单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,讲 电站容量及负荷计算,主要内容：,三类负荷法,需要系数法,发电机组功率和数量的确定,船舶柴油发电机组设备的选型,第2讲 电站容量及负荷计算主要内容：,一、确定船舶电站容量的目的,船舶电站容量和发电机组台量是以满足船舶用电的需求，并保证船舶的安全性和经济性而确定的。正确合理地计算船舶电站的容量和选择发电机组的台数，将直接影响船舶运行的可靠性和经济性，具有很重要的意义。根据不同的运行工况，给出最佳运行方式，使电站的功能充分发挥，保证船舶电力系统始终处在安全、可靠、经济、优质的状态下运行。,一、确定船舶电站容量的目的 船舶电站容量和发电,二、船舶电站负荷计算方法,电力负荷计算在船舶电气中是一项重要的工作，如果计算不正确，选择发电机组不恰当，将直接影响全船用电设备的正常运行和电站运行的经济性、可靠性。,为了确定船舶电站的总功率和发电机组的台数，首先要知道全船电力负载所需的总功率。这个总功率中不是简单地将各用电设备的额定功率相加，而是要通过负荷计算才能得到，当然船舶在不同工况下，其计算负荷也不会相等。根据各工况下计算所得的总功率，还需考虑诸如电网损耗、同时系数等因素的影响，最后才能确定发电机组的功率和数量。,二、船舶电站负荷计算方法,电站容量的负荷计算方法很多，主要有下列几种：,三类负荷法,（中国、俄罗斯）,需要系数法,（日本、欧洲等国）,概率论法,（适用于同类型船舶，根据统计规律，找到发电机功率与主机功率之间的关系）,昼夜航行图表法（,适用于小船和辅机不多的船）,统计表格法 计算机仿真法 算式计算法,以某项特大负荷为基数的负荷计算法,前四种 方法应用较多，无论哪一种方法，计算的准确性都与设计人员的经验有直接关系，船舶电站的容量的计算结果用表格的形式表示，称作,船舶电力负荷计算书。,电站容量的负荷计算方法很多，主要有下列几种：,表,2-1,船舶电力负荷计算书（部分）,序,号,用电设备名称,数量,(,台,),额定轴功率,kW,电动机额定数据,利,用,系数,额定,所需,功率,kW,额定,所需,总功,率,kW,航行,靠离码头,装卸货,功,率,kW,转,速,r/min,效,率,%,需要系数,K,实际,消耗,功率,kW,需要系数,K,实际,消耗,功率,kW,需要系数,K,实际,消耗,功率,kW,一,甲板机械,1,舵机,1,1.5,3.0,1400,85,0.5,3.53,3.53,0.2,0.71,0.2,0.71,2,锚机,1,5.6,6.4,1875,83,0.88,7.71,7.71,0.4,3.08,3,起货机,4,14,18,630,79,0.78,22.78,91.12,0.55,50.12,总功率,3.79,50.12,表2-1 船舶电力负荷计算书（部分）用电设备名称数量额,一、负荷计算分类,采用三类负荷法计算全船电力负荷时，需将设备负荷在某一运行工况下按使用时间的长短分成如下三类：,(1),第,类负荷,连续使用类负荷,(2),第,类负荷,短时或重复短时使用类负荷,(3),第,类负荷,偶然短时使用类负荷,一、负荷计算分类采用三类负荷法计算全船电力负荷时，需将设备负,第2讲-电站容量及负荷计算ppt课件,电力负荷按船舶运行工况可分为以下几类：,1,、航行工况：船舶全速、满载航行状态；,2,、进出港工况：港内低速航行或靠离码头等机动状态；,3,、装卸货工况,:,货船或油船的装卸状态；,4,、海上作业工况：调查船、工程船的海上作业；,5,、停泊工况：船舶停靠码头或锚地上，无装卸作业；,6,、应急工况：指船舶在火灾或海损的状态。,应注意不同的船舶其运行工况不完全相同，应视具,体情况确定。,电力负荷按船舶运行工况可分为以下几类：,二、计算系数,1,电动机利用系数,K,1,电动机的利用系数,K,1,定义为：机械的轴上最大功率,PM,与电动机的额定轴功率,PN,之比，即,式中,P,M,机械轴上最大功率；,P,N,电动机的额定功率。,二、计算系数 1电动机利用系数K1,2,机械负荷系数,K,2,机械负荷系数,K,2,定义为：每一机械实际使用轴功率,P,2,与机械最大轴功率,P,M,之比，即：,式中,P,2,某状态下机械轴上实际需要功率；,P,M,机械的最大轴功率。,2机械负荷系数K2,3,电动机负荷系数,K,3,在通常负荷条件下，实际机械负荷所需要电动机输出的功率，可用电动机负荷系数来描述，即用,K,1,与,K,2,的乘积反映电动机的负荷情况。,电动机负荷系数定义为：,从上式可以看出，电动机负荷系数,K,3,反映的是实际机械负荷与电动机额定功率之比。,3电动机负荷系数K3,4,同时使用系数,K,0,在某一运行状态时，同类机械不一定都同时使用，因此我们用一组同功率的用电设备的同时使用系数,K,0,来计及它的影响。即同时使用系数为,式中,n,该组同时工作的用电设备数目；,m,该组用电设备的总数。,4同时使用系数K0,5,总同时系数,K,0,和,K,0,一般情况下，第,I,、,类负荷总同时使用系数的取值范围为,K,0,0.8,1.0,K,0,0.3,1.0,具体选定时可参考下述原则：,(1),在大的船舶上，由于负荷的数量较多，同时工作的可能性要小些，因此同时工作系数比负荷少的船舶可取小些。,(2),船舶的活动愈紧张，同时工作系数就取得愈大，因为设备的同时工作可能性愈大。例如：舰艇在战斗状态时,K,0,取,0.8,，而在停泊时，可取,0.65,。,5总同时系数K0和K0,三、所需功率的计算,1,额定所需有功功率,在确定一台电动机需要电网供给的所需有功功率时，需要考虑到电动机的效率。在额定工作状态下，一台电动机需要电网供给的额定功率为,（,kW,）,式中,电动机额定效率,可从电动机特性曲线上查得。,三、所需功率的计算 1额定所需有功功率,一组同类电动机额定所需总功率应为,（,kW,）,式中,m,该组同类电动机数目。,对于照明及弱电设备来说，,P,5,就是其装置功率。,2,实际所需有功功率,由于在某一运行状态时，机械并不一定满负荷，一组同类辅机不一定都同时使用，考虑它们的影响，一组同类电动机实际所需有功功率为,(kW),一组同类电动机额定所需总功率应为,3,实际所需无功功率,对于交流用电设备，需要考虑到功率因素,cos,尚需计算所需无功功率,(kvar),式中,用电设备的实际功率因数角，由实际负荷的,cos,求得。,cos,可根据电动机的额定功率,P,N,、额定转速,n,N,和负荷程度由下表中查得。,3实际所需无功功率,第2讲-电站容量及负荷计算ppt课件,4,运行工况下需要发电机供给的总功率,在计算完各组用电设备所需有功功率和无功功率之后，便可确定各运行工况下发电机应供给用电设备的总功率。此时需要发电机供给的总功率应考虑到各组用电设备之间的第,I,类负荷总同时使用系数,K,0,和第,类负荷总同时系数,K,0,。在发电机供给的总功率中，尚需计入,5,的电网损耗。因此，某运行状态需要发电机供给的总功率为,总有功功率,(*),总无功功率,式中,P,、,P,该状态下第,类、第,类负荷的总有功功率；,Q,、,Q,该状态下第,类、第,类负荷的总无功功率。,4运行工况下需要发电机供给的总功率,在某运行状态下负荷的平均功率因数,cos,可用下法求得，即,在某运行状态下可能短时需要的最大负荷为,式中,P,该状态第,类负荷的总有功功率。,式,(*),计算所得的结果就是船舶在某一运行状态需要发电机供给的总功率，这个总功率是该状态下选择发电机功率和台数的依据。根据最大负荷的总有功功率，再考虑,10,20,的储备容量，即可确定船舶电站的容量。一般说来，船舶在航行等主要运行工况下，总的功率因数不低于,0.7,，对电站发电机功率的选择影响不大，为简化起见，有时可不计算无功功率。,在某运行状态下负荷的平均功率因数cos可用下法求得，即,四、负荷表的编制,用三类负荷法计算全船电力负荷时，可按下列程序进行：,(1),向轮机和舾装等专业收集全船用电设备的原始数据。,(2),将全船负荷按使用情况分为三类,(,连续、短时、偶然短时,),。,(3),根据船舶类型及用途选定计算工况，将全船用电设备按用途或系统分类并填入电力负荷计算书的表中。,(4),确定系数,K1,、,K2,、,K3,和,K0,。,四、负荷表的编制用三类负荷法计算全船电力负荷时，可按下列程序,(5),计算各电动机和用电设备的额定所需功率,P,4,、设备组的额定所需功率,P,5,、每一运行工况下实际所需有功功率,P,和无功功率,Q,。,(6),计算每一运行状态下各类负荷所需的总功率,P,I,、,P,II,、,P,III,、,Q,I,、,Q,II,和,Q,III,。,(7),考虑总同时使用系数,K,0I,和,K,0II,，并计及电网损耗,5,，计算各运行状态下负荷所需总功率,P,。,(8),根据上述计算结果选择发电机组的单机功率和数量，并核算各工况下发电机负荷百分率。一般发电机应有,10,20,的储备功率。最后还要用可能出现的短时需要最大负荷,P,max,校验发电机的过载能力是否满足。,(5)计算各电动机和用电设备的额定所需功率P4、设备组的额定,第2讲-电站容量及负荷计算ppt课件,五 船舶电站发电机组功率和台数的确定,电站容量和电站数量,发电机组容量和台数选择原则,单电站发电机组台数和机组功率,多电站发电机组台数和机组功率,五 船舶电站发电机组功率和台数的确定 电站容量和电站数,一、电站容量和电站数量,1,、电站容量,可将电力负荷计算得到的各工况所需总功率,P,适当放大，求得电站所需功率,P,，即,式中,P,全船电力负荷计算所需总功率。,根据船舶的实际情况，可在,1.2,1.5,的范围内选取放大系数。一般对今后改装可能性比较大的船舶应选取较大的发电量。,一、电站容量和电站数量1、电站容量,2,船舶电站的数量,船舶电站配置的数量应符合总体设计的要求和电站设计的基本原则来确定。下表列出了通常情况下各类船舶电站配备的推荐数量。,2船舶电站的数量,3,确定电站容量的基本原则,(1),电站容量应能满足船舶在各种运行工况下的用电量，并有适当的裕量，以保证连续可靠的供电。因此，电站容量应以实际用电量最大的运行工况为基础来确定。,(2),裕量功率不能太大，以保证其经济性。,3确定电站容量的基本原则,二、发电机组容量和台数选择原则,发电机组的总容量决定于电站的总容量，发电机组的单机容量和机组数量由以下几个基本原则确定：,(1),单机组容量以最高负荷率为,80,来确定为宜。,(2),船舶电站必须有备用机组，其容量要能满足船舶各运行工况的用电需求。所以船舶最少要有两台发电机组。,(3),船舶电站应尽可能减少发电机组的品种。,二、发电机组容量和台数选择原则发电机组的总容量决定于电站的总,(4),对于民用船舶，要求使用的发电机台数要少些（一般选,2,4,台发电机）,(5),对于军用船舶，为提高其生命力起见，应增加发电机台数和电站数量。,(6),确定单机组容量和机组数量时，要考虑各机组的使用寿命应与主机寿命相当。,(7),应急发电机的容量应由应急工况的负荷计算功率来决定。,根据上述各项原则，一般民用船舶电站设置,2,3,台,(,包括备用机组,),同型号、同容量的主发电机组，最多为,4,台。有些船舶在无作业停泊期间用电量少，常专设一台小容量的停泊发电机,。,(4)对于民用船舶，要求使用的发电机台数要少些（一般选24,三、单电站发电机组台数和机组功率,1,利用计算机专用软件选择发电机台数和单机功率,近年来，在船舶电站设计中，设计人员利用计算机运算速度快、精度高、通用性强、逻辑分析与判断能力强等特点，通过编程由计算机智能选择船舶电站的发电机台数和单机功率。,三、单电站发电机组台数和机组功率 1利用计算机专用软件选择,在进行负荷计算时，以下原始参数是必需的：,(1),船舶