劉進(jìn)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(jìn)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(hù)電路或確保操作安全。針對支路上各燈具或其他用電負(fù)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?jǐn)嘀翟O(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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)綜合確認(rèn)。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(jī)、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(fù)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(rèn)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(rèn)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(rèn)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(jī)、冰箱、飲水機(jī)、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(jìn)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(jìn)一步方便了燈點數(shù)量合規(guī)性的確認(rèn)。

圖1　照明系統(tǒng)圖居住區(qū)應(yīng)急燈電源

參考文獻(xiàn)：

[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(xiàn)標(biāo)志碼：A

作者簡介：劉進(jìn)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