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摘要：近些年，海洋工程当中的船舶电气有了很好的发展，加快海洋工程装备制造业的发展，是船舶工业结构调整的重要方向。在推进海洋工程装备制造业发展的同时，还要着力提高我国海洋工程装备的研发设计能力，总装集成能力和海工配套能力。这一系列政策措施已从中央到地方各级政府、企业、事业及民营单位的规划、计划工作中逐步得到体现。
关键词：海洋工程；船舶电气系统；设备；现状；展望
引言
海洋工程船舶在我国获得了极大的发展。它的发展促进了海洋技术的提高，实现了造船工艺的革新。伴随我国振兴船舶工业的战略，我国开始进入海洋油气发展的时代。当前，我们只有不断调整船舶行业的发展结构，才能实现资源的优化配置，促进海洋装备业的继续发展。
1.海洋工程船舶的概述
随着海洋工程的发展其表现出一些显著的特征：采用动力进行定位、依靠电力推进、电气特点呈现中压电站。目前，该系统逐步呈现自动化，依靠网络通信进行全船的集中控制。油气资源以及配套船舶设备构成了整个海洋工程系统。该系统涵盖范围较广，但是其归类缺乏权威性。综合分析船舶的实际设计和建造情况，不难发现有将近一半的设计都是由外国公司设计的，其中百分之十依靠国内与国外的合作，仅仅有百分之四十是国内公司单独设计的。这一现象的出现并不能说明我国的设计水平较差，而主要是受到船东思维观念的影响。不少船东产生了思维定式，认为国外的技术领先于世界，比较先进，所以往往去选择国外企业。实际上，我国在落实振兴船舶工业发展战略之后设计水平有了很大的提高，设计人才的数量和质量也有很大进步。所以，当务之急一方面是继续培养设计人才、发展我国的海洋工业，另一方面是转变船东的传统观念，使他们认识到我国技术的真实发展水平。
2.海工船的电气系统
2.1 中压电力系统
海工船无论是油气勘探或生产装置还是工程作业装置都具有大量作业设备，是除常规船舶的机器辅助设备、保船设备和日用设备之外，独有的不可或缺的特种设备。 不仅用途各异，而且功率往往巨大，形成了一个重要的电力负荷群体。 海工船的供电系统要满足他们的不同工况下的用电负荷，在电力负荷计算中作特别考虑。 而且要特别考虑他们可能特有的不同工况下的配电要求，例如多路供电或转换供电的要求。 表 1 列出了主要海工船特有的作业设备的规格，从中可见他们构成了一个大功率的电力系统的需求。大功率用电负荷必须要有一个大功率电站来供电，这个大功率电站在超过 10 MW 以后，必然会采用中压发电机才能组成。 中压发电机按系统短路容量估算后，一般可按所有发电机电流之和乘上 8 倍即可估得在不同电压等级下的短路容量， 并按表 4所列极限容量来决定断路器的分断能力。 电压等级越高，系统功率也越大。 原则上发电机单机功率尽可能大些，负荷率也可比常规低压有所提高，一般95% 也可接受。 中压发电机绝大多数采用中性点高电阻接地系统 。
大功率电力系统除了供电装置外，还有较复杂的配电系统和配电网络。 配电系统包括配电板及汇流排的结构和型式，这个问题的进一步分析在具有DP-2/DP-3 以上要求时可参阅参考文献的论述。 配电网络主要根据多路供电和转换供电要求进行分析，这在 DP-2/DP-3 以上要求时更有必要。
表1 主要海工船作业设备及电站规格
2.2 电力推进系统
电力推进是一个既古老又具有崭新活力的船舶推进型式。 进入 21 世纪以来，基于对提高船舶操纵性能的需要以及对动力装置的综合应用的研究，船舶电力推进获得了广泛的关注和应用。 这是由于当代船舶的使命已经从交通运输这一狭隘的用途扩展到了国民经济的诸多领域，海工船就是其中之一。
电力推进系统是集船舶总体布置、推进性能、机电设备配置总成的全船性的综合系统。 由于包括柴油机发电系统，交流变频调速驱动系统和计算机自动化系统在内的船舶动力、驱动、控制设备的成熟发展，产品可选范围极大，也促进了适合各种需要的电力推进系统的开发。
2.3动力定位系统（Dynamic Positioning System）
动力定位出现于二十世纪六十年代，目前已经相当成熟，普遍应用于海洋船舶。动力定位在船舶上的应用一般存在误区，表现为船东过度的关注其设备属于哪一个等级。这就将问题的重点转移到动力定位的供应商身上。为改正这一误区，船东需要对自己的船舶有一定程度的了解，熟悉船舶的环境要求以及动力定位的操作程序。
2.4电气设备分析
通过对船舶系统的开发和使用过程进行分析我们能够看出，其电气设备与常规船舶有明显的差异，其设备特点主要体现在中压电气的标准上。目前一方面很多国家都对船舶制造的规范进行了说明，另一方面，IEC标准出版的电力推进规范也在很大程度上进行了修订。
众所周知，中压发电机特别重视强内部线路的保护工作，而且在运行过程中必须设置灭磁保护，由于在功率上中压发电机与AVR 装置都比较大，因此散件供应中这些装置只能在集控台独立安装。此外，安装的变频器有相当大的负荷，电网的功率以及发电机的定额功率都会不同程度地升高，由此则会造成包括使得发电机容量降低等损害在内的风险。相较普通船舶，海工船中包括中压配电板的线路，如移相变压器等在内的多个电气设备中均需要大量使用中压变压器，相较发电机的单机容量，这些变压器的容量甚至在其之上。
中压配电板是海工船中常用的另一重要电气设备，该设备采用的结构主要为封闭式结构，各部分构成了每屏式结构。只有一台断电器安装在每屏上，断电器上没有保护设备，需要单独配备保护设备。目前ABB公司在变频器和中压配电方面具有领先技术。
3.展望
许多现实情况显示国外在海洋工程上已经取得了很大成就，然而我国在这一方面的发展相对不足。这一现象已经引起了我国政府以及相关人士的关注。我国政府开展了许多关于海洋工程的研究，从钻井船的研究到半潜船的研究再到深水应急船的研究进行了很多努力。从目前情况来看，我国已经基本能完成船舶的整体设计，然而在较特殊设备的设计上可能会存在技术难题，这一点需要我国的技术部门以及研发部门多沟通交流，提高船舶的设计能力。此外，我国在电气设备以及电气系统方面还有一定的不足。因此，我国应该大力支持创新，努力推动海洋工程的发展。
4.结束语
近些年海洋工程船舶在我国取得了极大的进展。这一进步一定程度上满足了用户的基本需要，促进了海洋技术的提高，实现了造船工艺的革新。作为一名电气设计人员，我们有必要研究与探讨海洋工程船舶电气系统和设备的现状与展望，以期更好地促进海洋工程船舶电气系统和设备的发展。
参考文献：
[1]缪燕华，吴斐文.动力定位工程船设计技术研究[J].上海造船.2010（01）
[2]徐丹铮，缪燕华，吴斐文.大功率电力系统船舶的电气设计（上）[J].船舶. 2009（05）
论文作者:季威
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/1
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