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        2500標(biāo)準(zhǔn)箱船型配電系統(tǒng)優(yōu)化方案

        2019-10-31 06:52:42
        船舶 2019年5期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)箱冷藏箱船型

        (中船黃埔文沖船舶有限公司 廣州510727)

        引 言

        據(jù)信德海事網(wǎng)有關(guān)消息顯示,2017年海鮮產(chǎn)品海運(yùn)總量增長(zhǎng)5%,冷藏集裝箱船海運(yùn)總量增長(zhǎng)8%,越來(lái)越多的水果貿(mào)易商等都越來(lái)越多地依賴(lài)全冷藏集裝箱船;隨著2020年限硫新規(guī)的生效,許多老舊以及耗油量高的傳統(tǒng)冷藏船舶將會(huì)被送拆;2018年冷藏貨物海運(yùn)業(yè)的新發(fā)展表明,市場(chǎng)正在進(jìn)一步偏向與投資冷藏集裝箱市場(chǎng);馬士基航運(yùn)以及旗下的漢堡南美、Great White Fleet、水果貿(mào)易商Del Monte等行業(yè)巨頭紛紛開(kāi)始部署冷藏箱高比重的航線[1]。這些信息無(wú)不表明,冷藏貨物海運(yùn)模式已從專(zhuān)業(yè)冷藏船隊(duì)向冷藏集裝箱轉(zhuǎn)變,新造集裝箱船搭載高箱位冷藏箱的能力將越來(lái)越受到重視。[1]

        隨著冷藏箱數(shù)的不斷增加,對(duì)船舶電站的容量需求也越來(lái)越大,這是對(duì)一次系統(tǒng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)的短路分段能力的考驗(yàn),普通分段等級(jí)的開(kāi)關(guān)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)電站的需求,必須采用較高甚至最高分段等級(jí)的開(kāi)關(guān)才能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要[2-3]。更高的分段能力預(yù)示著更高的價(jià)格,如何順應(yīng)電站的需求,通過(guò)合理的方案配置,設(shè)計(jì)出最經(jīng)濟(jì)合理的方案,是需要我們研究和考慮的事情。

        12500標(biāo)準(zhǔn)箱船型短路電流分析

        2500標(biāo)準(zhǔn)箱船型配置2194.5 kW發(fā)電機(jī)2臺(tái),1425 kW發(fā)電機(jī)2臺(tái),裝載冷藏箱數(shù)為530箱, 根據(jù)船舶負(fù)荷建立短路電流計(jì)算模型如圖1所示。

        圖1 短路電流計(jì)算模型

        根據(jù)上述模型計(jì)算出各采樣點(diǎn)短路電流(如下頁(yè)表1所示)。通過(guò)該數(shù)據(jù)分析可知,安裝的主配電板內(nèi)的一次AC 440 V負(fù)載,由于短路電流過(guò)高,需要采用具有最高短路分?jǐn)嗄芰Φ腣級(jí)開(kāi)關(guān),短路分?jǐn)嗄芰?80 kA(見(jiàn)A6~A9及B采樣點(diǎn)),而安裝在分電箱內(nèi)的二次AC 440 V負(fù)載,由于短路電流大大降低的原因,則可以采用具有較低分?jǐn)嗄芰Φ腘級(jí)開(kāi)關(guān),短路分?jǐn)嗄芰?0 kA(見(jiàn)F1~F5采樣點(diǎn))。以ABB插入式塑殼斷路器為例,同為250 A框架等級(jí)的斷路器,一個(gè)V級(jí)開(kāi)關(guān)比一個(gè)N級(jí)開(kāi)關(guān)約貴4000元人民幣,如何根據(jù)實(shí)際配電需求有效調(diào)整一次、二次系統(tǒng)的配電負(fù)荷,將直接影響整個(gè)配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)成本。

        2 配電優(yōu)化方案

        2.1 一次、二次系統(tǒng)負(fù)荷分配

        根據(jù)上述短路電流分析,2500標(biāo)準(zhǔn)箱船型一次系統(tǒng)必須采用V級(jí)分?jǐn)嗄芰Φ拈_(kāi)關(guān),以某品牌開(kāi)關(guān)為例,其V級(jí)分?jǐn)嗄芰﹂_(kāi)關(guān)最小的框架電流為250 A,因此二次系統(tǒng)的分電箱需在綜合考慮負(fù)荷類(lèi)型的基礎(chǔ)上,盡量將單個(gè)分電箱的總負(fù)荷向250 A靠攏,以達(dá)到盡量減少開(kāi)關(guān)使用量、減少成本支出的目的。

        2.2 冷藏箱負(fù)荷分配

        2500標(biāo)準(zhǔn)箱船型需配置2臺(tái)總?cè)萘繛?300 kVA的冷藏變壓器,根據(jù)計(jì)算該部分總負(fù)荷約為8316 A。為確保相應(yīng)的配電方案具有較高的經(jīng)濟(jì)性能,在優(yōu)化方案中將采用不對(duì)等式配電模式,即靠近配電板的左舷配備較高容量的冷藏變壓器,容量約為3450 kVA;距離配電板較遠(yuǎn)的右舷將配備容量稍低的冷藏變壓器,容量約為2850 kVA。這樣不但可達(dá)到降低電纜用量的目的,配電板內(nèi)部的負(fù)荷開(kāi)關(guān)也可由2個(gè)V級(jí)5000 A空氣開(kāi)關(guān)改為1個(gè)V級(jí)4000 A和1個(gè)V級(jí)5000 A空氣開(kāi)關(guān),經(jīng)濟(jì)性能顯著。

        表1 采樣點(diǎn)短路電流計(jì)算結(jié)果

        2.3 配電板各負(fù)荷開(kāi)關(guān)的精細(xì)布置

        如何將配電板上各設(shè)備負(fù)荷開(kāi)關(guān)的安裝位置與該設(shè)備在船上的實(shí)際位置聯(lián)系起來(lái),這看似簡(jiǎn)單的細(xì)節(jié),但把握好了就能帶來(lái)意想不到的經(jīng)濟(jì)成果和施工便利。

        2500標(biāo)準(zhǔn)箱船型配置一臺(tái)1100 kW的艏側(cè)推器,按容量計(jì)算,該側(cè)推器需要采用8根3×120的動(dòng)力電纜,數(shù)量多且價(jià)格高。設(shè)備安裝在艏側(cè)推器艙,相應(yīng)的,在優(yōu)化方案中將艏側(cè)推器的配電開(kāi)關(guān)設(shè)置在配電板更靠近艏部的P16屏。

        2500標(biāo)準(zhǔn)箱船型的岸電箱容量需要800 A,較一般集裝箱船型容量更大。按容量計(jì)算,需要采用4根3×120的動(dòng)力電纜。岸電箱安裝在艉樓甲板電氣設(shè)備間,相應(yīng)的,在優(yōu)化方案中將岸電的配電開(kāi)關(guān)設(shè)置在配電板更靠近艉部的P6屏。

        常規(guī)船型中,通常將AC 220 V負(fù)載屏放置在正面對(duì)配電板右側(cè)的位置(一般為P21-P22屏),2500標(biāo)準(zhǔn)箱船型中,綜合考慮了上建主干通道的位置,在優(yōu)化方案中將AC 220 V負(fù)載屏調(diào)整到更靠近艉部的P1-P2屏。

        2.4 照明系統(tǒng)配電的精細(xì)策劃

        照明系統(tǒng)原理不難,但一套能經(jīng)受各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考核的優(yōu)秀照明系統(tǒng)卻需要從整體配電方案出發(fā),綜合考慮全船的設(shè)備布置和艙室結(jié)構(gòu)才能達(dá)成。2500標(biāo)準(zhǔn)箱配電方案精細(xì)策劃了每一個(gè)電箱的配電范圍和開(kāi)關(guān)數(shù)量,通過(guò)物盡所用的原則,將照明系統(tǒng)電箱和開(kāi)關(guān)的用量控制到最小的范圍。

        2500標(biāo)準(zhǔn)箱船型配電優(yōu)化方案單線圖如圖2所示。

        圖22500標(biāo)準(zhǔn)箱船型配電系統(tǒng)優(yōu)化方案單線圖

        3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        冷藏變壓器的ACB選型,是2500標(biāo)準(zhǔn)箱配電系統(tǒng)優(yōu)化方案的最大亮點(diǎn)。根據(jù)上述短路電流計(jì)算結(jié)構(gòu)和冷藏部分負(fù)荷不對(duì)等式配電模式,對(duì)冷藏變壓器ACB的選型結(jié)果參見(jiàn)圖3。

        圖3 冷藏變壓器ACB選型及官方公布價(jià)

        配電板AC 440 V負(fù)荷開(kāi)關(guān)屏 & ACA 220 V負(fù)荷開(kāi)關(guān)屏如圖4所示。

        4 方案對(duì)比

        2500標(biāo)準(zhǔn)箱船按船舶實(shí)際負(fù)荷優(yōu)化后的配電優(yōu)化方案與原初始配電方案比較,具有非常明顯的性能-成本最優(yōu)化效益,且有效提高了施工維護(hù)便利性,詳細(xì)對(duì)比情況見(jiàn)表2。

        圖4 AC 440 V負(fù)荷開(kāi)關(guān)屏& AC 220 V負(fù)荷開(kāi)關(guān)屏

        表2 配電優(yōu)化方案與原初始配電方案對(duì)比表

        5 結(jié) 語(yǔ)

        在整個(gè)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們結(jié)合以往建造集裝箱船的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),收集主流開(kāi)關(guān)品牌不同分配等級(jí)開(kāi)關(guān)的價(jià)格成本,對(duì)系統(tǒng)配置的最優(yōu)方案進(jìn)行比對(duì),通過(guò)設(shè)計(jì)人員不懈地努力,不斷與設(shè)計(jì)公司、廠家聯(lián)系、溝通,最終完成了相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。希望在今后新船型的設(shè)計(jì)中得以探討和推廣。

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