(上海振华重工（集团）股份有限公司 上海 200125)
摘要：船舶在贸易运输中的作用日益突显，合理设计船舶电力系统，能够全方面保证船舶运输的稳定性，进而为贸易双方合作提供可靠支持。本文在介绍船舶电力系统组成的基础上，重点分析船舶电力系统的设计及发展。以便为相关设计人员提供借鉴，全方面提升船舶设计水平。
关键词：船舶；电力系统；设计
前言：近年来，船舶电力系统设计工作被提出了较高要求，为满足船舶在新时代的使用需求，应渗透精益化设计理念，确保设计工作规范化推进。这既符合船舶制造业自动化发展需要，又能充分发挥船舶电力系统应用优势。可见，该论题分析的现实性意义较显著，具体内容探究如下。
1.船舶电力系统介绍
1.1概念
所谓船舶电力系统，即凭借电源、船舶电网进行电能输配的系统[1]。系统运行状态对船舶安全性有重要影响，一旦系统内部发生故障，那么安全风险会大大增加，致使船舶企业遭受严重的经济损失。
1.2组成
首先，船舶电源。它由两部分组成，即蓄电池和柴油发电机组。常见的组成方式有两种，分别为直流式机组和交流式机组，这也是区分船舶电力系统类型的主要依据。其次，配电装置。其工作对象主要为电能、电力网、用电负荷，通过发挥保护、监控、配置等功能来完成工作任务。由于不同电气设备的参数各异，因此，配电装置视情况匹配适合的配电开关，确保电能持续供应。再次，电力网。它在船舶电力系统中起到载体作用，主要负责电能输送。因为电力负载情况不一致，所以电力网分为不同类型，一般来说，主要有动力电网、应急电网、弱电电网、照明电网、低压电网。最后，电力负载。主要指用电设备，别称为电力负荷。主要用于通导设备、船舶机械设备、生活用电设备、照明设备等。
2.船舶电力系统设计及发展
如今，船舶电力系统细分两种类型，即单主电站型和多主电站型，对于使用者来说，应根据使用需要、吨位要求选择相应的系统类型[2]。要想真正提高不同类型船舶电力系统应用率，应从设计工作入手，确保多功能、自动化、标准化等设计任务及时完成。
2.1船舶电力系统设计
2.1.1系统方案
电力系统设计之前，应制定合理的设计方案，以便为设计工作起到导向作用。具体来说，设计人员结合应用需求、参照相关规则进行论证，并提供多种设计方案，最后从经济性、安全性、实用性等角度出发，选择可行性设计方案。设计方案内容大致包括：介绍或推荐关键技术；列举具有合作意向的电气设备厂商；预测潜在问题，并制定相应的解决方案；详细确定电力负载、电压等级等参数，确保各参数无误；确定配套设备类型及型号。方案设计任务结束后，为后续设计工作做准备。
2.1.2初期设计
初期设计质量对船舶电力系统整体质量有关键性影响，因此，参与初期设计的人员应高度重视，并强化设计责任感。正常情况下，设计内容主要包括：清晰绘制单线图，将系统轮廓逐一呈现；确定自动化等级；大致了解电力负荷值，据此购置适量设备，并选择容量相当的机组；充分准备电力设备、电气设备，以此完善配电系统；准确获知短路电流范围值，据此购置适宜型号及参数的配电设备；认真核对购置清单，避免出现重复采购、遗漏采购现象。初期设计工作按上述要求执行，最终能够成功配备导航、通信、无线电、供电等设备，并准备控制装置和配电装置，以便为具体设计工作奠定良好基础。
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2.1.3具体设计
针对子系统绘制单线图，进而了解各类设备分布情况。与此同时，准确计算相关参数，这能为设备类型、型号选择提供参考。设计电力自动化系统时，应核对工控机、界面显示、PLC监控这三个模块，其中，PLC监控系统具有低成本、高性能、低能耗等优点。为确保船舶常态化运行，PLC通过控制发电机组来实现安全行驶目的，即便发生异常现象，PLC系统能够自动监测已有故障，并通过参数自动调控来控制安全风险，同时启动报警功能，自动断开相连接的装置，以便全方面保护自动化系统。设计电机保护系统时，考虑发电机使用环节存在的过压、过流等故障，基于此，有效设计动作保护装置、适当安装调压装置，当故障发生后，相应的保护装置会立即启动，以免故障扩大化。设计辅助配电板时，应事先了解配电板功能，如发电机启停控制、发电机监测、发电机组负载分配等，之后推进配电板，借助CPP调距桨推进器来确定推进位置和距离，以便动态调整电能输送方案。在此期间，适当安装变频器和滤波器，这既能减少谐波干扰，又能改善电压波形。
2.1.4施工设计
施工设计工作以上述内容为铺垫，设计人员参照船舶制造业施工要求，以及技术规范来制定施工设计目标，在这一过程中，合理编纂技术文档，以便为安装、施工、检测等工作提供依据。船舶舾装生产设计活动开展时，为实现数字化、模块化设计目的，遵循创新设计原则，以此缩小我国与发达国家在舾装设计方面的差距。首先，运用分层法来细化设计方案。针对子模块产品逐项分解，直到精确划分各模块边界，接下来应用模糊聚类法予以整合，使得船舶电力系统使用需要被全面满足。其次，基于矩阵角度进行产品拓展。将矩阵中的产品视为单体元素，通过动力参数划分的方式进行设计，以此提高产品实用性。最后，构建船舶舾装模型。设计人员将总段、分段模型用不同颜色表示，并掌握各舾装件安装的具体要求，确保整体安装任务顺利完成。船舶施工设计环节如是开展，既能节省施工时间，又能优化施工质量、提高施工效率。设计人员需要注意的事项主要有：掌握舾装安装节点要求；优选本分段构件，以此保证基准安装的准确性和合理性；舾装件逐项标记，避免因安装时间过于仓促而影响安装进程；动态了解舾装安装技术，适当引进最新的安装工艺，以此提高船舶安装水平。
2.2船舶电力系统发展
船舶电力、电气设备逐渐向自动化、智能化等方向发展，加之，科学技术不断升级，这为船舶电力系统设计及应用提供了可靠的技术支持[3]。从实用角度来分析，应适当丰富船舶电力系统功能，这需要引进先进技术，并灵活运用电力控制系统，确保设计后的船舶电力系统能够满足市场需要。在这一过程中，通过信息技术建模这一方式进行系统模拟，并校验系统可行性，根据校验结果适当调试。这既能减少试错成本，又能保证系统稳定性和安全性，这对船舶企业持续、稳健发展有积极影响。除此之外，还应大力培养专项设计人才，这是船舶电力系统优质设计的基本要求。具体来说，船舶企业应主动与高校合作，以便系统设计工作提供创新型人才，同时，企业内部组织教育培训、外出学习等活动，并组织形式多样的设计竞赛，这既能调动设计人员的从业热情，又能锻炼设计人员的创新创造能力，使设计后的船舶电力系统得到安全性、实用性等保障，进而推动船舶制造行业良性发展。
总结：综上所述，随着全球贸易活动的广泛推进，船舶工具的实践价值相应提高，因为船舶电力系统属于船舶工具的核心内容，所以要深入探究其设计要点，围绕方案设计、初期设计、具体设计、施工设计等环节来掌握设计技巧。此外，相关设计人员拓展设计视野，不断创新设计思路，成功设计出高性能、低风险的船舶电力系统，推动国内船舶制造业设计工作迈向新的台阶。
参考文献：
[1]刘乐,蒋炜,高海波,等.组态式船舶电力推进系统仿真软件设计与实现[J].船电技术,2019,39(5):55-58.
[2]王聪.基于海洋工程动力定位船舶的电力系统安全设计[J].船舶物资与市场,2019,(4):43-44.
[3]卓金宝,施伟锋,兰莹,等.基于物联网技术的电力推进船舶电能质量监视系统设计[J].中国舰船研究,2019,14(2):118-125.
论文作者:陈湘帆
论文发表刊物:《电力设备》2019年第17期
论文发表时间:2019/12/19
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