卜國(guó)風(fēng)

（舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，浙江 舟山 316131）

0 引言

隨著人們對(duì)船舶運(yùn)行環(huán)境的深入了解，逐漸意識(shí)到船舶運(yùn)行環(huán)境的特殊性，船舶電氣設(shè)備使用的電網(wǎng)為獨(dú)立電網(wǎng)。由于船舶電氣設(shè)備作為船舶電網(wǎng)的重要構(gòu)成要素，且船舶電氣設(shè)備能耗較高，從而引發(fā)船舶能源的巨大消耗，為船舶能源的及時(shí)供給帶來(lái)較大壓力。因此，遠(yuǎn)行船舶一旦出現(xiàn)能源供給有限的現(xiàn)象，其電氣設(shè)備便可能運(yùn)行遲緩，直接影響船舶的正常航行，在節(jié)能環(huán)保時(shí)代背景下，對(duì)船舶電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)的研究日益深入。

1 船舶電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)闡述

1.1 船舶電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀

目前，船舶的電力系統(tǒng)存在電氣設(shè)備能耗過(guò)大的問(wèn)題，這種問(wèn)題如果長(zhǎng)期得不到解決，會(huì)對(duì)船舶系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成一定影響。此外，在船舶電氣設(shè)備的使用過(guò)程中，要注意運(yùn)用科學(xué)調(diào)控風(fēng)機(jī)門、泵閥門的方法來(lái)限制能耗，提高電力資源的利用率，避免能源浪費(fèi)[1]。

1.2 船舶電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)的必要性

節(jié)能技術(shù)在船舶系統(tǒng)中運(yùn)用的效果如何，與電氣設(shè)備的使用情況有直接聯(lián)系。一些電氣設(shè)備必須處于持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)才能保證船舶的正常行駛，因此，在船舶行駛過(guò)程中，能源不斷消耗。要想減少這種消耗，必須通過(guò)降低電氣設(shè)備能耗，提高其使用效率的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。不同的電氣設(shè)備的能耗是不一樣的，所以要針對(duì)它們的能耗特點(diǎn)來(lái)選擇最合適的節(jié)能技術(shù)，以此來(lái)達(dá)到最優(yōu)節(jié)能效果。受外界環(huán)境因素的影響，船舶電氣設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中也會(huì)受到不同程度的影響，船舶電氣設(shè)備的負(fù)載壓力會(huì)隨著外界環(huán)境的變化而發(fā)生改變，而負(fù)載壓力則會(huì)直接影響電氣設(shè)備的能耗情況。環(huán)境的變化還會(huì)改變電氣設(shè)備的實(shí)際功率，進(jìn)而增加運(yùn)用電流，甚至破壞電網(wǎng)。受環(huán)境因素的影響，船舶電氣還會(huì)出現(xiàn)高能耗的問(wèn)題，與節(jié)約環(huán)保的理念相違背，甚至直接影響到船舶業(yè)的持續(xù)發(fā)展。因此，必須對(duì)節(jié)能技術(shù)的使用環(huán)境和運(yùn)行條件進(jìn)行全面分析，從而選擇最適合船舶電氣設(shè)備的節(jié)能技術(shù)，最大程度地保證節(jié)能效果。

1.3 船舶電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)遵循的原則

1）功能性原則。首先要了解節(jié)能設(shè)備的運(yùn)行條件和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原則，在遵循原則的基礎(chǔ)上充分保證電氣設(shè)備，發(fā)揮其應(yīng)有的功能。對(duì)于船舶中的電氣照明設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備等要優(yōu)化技能方案，保證運(yùn)行安全。2）經(jīng)濟(jì)性原則。船舶電氣設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格秉承經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計(jì)原則，逐漸增加工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)內(nèi)容，合理使用多種類型的設(shè)備材料，優(yōu)化投資項(xiàng)目，保證設(shè)備安全運(yùn)行。3）節(jié)能性原則。大力實(shí)踐節(jié)能理念，秉持節(jié)能減排原則，提高能源利用率。節(jié)能管理部門應(yīng)綜合考慮設(shè)備的利用價(jià)值，明確電氣設(shè)備的能量消耗情況，將電氣損耗降至最低。4）技術(shù)性原則。使用船舶電氣設(shè)備的過(guò)程中，嚴(yán)格根據(jù)節(jié)能理念所構(gòu)建的方案開(kāi)展各項(xiàng)工作，將工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)價(jià)值最大限度凸顯出來(lái)，提高船舶電氣設(shè)備的實(shí)用價(jià)值[2]。

2 船舶電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)的運(yùn)行條件

2.1 額定條件技術(shù)

額定條件技術(shù)是要讓船舶電氣設(shè)備按照相關(guān)規(guī)定，保證額定的功率、電壓、頻率等電力條件達(dá)標(biāo)。對(duì)于部分額定技術(shù)條件來(lái)說(shuō)，它的正常運(yùn)用必須依賴于外部環(huán)境條件的滿足。例如，電氣設(shè)備的正常運(yùn)行必須滿足額定電壓，如果實(shí)際電壓沒(méi)有達(dá)到額定數(shù)值，設(shè)備要么不能運(yùn)行，要么存在安全隱患。并不是所有的額定條件都屬于外部因素，也有一些屬于設(shè)備的內(nèi)在因素。在環(huán)境溫度符合要求的情況下，額定電流是指用電設(shè)備所能承載通過(guò)的最大電流量，必須保證船舶電氣設(shè)備是在額定技術(shù)條件下開(kāi)展工作的，這是充分發(fā)揮節(jié)能技術(shù)效果的必要條件。

2.2 科學(xué)工作制度

船舶電氣設(shè)備的工作制度是指設(shè)備持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)下所遵循的制度。電氣設(shè)備的各項(xiàng)工作開(kāi)展與它的溫升問(wèn)題息息相關(guān)。船舶電氣設(shè)備的工作制度要充分考慮設(shè)備自身的特點(diǎn)和外部環(huán)境因素的影響，在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際，制定科學(xué)的工作制度。工作制度為船舶電氣設(shè)備實(shí)效性的發(fā)揮提供支持和保證。對(duì)于船舶電氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)，主要包括：1）持續(xù)性工作制度，由于電氣設(shè)備長(zhǎng)期處于運(yùn)行狀態(tài)，需要通過(guò)該項(xiàng)工作制度來(lái)保證設(shè)備負(fù)載的穩(wěn)定性和安全性。2）短時(shí)工作制度，這一制度是針對(duì)那些工作時(shí)間較短，但停歇時(shí)間較長(zhǎng)的設(shè)備。3）反復(fù)短時(shí)工作制度，這種工作制度所針對(duì)的電氣設(shè)備存在以下工作特點(diǎn)：設(shè)備的停歇與運(yùn)轉(zhuǎn)呈現(xiàn)出周期循環(huán)的特征。如果電氣設(shè)備的實(shí)際溫升比額定溫升低，有時(shí)候停歇時(shí)間要長(zhǎng)于運(yùn)行時(shí)間，有時(shí)候又相反，則該項(xiàng)工作制度比較適用。電氣設(shè)備的應(yīng)用工作制度不同，它們的溫升效果、結(jié)構(gòu)也會(huì)表現(xiàn)出很大的不同。因此，確定工作制度時(shí)，船舶電氣設(shè)備要根據(jù)自身情況作出最優(yōu)選擇，以發(fā)揮節(jié)能技術(shù)的最優(yōu)效果為目標(biāo)導(dǎo)向，盡可能節(jié)約能耗[3]。

3 船舶電氣設(shè)備的安全管理與維護(hù)

3.1 完善設(shè)備管理制度

在船舶電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，完善的管理制度具有現(xiàn)實(shí)意義，在對(duì)船舶電氣設(shè)備進(jìn)行安全管理的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循船舶用電安全管理制度，進(jìn)而保證船舶電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。船舶工作人員應(yīng)將保證電氣設(shè)備安全用電作為重點(diǎn)，時(shí)刻保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，分析船舶整體設(shè)施的勘察結(jié)果數(shù)據(jù)，在實(shí)踐的過(guò)程中對(duì)船舶電氣設(shè)備管理制度進(jìn)行完善[4]。

3.2 提高人員防范意識(shí)

歷經(jīng)多年的發(fā)展，我國(guó)在船舶航行探索的歷程中取得了顯著成效，航運(yùn)事業(yè)的建設(shè)工作得到了高度重視，但船舶電氣設(shè)備安全管理工作的開(kāi)展情況，尚未滿足具體的需求，船舶工作人員自身的安全防范意識(shí)有待提高。船舶電氣設(shè)備安全管理工作，理應(yīng)得到船舶工作人員的高度重視，并在日常的運(yùn)行過(guò)程中做到防患未然。

3.3 增強(qiáng)技術(shù)檢驗(yàn)水平

船舶工作人員應(yīng)提高自身檢驗(yàn)技術(shù)水平，為設(shè)備安全管理工作提供保障，在投入到自身工作之前需接受專業(yè)的檢驗(yàn)技術(shù)培訓(xùn)，還可安排工作經(jīng)驗(yàn)豐富的船舶工作人員，對(duì)新上崗的工作人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。另外，在船舶電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，需要工作人員進(jìn)行正確的技術(shù)指導(dǎo)。

3.4 規(guī)范設(shè)備使用操作

開(kāi)展采購(gòu)工作之前，需要做好相應(yīng)的市場(chǎng)調(diào)研工作，船舶工作人員應(yīng)充分了解船舶電氣設(shè)備的使用情況與操作方式。另外，在使用船舶電氣設(shè)備的初始階段，工作人員需對(duì)船舶電氣設(shè)備的交接試驗(yàn)配套工作進(jìn)行完善，做好電力協(xié)調(diào)方工作，在針對(duì)船舶電氣類設(shè)備實(shí)施交接試驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，從根本避免交叉作業(yè)情況的出現(xiàn)，保存好各項(xiàng)原始數(shù)據(jù)，保證交接試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的精確性。最后，開(kāi)展船舶電氣設(shè)備交接試驗(yàn)的前期，工作人員需對(duì)船舶電氣設(shè)備交接試驗(yàn)儀器的界限進(jìn)行仔細(xì)研讀，在確保沒(méi)有任何問(wèn)題之后才能夠開(kāi)展交接試驗(yàn)。在時(shí)間充足的情況下，還可學(xué)習(xí)其他交接試驗(yàn)方式，提高結(jié)果的精確性。

3.5 定期保養(yǎng)電氣設(shè)備

若要保證船舶航行的平穩(wěn)性，船舶電氣設(shè)備在其中起著重要作用，在日常工作當(dāng)中做好對(duì)電氣設(shè)備的保養(yǎng)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備當(dāng)中存在的問(wèn)題，避免電氣設(shè)備出現(xiàn)老化現(xiàn)象，保證船舶電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。另外，船舶用電設(shè)備的使用壽命，也會(huì)受到船舶電氣設(shè)備選型標(biāo)準(zhǔn)的影響。做好設(shè)備選型工作，采購(gòu)可靠性較高的船舶電氣設(shè)備還能夠節(jié)約后期的維修費(fèi)用。因此，開(kāi)展電氣設(shè)備采購(gòu)工作之前，應(yīng)盡可能選擇統(tǒng)一的機(jī)型，便于替換原本的部件模型與組件，方便后期維修工作的開(kāi)展。若單純注重眼前的利益，缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光，采購(gòu)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的船舶電氣設(shè)備，必定會(huì)影響后期工作的開(kāi)展。

4 船舶電氣設(shè)備技術(shù)中的節(jié)能理念

4.1 使用高性能電動(dòng)機(jī)

對(duì)于船舶電氣類設(shè)備而言，其運(yùn)行以發(fā)動(dòng)機(jī)為依托，從整個(gè)船舶電網(wǎng)來(lái)看，其中的發(fā)動(dòng)機(jī)是耗費(fèi)電能的主要因素，運(yùn)行效率表現(xiàn)會(huì)直接影響到節(jié)能的效果。但是，不同船舶電網(wǎng)其性質(zhì)往往也不同，而國(guó)內(nèi)船舶電氣類設(shè)備運(yùn)行需要的發(fā)動(dòng)機(jī)一般有2類，一類為交流異步，另一類為直流異步，一旦船舶航行過(guò)程中海洋環(huán)境發(fā)生變化，就會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備產(chǎn)生負(fù)載上的變化，因此其額定功率同機(jī)電輸出功率兩者之間差值極高，由此使得電動(dòng)機(jī)初選運(yùn)行效率下降。另外，在交流異步形式電動(dòng)機(jī)方面，一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)大幅的負(fù)載下降，則會(huì)損害到船舶電網(wǎng)。而直流形式的異步電動(dòng)機(jī)在使用時(shí)需要按時(shí)更換電刷，而且還要定時(shí)清理，處理起來(lái)比較復(fù)雜，因此其維護(hù)活動(dòng)需要投入大量的時(shí)間與人力。所以在電動(dòng)機(jī)選擇方面，技能應(yīng)當(dāng)作為關(guān)注的重點(diǎn)。

現(xiàn)階段，永磁同步電動(dòng)機(jī)獲得高度發(fā)展，此類電動(dòng)機(jī)一般是利用永磁體材料制成的，這類材料不存在電流感應(yīng)，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流或是運(yùn)行方面的消耗，由此電動(dòng)機(jī)設(shè)備可以更加高效運(yùn)行。與此同時(shí)，此類電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不必借助勵(lì)磁的作用，也就是說(shuō)功率因數(shù)能夠逐漸靠近理想因數(shù)水平，這樣就能夠讓電動(dòng)機(jī)進(jìn)一步高效率地工作，而且船舶電網(wǎng)自身的品質(zhì)也會(huì)得到改善，發(fā)生損壞的可能性隨之減小。當(dāng)電機(jī)設(shè)備出現(xiàn)大幅度負(fù)載下降的情況，使用此類電動(dòng)機(jī)時(shí)，其工作效率并不會(huì)發(fā)生較大改變，所受到的影響相對(duì)較小。體積小、材質(zhì)輕巧、溫升較低等均是永磁電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，成為船舶電氣設(shè)備的最佳選擇。同時(shí)，這類電動(dòng)機(jī)相關(guān)的技術(shù)對(duì)于船舶上電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能也有著重要意義。

4.2 運(yùn)用技能控制技術(shù)

在船舶上的各類電氣設(shè)備里面，空調(diào)設(shè)備可使用變頻調(diào)速通風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)，同時(shí)根據(jù)人員有關(guān)情況以及溫濕度條件以及船域水溫方面的情況等進(jìn)行具體的考慮，盡可能全面滿足艙中各類人員的使用需求，還要盡量達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，以自動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)制冷/制熱量方面的調(diào)節(jié)，保證運(yùn)行過(guò)程中滿足相關(guān)節(jié)能要求。

而在針對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)量方面的調(diào)節(jié)時(shí)，需要將包括航行狀態(tài)以及溫濕度還有大氣含量等方面的內(nèi)容綜合考慮進(jìn)去，以讓節(jié)能效果最優(yōu)化。

4.3 重視能耗使用的管理

從目前的情況來(lái)看，針對(duì)船舶上使用的電氣設(shè)備開(kāi)展的管理活動(dòng)還沒(méi)有達(dá)到精細(xì)化的程度，因此當(dāng)電氣設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)存在明顯的能量浪費(fèi)情況時(shí)，需要發(fā)揮先進(jìn)的整合性節(jié)能管理的作用，呈現(xiàn)出最好的節(jié)能效果。在開(kāi)展此類管理活動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將信息設(shè)備有效融合來(lái)獲得系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)方面的信息以及一些參數(shù)內(nèi)容，還應(yīng)當(dāng)將變頻調(diào)速之類的技術(shù)應(yīng)用其中，對(duì)設(shè)備進(jìn)行能量輸出方面的調(diào)節(jié)，從而讓設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際的需求來(lái)運(yùn)行，并且讓其管理活動(dòng)變得更加精細(xì)化。在船舶航行過(guò)程中，各類電氣設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)不斷地工作，而它們就是此類管理活動(dòng)的焦點(diǎn)。以冷卻水泵為例，此類設(shè)備在此方式進(jìn)行管理后，其節(jié)能效果更加令人滿意。采用這種方式來(lái)完成冷卻水泵設(shè)備的管理時(shí)，還需要將包括船舶熱負(fù)荷在內(nèi)的一些方面的情況考慮進(jìn)去，有針對(duì)性地對(duì)冷卻水的供水量進(jìn)行調(diào)控，最終取得最佳的節(jié)能效果。

4.4 運(yùn)用新能源節(jié)能技術(shù)

以太陽(yáng)能以及風(fēng)能和水能為代表的新能源，一方面比較環(huán)保，另一方面也能夠發(fā)揮節(jié)能減排方面的價(jià)值，對(duì)于船舶上各類電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)，也可以積極發(fā)揮此類能源的節(jié)能價(jià)值，對(duì)各種技術(shù)進(jìn)行整合運(yùn)用。在使用過(guò)程中，可以在新能源以及傳統(tǒng)能源之間視情況進(jìn)行靈活切換，從而更好地滿足船舶使用需求，并讓設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行得到保證。另外，風(fēng)能以及太陽(yáng)能等一些天然能源還可以用來(lái)發(fā)電，從而在特殊情況下滿足能源使用需求。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，船舶技術(shù)發(fā)展迅速，其中所使用的機(jī)電設(shè)備也日益升級(jí)，朝著自動(dòng)化邁進(jìn)，以無(wú)人機(jī)艙以及遠(yuǎn)程控制為代表的相關(guān)技術(shù)不斷呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。但因能源緊缺問(wèn)題的存在，在船舶輔機(jī)電氣設(shè)備當(dāng)中，節(jié)能技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)也引起了航運(yùn)領(lǐng)域以及制造業(yè)有關(guān)人員的關(guān)注。對(duì)船舶而言，使用節(jié)能型的電氣設(shè)備，能夠讓其更高效地運(yùn)行，提高能源利用率并減少污染物的排放，海洋環(huán)境與大氣環(huán)境均能夠得到極大的改善，節(jié)能綠色逐漸成為船舶行業(yè)的核心。