站總?cè)萘康拇笮?、配備發(fā)電機(jī)的數(shù)量以及單臺(tái)發(fā)電機(jī)規(guī)格的選取歷來(lái)是考核船舶安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)之一。對(duì)船舶電站而言，綜合考慮船舶在航行中使用一臺(tái)發(fā)電機(jī)組時(shí)具有合理的負(fù)荷率，在增加了船舶栽種噸位，又保證設(shè)備的正常使用情況下，反而降低了電站功率，節(jié)省了油耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益，這可謂是本船的一個(gè)有特點(diǎn)的地方。下面是幾組數(shù)據(jù)的比較，見(jiàn)表1～表4。

表1 優(yōu)化前后的主機(jī)型號(hào)

表2 80300t雙殼散貨船的電力負(fù)荷比較

表3 79600t單殼散貨船的相關(guān)參數(shù)

表4 82000t卡爾薩姆型散貨船的相關(guān)參數(shù)

保證合理充裕的電站功率配置一直是電氣專業(yè)設(shè)計(jì)上的一個(gè)棘手的問(wèn)題。通過(guò)準(zhǔn)確精細(xì)的系統(tǒng)計(jì)算，優(yōu)化全船機(jī)械設(shè)備選型，最后使單臺(tái)發(fā)電機(jī)組功率降低到550kW。

同時(shí)，本船設(shè)有自動(dòng)電站管理裝置，能根據(jù)負(fù)荷大小自動(dòng)起動(dòng)發(fā)電機(jī)組、自動(dòng)并車和負(fù)載分配。當(dāng)電站并聯(lián)機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，該裝置能卸下非重要負(fù)載或者起動(dòng)備用發(fā)電機(jī)組，以確保航行中重要設(shè)備安全用電，提高了電網(wǎng)供電的可靠性。對(duì)于功率比較大的用電設(shè)備，采用了電站重載問(wèn)訊的功能，起動(dòng)前向配電板確認(rèn)是否有足夠電網(wǎng)功率，以保證電網(wǎng)運(yùn)行安全性。

2 自動(dòng)化系統(tǒng)的配置

為了提高船舶使用的經(jīng)濟(jì)性而減低了船員定額，82000t卡爾薩姆型節(jié)能環(huán)保型散貨船的自動(dòng)化程度較高，而且船舶設(shè)備自動(dòng)化程度和航海設(shè)備要求的提高也有利于提高船舶的安全性。集成度高的自動(dòng)化設(shè)備、安全可靠的系統(tǒng)構(gòu)成是本船設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。由船舶規(guī)范來(lái)促進(jìn)船舶自動(dòng)化設(shè)計(jì)發(fā)展，主要是考慮安全性、綠色、環(huán)保和排放的要求。在環(huán)保的要求下催生了傳統(tǒng)柴油機(jī)脫胎換骨——電噴柴油機(jī)。本船使用MAN B&W 5S60ME-C8 (Tier II)電噴機(jī)，柴油機(jī)的調(diào)速器變成了電噴控制裝置。Flex柴油機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于可變的燃油噴油數(shù)量滿足不同負(fù)荷時(shí)的燃燒過(guò)程需求，保證柴油機(jī)高效率，低 Nox排放和“無(wú)煙排放”。同時(shí)，Specilific fuel consumption(SFOC)的節(jié)省意味著低的船舶運(yùn)營(yíng)成本，低的EEDI值。

本船滿足了無(wú)人機(jī)艙的要求，采用了機(jī)艙集控室內(nèi)雙檢測(cè)報(bào)警電腦工作站的方式，通過(guò)設(shè)置在機(jī)艙各個(gè)區(qū)域的采集箱收集各個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的報(bào)警點(diǎn)，以滿足無(wú)人機(jī)艙的要求，使得本船的操作性能更加簡(jiǎn)易。同時(shí)在機(jī)艙集控臺(tái)設(shè)有主機(jī)遙控、液位遙測(cè)、閥門遙控、安全通訊等功能。本船的一些操作控制都是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化集成度較高，操作較簡(jiǎn)單、便捷。共配置2臺(tái)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)，4個(gè)信號(hào)采集箱，滿足船級(jí)社入級(jí)要求。全船還配置11臺(tái)局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)，進(jìn)行全船自動(dòng)化管理。

3 航行無(wú)線電系統(tǒng)的配置

隨著通信導(dǎo)航設(shè)備的日益更新?lián)Q代，新的導(dǎo)航設(shè)備不斷的出現(xiàn)，本船的通信導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)最新的規(guī)范要求來(lái)配置，需要隨著設(shè)備不斷的更新、新規(guī)范的不斷生效情況來(lái)實(shí)施配置。本船配備了1臺(tái)電羅經(jīng)，1臺(tái)磁羅經(jīng)，2套DGPS系統(tǒng)， 1套X波段雷達(dá)，1套S波段雷達(dá)，電子海圖系統(tǒng)及MSC.333(90)新規(guī)范要求配置的VDR系統(tǒng)。隨著船舶自動(dòng)化水平的不斷提高，駕駛室的值班人員往往會(huì)離開(kāi)崗位，這可能會(huì)造成船舶的碰撞、觸礁等事故，故本船根據(jù)船規(guī)強(qiáng)制性的要求增加駕駛臺(tái)的值班報(bào)警系統(tǒng)，一旦駕駛員離開(kāi)崗位超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，該裝置就會(huì)發(fā)出報(bào)警。無(wú)線電系統(tǒng)比較成型，主要是設(shè)備更新快，設(shè)備接口較多，因此不能照搬以前的設(shè)計(jì)。

由于本船的羅經(jīng)甲板比較小，且各種通導(dǎo)設(shè)備的天線又多，這在設(shè)計(jì)布置中會(huì)造成一定的困難。為了減小和避免各個(gè)設(shè)備天線的干擾，需將雷達(dá)桅布置在羅經(jīng)甲板的最尾端，增加羅經(jīng)甲板的空間、避開(kāi)磁羅經(jīng)4m防磁區(qū)域的影響，使得羅經(jīng)甲板前方的天線和信號(hào)燈的布置位置較為寬裕，減少了各個(gè)天線互相的干擾。這也是在將來(lái)的設(shè)計(jì)中需要解決的問(wèn)題。圖1是82000t卡爾薩姆型散貨船天線布置方案。

4 內(nèi)部通訊系統(tǒng)的配置

本船廣播系統(tǒng)兼做通用報(bào)警系統(tǒng)的補(bǔ)充，采用雙路放大器，規(guī)格為 300W×2，每路放大器主，應(yīng)雙電源供電，廣播喇叭交叉布置，在公共場(chǎng)所，內(nèi)走道，衛(wèi)生單元仍安裝警鈴，機(jī)艙利用報(bào)警燈柱。本船還配置了自動(dòng)電話系統(tǒng)，聲力電話系統(tǒng)，CO2施放報(bào)警系統(tǒng)，機(jī)艙報(bào)警燈柱等系統(tǒng)。在船東的要求下，本船還配置了貨艙煙火探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

圖1 82000t卡爾薩姆型散貨船天線布置方案

5 結(jié)語(yǔ)

作為當(dāng)今造船業(yè)中的領(lǐng)先船型，新一代 82000t卡爾薩姆型節(jié)能環(huán)保散貨船主要承擔(dān)海上長(zhǎng)航線的煤炭和鐵礦石的運(yùn)輸任務(wù)，由于該船優(yōu)良的性能指標(biāo)，油耗低，載質(zhì)量艙容大，航速合適，深受船東青睞，在船市低迷的情況下仍有優(yōu)異的表現(xiàn)，成為弱市中的熱銷船型，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，已經(jīng)有十幾個(gè)船廠在建，30余國(guó)內(nèi)外船東，訂單達(dá)到了100余艘。

[1]鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范[S].北京:中國(guó)船級(jí)社,2012.

[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, 1997

[3]LIoyd’s Register.Rules and Regulations[M].July., 2003.

Electrical Design of KamsarMax 82000DWT Bulk Carrier

WANG Rong
(Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute, Shanghai 201203, China)

Since 2009, with the outbreak of the financial crisis, the international shipping market has become more and more depressed.About sixty percent market share of the shipbuilding industry in China is the first to be affected.82000DWT KamsarMax bulk carrier is developed base on the 79600DWT bulk carrier.The 80000DWT bulk carrier comes into the market less than two years, then the orders reaches 30 vessel.The results show that the KamsarMax bulk carrier has been considered as “a new ship generation”.

bulk carrier; low energy consumption; economical; environmental protection

U665

A

王蓉（1973-），女，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事船舶電氣設(shè)計(jì)工作。