時間：2022-07-24 10:24:20
導(dǎo)語：在船舶電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)研究的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
文章摘要：船舶輔機(jī)電氣設(shè)備是船舶正常航行的重要保障，其運(yùn)行狀態(tài)對于船舶的實(shí)際航行狀態(tài)具有十分重要的影響，但是由于船舶內(nèi)部的電力系統(tǒng)是一個相對獨(dú)立的部分，因此，需要對船舶內(nèi)部的電力系統(tǒng)，尤其是船舶輔機(jī)電氣設(shè)備系統(tǒng)給予足夠的重視。針對目前船舶輔機(jī)電氣設(shè)備系統(tǒng)中存在的能耗較高的問題，有必要對其可采用的節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)行分析。本文通過對船舶輔機(jī)電氣設(shè)備進(jìn)行分析，剖析了其可行的節(jié)能技術(shù)方案，同時針對可行的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了分析探討。
關(guān)鍵詞：船舶；輔機(jī)電氣；節(jié)能技術(shù)
電力是船舶正常航行的重要保障，不同于其他陸上建筑設(shè)備，船舶中的電力系統(tǒng)是一個相對獨(dú)立部分，其構(gòu)成較為單一。因此，船舶上具體電力的使用受到了一定的限制[1]。對于航行的船舶來講，其續(xù)航能力是關(guān)注的焦點(diǎn)，若想實(shí)現(xiàn)船舶更好更快的航行，則需要對船舶的電力系統(tǒng)節(jié)能給予足夠的關(guān)注。在電力系統(tǒng)的眾多組成部分中，輔機(jī)電氣設(shè)備是其中較為重要的一個方面。因此，對輔機(jī)電氣設(shè)備采取適當(dāng)?shù)墓?jié)能技術(shù)具有十分重要現(xiàn)實(shí)意義。
1.船舶輔機(jī)電氣設(shè)備運(yùn)用的節(jié)能技術(shù)方案
電機(jī)設(shè)備在輔機(jī)電氣正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需要消耗一定的能源，因此，在滿足所需要功能的前提下，盡可能的降低電機(jī)設(shè)備的能源消耗，對于提高輪船輔機(jī)電氣設(shè)備的運(yùn)行效率具有十分重要的意義[2]。在船舶的實(shí)際航行過程中，輔機(jī)電氣中的絕大多數(shù)設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備長期處于運(yùn)行狀態(tài)。因此，電機(jī)運(yùn)行效率的輕微提高即可明顯提高輔機(jī)電氣設(shè)備運(yùn)行中的節(jié)能效果。船舶在航行過程中通常會遇到各種不同的工況，而不同的工況亦會對輔機(jī)電氣產(chǎn)生影響，導(dǎo)致船舶內(nèi)部電網(wǎng)的電壓和輔機(jī)電氣的設(shè)備功率發(fā)生改變，出現(xiàn)輔機(jī)電氣設(shè)備的輸出功率與實(shí)際所需的功率產(chǎn)生偏差，增加能源消耗。另一方面來講，由于輔機(jī)電氣設(shè)備屬于交流異步類型，一般情況下，輔機(jī)電氣設(shè)備的功率因素在0.6-0.9之間，當(dāng)船舶輔機(jī)電氣設(shè)備承受較大的負(fù)載壓力是，電網(wǎng)的功率因素也會隨時下降，造成能源損耗[3]。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，近幾年來，船舶輔機(jī)電氣設(shè)備的用電量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，如何解決輔機(jī)電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的高能耗問題成為研究熱點(diǎn)。通過分析可知，若想實(shí)現(xiàn)電機(jī)設(shè)備在運(yùn)行過程中的高效率，則需要降低電機(jī)設(shè)備的能耗。電機(jī)設(shè)備的能耗分析結(jié)果表明，在電機(jī)運(yùn)行過程中，最主要的耗能部分電機(jī)中的轉(zhuǎn)子等組成部分，當(dāng)電機(jī)中沒有明顯的感應(yīng)電流出現(xiàn)在電機(jī)中轉(zhuǎn)子部分的周圍，則在電機(jī)的運(yùn)行過程中不會出現(xiàn)渦流損耗等能量損失，因而，可以在一定程度上降低電機(jī)的能量損耗，改善節(jié)能效果[4]。并且還可以在一定程度上改善船舶內(nèi)部電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，減少內(nèi)部電網(wǎng)的能量損耗。近年來在空調(diào)、冰箱等家用電器中廣泛使用的變頻技術(shù)亦可引入到船舶輔機(jī)電氣設(shè)備的制造中，通過使用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)無極平滑調(diào)速，減少電機(jī)設(shè)備的額能量損耗。
2..船舶輔機(jī)運(yùn)行過程中節(jié)能技術(shù)的控制
一般而言，在船舶的運(yùn)行過程中，輔機(jī)電氣設(shè)備中的泵和風(fēng)機(jī)的流量會隨著船舶航行中工況的不同而發(fā)生改變[5]。船舶輔機(jī)電氣設(shè)備的額定功率通常是由設(shè)計規(guī)范的要求所決定的，降低船舶輔機(jī)電氣設(shè)備的功能可以通過調(diào)節(jié)輔機(jī)電氣設(shè)備的流量來實(shí)現(xiàn)。常用的調(diào)節(jié)船舶輔機(jī)電氣設(shè)備流量的方式是向下調(diào)節(jié)，可采取截流的方式達(dá)到降低流量的目的，可采用減小輔機(jī)電氣設(shè)備的閥口，從而限制流量。但是在這種情況下，由于電機(jī)設(shè)備的功率和轉(zhuǎn)速不會發(fā)生改變，會造成輔機(jī)電氣設(shè)備的能源浪費(fèi)。對不同船舶輔機(jī)電氣設(shè)備的截流和調(diào)速方式對比可以發(fā)現(xiàn)：通過適當(dāng)?shù)年P(guān)小出口閥，可以達(dá)到降低管路中流量的目的。但是在電氣設(shè)備的運(yùn)行過程中其特性曲線并未出現(xiàn)相應(yīng)的改變。但是當(dāng)采用某些恰當(dāng)?shù)恼{(diào)速方式對流量進(jìn)行控制時，則會出現(xiàn)輔機(jī)電氣設(shè)備運(yùn)行過程中特性曲線平移的現(xiàn)象，表明在相同流量的情況下，通過采用適當(dāng)方式的調(diào)速措施，可以達(dá)到改善輔機(jī)電氣設(shè)備節(jié)能效果的目的。上述分析表明，可采用同步轉(zhuǎn)速操作方式的電機(jī)替換固定轉(zhuǎn)速電機(jī)，實(shí)現(xiàn)提高輔機(jī)電氣設(shè)備的工作效率，降低船舶能耗[6]。在船舶運(yùn)行過程中，船舶輔機(jī)電氣設(shè)備的供電頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速二者之間的關(guān)系為正比關(guān)系，因此可以通過使用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到提高輔機(jī)電氣設(shè)備工作效率的目的。近年來，電子元器的快速發(fā)展，為變頻技術(shù)引入船舶輔機(jī)電氣設(shè)備提供了良好的條件，有利于今后船舶輔機(jī)電氣設(shè)備節(jié)能效果的提高。在船舶的實(shí)際航行過程中，船舶輔機(jī)電氣設(shè)備可以通過變頻設(shè)備實(shí)時的改變電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，同時輔以對船舶內(nèi)各系統(tǒng)能源需求的把握，可以實(shí)現(xiàn)對輔機(jī)電氣設(shè)備轉(zhuǎn)速的有效控制，達(dá)到在滿足輔機(jī)電氣設(shè)備流量需求的前提下，降低轉(zhuǎn)速[7]。當(dāng)輔機(jī)電氣設(shè)備中的轉(zhuǎn)速降低時，其自身的能量消耗同時亦會降低，通常情況下，輔機(jī)電氣設(shè)備的調(diào)速范圍大致在額定轉(zhuǎn)速的65%-100%之間。除了采取先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)外，還應(yīng)當(dāng)從對應(yīng)的管理手段方面入手，針對當(dāng)前采用的管理方式中存在的問題進(jìn)行深入的剖析，發(fā)現(xiàn)其中存在的不足，進(jìn)行有針對性的改進(jìn)。就目前我國船舶輔機(jī)電氣設(shè)備管理的現(xiàn)狀來看，絕大多數(shù)情況下，依舊采用的是粗狂型的管理方式，管理人員也未必能夠充分認(rèn)識到節(jié)能管理的重要意義。鑒于目前管理方式存在的問題，在今后的管理工作中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大對管理人員的培訓(xùn)和教育，增強(qiáng)他們的節(jié)能意識，提升他們對于節(jié)能技術(shù)的認(rèn)識，從而促進(jìn)我國船舶輔機(jī)電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)管理方式方法的升級，提升節(jié)能管理水平。
3..結(jié)語
在船舶眾多的耗能系統(tǒng)內(nèi)，輔機(jī)電氣設(shè)備系統(tǒng)存在著較大的能耗。本文中所提及的節(jié)能管理、變頻技術(shù)的使用等方面的內(nèi)容不是獨(dú)立存在的，而是彼此之間相互依存的，唯有通過多種技術(shù)手段的共同作用，相互之間的有效協(xié)調(diào)，方能真正實(shí)現(xiàn)船舶輔機(jī)電氣設(shè)備節(jié)能減排的目的，最終獲得較高的續(xù)航能力。
作者：王軍生 單位：遼寧葫蘆島91202部隊
（黑龍江省航道局）
摘 要：節(jié)能技術(shù)是緩解當(dāng)前能源緊張形勢重要的途徑，也是造船以及運(yùn)輸行業(yè)經(jīng)常研究的重點(diǎn)，文中通過對船舶輔機(jī)耗電量大會對續(xù)航能力造成影響的問題進(jìn)行了相關(guān)的研究，從應(yīng)用永磁機(jī)以提高船舶輔機(jī)電動機(jī)效率，電機(jī)運(yùn)行時實(shí)施變頻調(diào)速以及輔機(jī)的能量需求管理3個方面，對船舶輔機(jī)電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，分析的結(jié)果表明，推廣船舶輔機(jī)電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用帶來的明顯的節(jié)能降耗效果。僅供專業(yè)人士的參考。
關(guān)鍵詞：船舶輔機(jī)；節(jié)能；永磁電機(jī)；變頻調(diào)速；能量管理
相對于陸地電網(wǎng)來說，船舶電網(wǎng)是一個較為獨(dú)立的小容量系統(tǒng)，而船舶輔機(jī)是船舶電網(wǎng)的主要電負(fù)荷之一，由于船舶攜帶的能源數(shù)量有限，輔機(jī)耗電量如果過大的話必然會對船舶助推設(shè)備所需的能源份額進(jìn)行占領(lǐng)，這樣就會使航運(yùn)上的成本增加，也不符合國家能源政策中的節(jié)能減排上的要求。因此，對節(jié)能技術(shù)的采用，降低輔機(jī)能耗，是提升船舶續(xù)航能力降低運(yùn)行成本的有效途徑，在世界能源緊張的今天意義非常的巨大。
1電動機(jī)節(jié)能技術(shù)
電動機(jī)是輔機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的動力源，也是船舶電網(wǎng)主要的直接用電負(fù)荷，因此，電動機(jī)效率是節(jié)能與否的直接因素。另外，多數(shù)船舶輔機(jī)，如冷卻水泵、主軸滑油泵、通風(fēng)機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)等，在整個航行期間均處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動機(jī)，其效率的改善對降低電機(jī)能耗的影響尤為明顯。由于運(yùn)行時間較長，即使電動機(jī)效率只提高一點(diǎn)點(diǎn)，整個航行期間累計節(jié)省的電能也是相當(dāng)可觀的。
根據(jù)船舶電網(wǎng)電制的不同，目前的船舶輔機(jī)電動機(jī)包括直流電動機(jī)和交流異步電動機(jī)2大類。由于船舶航行工況發(fā)生變化，會引起輔機(jī)負(fù)載變動或電網(wǎng)電壓產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致輔機(jī)電動機(jī)的輸出功率偏離額定功率，出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，此時電動機(jī)效率急劇降低，電能損耗大大升高。另外，對于交流異步電機(jī)而言，其功率因數(shù)一般為0.8左右，當(dāng)輔機(jī)負(fù)載降低較多時（如接近空載時），功率因數(shù)也大大降低，導(dǎo)致電網(wǎng)電流的無功分量增大，網(wǎng)損增加；而直流電動機(jī)由于存在電刷，運(yùn)行期間機(jī)械換向會引起電火花，需定期清理或更換電刷，電機(jī)維護(hù)工作量較大。
近年來發(fā)展迅速的永磁同步電動機(jī)，為解決船舶輔機(jī)電動機(jī)存在的上述問題、提高電動機(jī)能效，提供了一條有效的技術(shù)途徑。永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由永磁體材料構(gòu)成，轉(zhuǎn)子側(cè)無感應(yīng)電流，不存在轉(zhuǎn)子磁滯損耗和渦流損耗，提高了電機(jī)效率；由于無需轉(zhuǎn)子勵磁，電機(jī)功率因數(shù)可接近于，減小了定子電流，進(jìn)一步提高了電機(jī)效率，同時也改善了電網(wǎng)品質(zhì)，降低了網(wǎng)損；全功率范圍內(nèi)效率高，即使負(fù)載降低到額定負(fù)載的25%時，永磁電動機(jī)效率仍可達(dá)到90%以上。永磁電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩大，可以用較小容量的永磁電機(jī)替代較大容量的一般機(jī)，較好地解決了“大馬拉小車”的現(xiàn)象。此外，永磁電動機(jī)還具有溫升低、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，并且不存在電刷，維護(hù)性好，特別適合作為船舶輔機(jī)電動機(jī)。隨著稀土永磁材料生產(chǎn)工藝水平的提高和產(chǎn)量成本的下降，永磁電動機(jī)以其在高效節(jié)能方面無可比擬的優(yōu)勢，在發(fā)電、冶金、陶瓷、紡織等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁同步電動機(jī)作為船舶輔機(jī)配套電機(jī)的應(yīng)用條件已經(jīng)成熟。
2運(yùn)行控制節(jié)能技術(shù)
船舶輔機(jī)大多為風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載。對于船舶這樣一個中小型管網(wǎng)系統(tǒng)來說，風(fēng)機(jī)、泵的流量需求經(jīng)常隨航行工況的不同而發(fā)生變化。由于船舶輔機(jī)的額定功率一般按滿足最大流量需求的原則進(jìn)行設(shè)計，因此，船舶輔機(jī)的流量調(diào)節(jié)大多為向下調(diào)節(jié)。目前，船舶輔機(jī)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)時，往往采用截流的方式，即減小出口處風(fēng)門或閥門的開度，實(shí)質(zhì)是通過增加管路阻力來限制流量，此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速基本不變，電功率基本不變，大量電能白白浪費(fèi)在管路損失上。
在空調(diào)裝置節(jié)能上的管理方面，采用變頻壓縮機(jī)以及變頻調(diào)速通風(fēng)機(jī)，依據(jù)船艙內(nèi)分人員分布、艙室溫濕度、外部環(huán)境溫度與冷媒水溫度上的相關(guān)的信息，在滿足人員需求與艙室環(huán)境需求的前提下，自動對制冷量進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)上的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，空調(diào)裝置是航行期間的能耗大戶，服務(wù)的對象主要是人員，當(dāng)空調(diào)區(qū)域人員減少或是艙室環(huán)境溫度不是很高的情況下，可以通過調(diào)速對空調(diào)的功率進(jìn)行自動的減小，當(dāng)空調(diào)區(qū)沒有人員存在時，及時關(guān)閉相應(yīng)的空調(diào)制冷，對空調(diào)上的能耗進(jìn)行降低。
在通風(fēng)機(jī)組管理方面，根據(jù)艙室大氣成分的含量、大氣的氣溫濕度與空氣壓力等信息，對航行的狀況的進(jìn)行結(jié)合采用變頻調(diào)速對風(fēng)機(jī)上的供風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)大氣環(huán)境質(zhì)量較好的時候，就可降低電機(jī)轉(zhuǎn)速以減少風(fēng)量上的供給。
3.使用管理中的節(jié)能技術(shù)
目前，船舶輔機(jī)的使用管理在工作中體現(xiàn)的還是比較粗放的，大多僅為投切臺數(shù)的簡單性的管理，只要對基本的供水與供風(fēng)上的需求進(jìn)行滿足，沒有從提高全船電能利用效率的角度對輔機(jī)整個的運(yùn)行實(shí)施最優(yōu)的管理，由于輔機(jī)的額定功率輸出一般會按照系統(tǒng)最大的需求進(jìn)行滿足，設(shè)計上也是根據(jù)這個原則作對比，依據(jù)設(shè)計上的規(guī)范，還需要對裕量進(jìn)行一定的保留，保證輔機(jī)上的長期使用。但是，在系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行中并不能對最大的需求進(jìn)行滿足，而輔機(jī)使用的簡單管理方式也沒有辦法根據(jù)系統(tǒng)工況上的變化負(fù)輔機(jī)能量輸出進(jìn)行實(shí)時的調(diào)節(jié)。因此就會存在能量上的浪費(fèi)。所以在采用節(jié)能上的技術(shù)優(yōu)化對全船輔機(jī)運(yùn)行的過程進(jìn)行管理時，應(yīng)該從使用與管理的角度對輔機(jī)的運(yùn)行效率進(jìn)行提升，將輔機(jī)電氣設(shè)備節(jié)能管理上的綜合管理進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，這是輔機(jī)節(jié)上的又一大重要的技術(shù)途徑。
節(jié)能綜合管理的基本原理為：采用信息技術(shù)對系統(tǒng)上的實(shí)際運(yùn)行情況與工況參數(shù)進(jìn)行獲取，依據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況上的需求采用變頻調(diào)速，減載控制等技術(shù)手段實(shí)時對輔機(jī)的能量輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)能量的按需分配與精細(xì)管理。達(dá)到節(jié)能增效的目的，節(jié)能綜合管理的主要對象包括船舶航行的期間長時間連續(xù)工作的輔機(jī)設(shè)備，如冷卻水泵與空調(diào)上的裝置等，這些設(shè)備工作時間長，其中流量上的供給往往會隨航行工況上的變化而產(chǎn)生變化，因此，實(shí)施節(jié)能綜合管理能帶來很明顯的節(jié)能效果。
在冷卻水泵節(jié)能管理方面，可以根據(jù)河流環(huán)境上的溫度與船舶熱負(fù)荷工況狀態(tài)以及冷卻水泵上的溫度信息，通過實(shí)施變頻調(diào)速與冷卻水泵運(yùn)行臺數(shù)控制等技術(shù)措施實(shí)時調(diào)節(jié)冷卻水的供給量，當(dāng)系統(tǒng)熱負(fù)荷較低時或是外部河水溫度較低，船舶換熱效率較高時，可降低冷卻水的供給量，既能滿足系統(tǒng)溫度降升控制上的要求。又可以在最大的程度上節(jié)約電能。
4.結(jié)語
綜上所述，船舶輔機(jī)電氣設(shè)備在研究上的重點(diǎn)，在以前的研究過程中，學(xué)者將眼光一般放在綜合自動化上，以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)艙，遠(yuǎn)程監(jiān)控為發(fā)展的方向。筆者認(rèn)為在今后的船舶輔機(jī)電氣設(shè)備發(fā)展中需要著重關(guān)注節(jié)能方面上的技術(shù)研究，用以提高全船輔機(jī)運(yùn)行上的效率，將能耗上的浪費(fèi)進(jìn)行降低的處理，將船舶的續(xù)航能力進(jìn)行提升，降低航運(yùn)上的成本。相信在倡導(dǎo)節(jié)能減排的今天，這樣的做法具有十分重要的意義。
摘要: 在船舶電站和電氣設(shè)備中，節(jié)能是非常重要的。通過有效的節(jié)能方法的運(yùn)用，能夠大大降低能耗。本文將對船舶電氣設(shè)備節(jié)能進(jìn)行分析闡述。
關(guān)鍵詞: 船舶；電氣；節(jié)能；方法
一、前言
當(dāng)前，我國船舶事業(yè)快速發(fā)展，船舶供電技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。但是用電設(shè)備的節(jié)能方面卻處于起步階段，需要加大研究力度。
二、電氣設(shè)備要節(jié)能，首先應(yīng)滿足其運(yùn)行技術(shù)條件。
電氣設(shè)備運(yùn)行技術(shù)條件是指規(guī)定的運(yùn)行條件，由于船舶電氣設(shè)備的工作環(huán)境比一般陸地條件惡劣得多，船舶電氣設(shè)備，除設(shè)計、制造、安裝必須符合船用環(huán)境條件外，還必須保證其在規(guī)定的條件下運(yùn)行。
例如，一臺發(fā)電機(jī)要發(fā)出足夠的功率，需要有一定的端電壓和輸出足夠大的電流。端電壓受到發(fā)電機(jī)絕緣強(qiáng)度的限制，電流受到發(fā)電機(jī)允許溫升的限制。電流過大或電壓過高，都可能使發(fā)電機(jī)損壞或使用壽命降低。其他電氣設(shè)備也是如此，需在其規(guī)定的條件下運(yùn)行，包括電壓限制，電流限制，功率限制，頻率限制，溫升限制或特定的接線方式等，都是規(guī)定的運(yùn)行條件。
這些規(guī)定的運(yùn)行條件大致可以分為以下三類：
1、額定值
額定值或額定技術(shù)條件，主要是指在規(guī)定的條件下，保證電氣設(shè)備正常運(yùn)行的額定電壓、額定電流、額定功率、額定頻率等。有些額定值是靠外部條件滿足，例如用電設(shè)備的額定電壓是電網(wǎng)提供的。如果不在額定電壓之下工作，電氣設(shè)備就不可能正常運(yùn)行，也就不能安全用電。有些額定值是在規(guī)定的條件下設(shè)備本身內(nèi)部產(chǎn)生的，例如額定電流，就是在規(guī)定的溫升條件下允許用電設(shè)備通過的最大電流值。為了保證船舶電站和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，在電氣管理中，必須保證各電氣設(shè)備在額定值或額定技術(shù)條件下工作。
2、工作制
電氣設(shè)備的工作制，即電氣設(shè)備運(yùn)行時間的連續(xù)性，這取決于電氣設(shè)備的工作溫升。
電氣設(shè)備主要有三種工作制：長期連續(xù)工作制．即設(shè)備長期連續(xù)運(yùn)行，適用于負(fù)載比較穩(wěn)定的設(shè)備；短時工作制，即設(shè)備工作時間短而停歇時間相當(dāng)長，適用于工作時間遠(yuǎn)小于停歇時間的設(shè)備；斷續(xù)周期(反復(fù)短時)工作制，即工作與停歇周期性循環(huán)，設(shè)備溫升低于額定溫升，適用于短時間工作與長時間停歇周期性循環(huán)的設(shè)備。不同工作制的電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)不同，發(fā)熱和溫升也不同。例如同樣功率的電動機(jī)，由于工作制不同，其導(dǎo)線的截面積、鐵心結(jié)構(gòu)、散熱體、絕緣材料都不同，就其導(dǎo)線而言，長期工作制的導(dǎo)線粗，而短時工作制的導(dǎo)線細(xì)。
與此同時還有考慮到絕緣材料的耐熱等級。
三、節(jié)能需改變拖動方案。
近年來在航運(yùn)界、造船廠和電工產(chǎn)品的供應(yīng)者之間已經(jīng)對如何改變拖動方案展開了討論。下述措施是一些很有成效的方法,因此有必要詳細(xì)研究其中的關(guān)系。
1、變機(jī)械傳動為電氣傳動
運(yùn)行時間較長的船舶輔機(jī)傳動一般采用機(jī)械傳動,我們應(yīng)探討輔機(jī)變機(jī)械傳動為電氣傳動的優(yōu)點(diǎn)。這是因為電氣傳動在長時間運(yùn)行條件下效率較高,從而可以達(dá)到節(jié)能的目的。以油船上的貨油泵為例,在汽輪機(jī)船上通常是由輔汽輪機(jī)傳動的，而當(dāng)用一臺調(diào)頻異步電動機(jī)代替輔汽輪機(jī)進(jìn)行傳動時,其效率可有顯著的改善，也就能達(dá)到節(jié)能的目的。
2、變恒轉(zhuǎn)速電氣傳動為可調(diào)轉(zhuǎn)速傳動
在通常的船舶中,大量的泵是由一些恒定轉(zhuǎn)速的電動機(jī)傳動的。泵的流量,例如冷卻水泵的流量是通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥和旁通閥加以改變的。若泵的輸送量通過傳動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)時,則這種型式的泵系統(tǒng)的總效率即可得到提高，這樣不僅其經(jīng)濟(jì)性可以得到改善,還可節(jié)省管道和閥件。這種傳動可由經(jīng)過整流器供電的直流電動機(jī)進(jìn)行，多年來這項技術(shù)已在很多船舶上得到了很好證明。
四、優(yōu)化節(jié)能方案。
1、認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家有關(guān)節(jié)能政策
船舶電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計、安裝都必須嚴(yán)格遵循國家的相關(guān)法律法規(guī)，如《國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》、《國家淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和產(chǎn)品目錄》，《十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等相關(guān)規(guī)定。同時必須參考國家、重慶市專業(yè)管理、從業(yè)機(jī)關(guān)的相關(guān)推薦目錄。
2、選用節(jié)能效果最佳的產(chǎn)品及補(bǔ)償方案
一是應(yīng)當(dāng)盡量選用最新的節(jié)能設(shè)備，以前那些技術(shù)不成熟、能耗又高的電氣設(shè)備以及落后淘汰的設(shè)備應(yīng)堅決不再使用。二是在規(guī)劃設(shè)備的節(jié)能和補(bǔ)償方案時，應(yīng)該全面考慮電氣設(shè)備的節(jié)能性能和節(jié)能代價，一定要將節(jié)能和產(chǎn)品的綜合性能結(jié)合起來，爭取選擇性能優(yōu)、性價比最好的產(chǎn)品。
五、船舶電氣的正確操作可有效節(jié)能。
船舶電氣設(shè)備操作的要求是：一、按操作規(guī)程，正確啟動、停止設(shè)備；二、監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)并調(diào)整任何偏離的參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)故障先兆應(yīng)及時采取阻斷故障發(fā)展的措施；三、需及時正確處置設(shè)備故障，最大限度減少其傷損。為達(dá)到這樣的要求，使用和管理人員必須具有高度責(zé)任心，并具備相應(yīng)的技術(shù)能力，具體表現(xiàn)為：
1、掌握資料，熟悉設(shè)備
提高船員電氣知識水平，是正確使用電氣設(shè)備的基礎(chǔ)。船上電氣設(shè)備的操作人員，要認(rèn)真閱讀說明書和有關(guān)技術(shù)資料，從理論上懂得電氣設(shè)備各元件的結(jié)構(gòu)、工作原理、線路連接方法等。船上電氣設(shè)備的管理人員，要了解電氣操作人員的操作能力，及時提出培訓(xùn)要求，并提供培訓(xùn)(包括提供教材和資料)。
2、嚴(yán)格遵守操作規(guī)程
船舶電氣設(shè)備分布于全船各處，有的由輪機(jī)部操作使用，有的由甲板部操作使用，生活服務(wù)設(shè)備則是全體船員都可以操作使用。因此，所有相關(guān)人員都要嚴(yán)格執(zhí)行電氣設(shè)備的操作規(guī)程。電氣設(shè)備應(yīng)標(biāo)明關(guān)鍵性操作，應(yīng)制訂正確的操作規(guī)程，包括臨界操作的即時現(xiàn)場監(jiān)督和特殊操作之后的及時檢查，都是防止誤操作的有效手段。
除了啟動和停止，電氣設(shè)備的操作還包括監(jiān)視它的運(yùn)行情況。一方面監(jiān)測參數(shù)，與正常數(shù)值對比，從而判斷設(shè)備狀態(tài)是否正常；另一方面通過看(外形變態(tài))、摸(溫度和振動)、聽(聲音的變化)、聞(散發(fā)的氣味)等，及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行是否正常。只有把正確的操作規(guī)程落實(shí)為每個操作者和監(jiān)督者的職責(zé)，才能保證電氣設(shè)備不發(fā)生誤操作，這是減少電氣設(shè)備責(zé)任事故的重要手段。
3、加強(qiáng)監(jiān)督檢查
建立計量器具信息管理系統(tǒng)，確保計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。為提高計量管理水平，增強(qiáng)計量技術(shù)基礎(chǔ)，促進(jìn)計量管理在節(jié)能降耗方面發(fā)揮更多積極作用。如目前的新型航道工作船艇都按要求安裝有計算機(jī)遠(yuǎn)傳監(jiān)控系統(tǒng)，可以很好的采集和監(jiān)測各系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，為更好的節(jié)能降耗提供了科學(xué)的依據(jù)。
六、船舶電氣設(shè)備的節(jié)能需加強(qiáng)維護(hù)。
船舶電氣設(shè)備的完好，是安全運(yùn)行和節(jié)能的基礎(chǔ)，而做好經(jīng)常性的維護(hù)保養(yǎng)工作，是保證電氣設(shè)備可靠運(yùn)行的重要措施，也是電氣管理人員的日常重要工作。如果電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不好，又怎能保證船舶安全運(yùn)行和節(jié)能呢？
我們對電氣設(shè)備的日常維護(hù)主要有以下幾種方式。
1、定期維護(hù)(計劃檢修)
計劃檢修是以預(yù)防為主，根據(jù)零件磨損和使用壽命的規(guī)律，確定各電氣設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)周期、內(nèi)容和要求，并據(jù)此有計劃地檢修，以預(yù)防設(shè)備過早地磨損和突然損壞，保持良好的技術(shù)狀態(tài)，以達(dá)到節(jié)能降耗的功效；也可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和隱患，采取技術(shù)措施，避免設(shè)備事故，延長設(shè)備整體使用壽命。
2、視情維修
視情維修以狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)，可以不失時機(jī)地及時維修，避免維修資源的浪費(fèi)。電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測比較方便，只需簡單的電氣儀表就能監(jiān)測電氣設(shè)備的參數(shù)，如電壓、電流、功率、頻率、波形等，及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行不正常的隱患。隨著新技術(shù)的發(fā)展，離線狀態(tài)監(jiān)測、在線狀態(tài)監(jiān)測、連續(xù)狀態(tài)監(jiān)測等先進(jìn)的監(jiān)測手段應(yīng)用日益廣泛，電氣設(shè)備的視情維修也必將成為主要方式。
3、大修或換新
如果對特殊的故障找不到合適的預(yù)防檢修、視情維修和狀態(tài)監(jiān)測措施,下一個選擇就是大修或換新。大修或換新是指在一個特定的工齡期限之前,大修一組件或更新一部件。它必須是技術(shù)可行的。適用于可造成較大經(jīng)濟(jì)性后果的故障,或者實(shí)施大修或換新費(fèi)用比排除故障費(fèi)用要低得多時。
4、預(yù)定報廢
預(yù)定報廢工作是三種預(yù)防工作中經(jīng)濟(jì)效益最低的一種,適用于低值和非重要設(shè)備。因為降低安全壽命極限可以防止臨界故障的發(fā)生,從而降低有較大經(jīng)濟(jì)性后果的功能故障的頻度。
5、三種預(yù)防性工作的組合
對于少數(shù)具有安全性和環(huán)境性后果的故障模式,若無法找到一種本身能把故障風(fēng)險降低到一個可接受的低水平上的預(yù)防工作,而且對設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)也無濟(jì)于事,可以把幾種預(yù)防工作組合起來使用(通常是兩種不同類別的工作組合)。
結(jié)束語
總之，通過有效的方法實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的節(jié)能對于促進(jìn)船舶事業(yè)的深化發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。隨著研究的不斷深入，電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)也將取得更大的發(fā)展。
摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加快，資源和能源的消耗也在日益增加，為了能夠?qū)崿F(xiàn)長久的發(fā)展，減少環(huán)境污染，節(jié)能降耗已成為大勢所趨，船舶輔機(jī)電設(shè)備節(jié)能也是當(dāng)前的必然需求。本文主要對船舶輔機(jī)電氣設(shè)備的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了分析，并對船舶輔機(jī)運(yùn)行控制節(jié)能技術(shù)的管理和優(yōu)化進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：船舶輔機(jī)電；設(shè)備；節(jié)能技術(shù)
一、前言
船舶電網(wǎng)與陸地電網(wǎng)最大的區(qū)別就是它是一個獨(dú)立和封閉的小容量系統(tǒng)，而船舶輔機(jī)在船舶電網(wǎng)中，是一個耗電量比較大的設(shè)備。由于船舶攜帶的能源有限，因此船舶輔機(jī)所耗的能源會對船舶在正常運(yùn)行過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。而船舶輔機(jī)電氣設(shè)備的節(jié)能技術(shù)有效的降低了輔機(jī)的耗能量，減少了航運(yùn)成本以及提高了船舶的續(xù)航力，對船舶事業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保障條件。
二、輔機(jī)電氣設(shè)備的節(jié)能技術(shù)
（一）現(xiàn)行船舶輔機(jī)電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)上的不足
要開展對船舶輔機(jī)電設(shè)備的節(jié)能研究，就要按照電設(shè)備的重要程度和功能來一一進(jìn)行考慮。首先是電動機(jī)的節(jié)能問題。由于船舶電網(wǎng)的主要電負(fù)荷均來自于電動機(jī)，而且電動機(jī)也是船舶輔機(jī)電設(shè)備的主要動力源，因此電動機(jī)在船舶輔機(jī)電設(shè)備中占據(jù)著核心的位置，它的效率和電設(shè)備的節(jié)能效率有著直接的影響。一般來說，船舶輔機(jī)電設(shè)備基本不會停止運(yùn)作，像冷卻水泵、通風(fēng)機(jī)、主軸滑油輪、空調(diào)壓縮機(jī)等等都處在不停地工作之中，與此相應(yīng)的，電動機(jī)就不可能停止運(yùn)作，如果僅僅只做一點(diǎn)點(diǎn)改善提高電動機(jī)的節(jié)能效用，那么整體的船舶電設(shè)備節(jié)能效果將會非常明顯，這主要是由于電動機(jī)設(shè)備的運(yùn)作時間非常長，提高一點(diǎn)效率后在不斷地累積中將會產(chǎn)生極大的節(jié)能作用。
由于不同的船舶會裝配不同的電網(wǎng)電制，因此所用到的電動機(jī)也有很大的不同。一般可以將電動機(jī)分成兩大類，直流電動機(jī)和交流異步電動機(jī)。一旦船舶航行工況出現(xiàn)了改變，那么相應(yīng)的電網(wǎng)的電壓就會發(fā)展改變，船舶輔機(jī)的負(fù)載也會產(chǎn)生變化，這些會直接影響到輔機(jī)電動機(jī)的輸出功率，主要表現(xiàn)為輸出功率值超出了規(guī)定的范圍，用過大的功率牽引較小的工作。而電動機(jī)的效率就會大大降低，但電能的損耗反而變得更大。對于交流異步電動機(jī)來說，功率因數(shù)維持在0.8左右最為合適，但是如果輔機(jī)的負(fù)載大幅度降低，那么電動機(jī)的功率因數(shù)也會隨之降低，這樣會加大電網(wǎng)電流的無功分量，從而增加網(wǎng)損；而如果換成了直流電動機(jī)，由于裝配有電刷，如果工作期間出現(xiàn)了機(jī)械換向，那么就會帶來電火花，形成安全隱患，因此需要定期進(jìn)行更換或者清理，這樣就造成了極大的工作量。
（二）永磁同步電機(jī)在節(jié)能技術(shù)上的優(yōu)勢
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型的電動機(jī)不斷被研制出來，其中最為突出的一種電動機(jī)就是永磁同步電動機(jī)。和現(xiàn)在使用中的船舶輔機(jī)電動機(jī)相比，它具有更高的效率。在永磁同步電動機(jī)進(jìn)行工作時，由于它的轉(zhuǎn)子是永磁材料制成，因此在進(jìn)行電樞磁場的切割時不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使得轉(zhuǎn)子渦流和磁滯損耗都大大減少。同時由于永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子本身就帶有一定的磁性，因此在工作的時候不需要對它進(jìn)行勵磁，從而使電動機(jī)的功率得到了有效的縮減，并且大大提升了電動機(jī)的效率。并且根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗數(shù)據(jù)表明，及時輔機(jī)負(fù)載不斷減少甚至接近空載時，永磁電動機(jī)的工作效率也不會受到明顯的影響，這就保持了電網(wǎng)電流的穩(wěn)定性，降低了網(wǎng)損的可能性。而且永磁電動機(jī)本身具有良好的散熱性，即使長時間工作，也不會出現(xiàn)大幅度的溫度上升，因此能夠更加持久的工作。永磁電動機(jī)沒有裝配電刷，因此對其進(jìn)行維護(hù)時成本更低。從整體外觀來看，永磁同步電動機(jī)更加小巧輕盈。雖然就目前的技術(shù)來看，永磁電動機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)還沒有徹底完善，也無法完全實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，同時它的生產(chǎn)成本也比其他電動機(jī)要高，但是從它的節(jié)能效果和在其他經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的使用情況來看，具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢，因此隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步必將成為未來的主流電動機(jī)之一。相比目前使用中的船舶輔機(jī)電設(shè)備的電動機(jī)來說，永磁同步電動機(jī)具有更好的節(jié)能效果，并且體積小、重量輕，是船舶輔機(jī)電動機(jī)的主要發(fā)展方向。
三、船舶輔機(jī)運(yùn)行控制節(jié)能技術(shù)的管理和優(yōu)化
（一）現(xiàn)階段船舶輔機(jī)運(yùn)行控制方式的不足
船舶航行時往往會受到不同環(huán)境和事件的影響，受到這些影響時，常常需要對船舶輔機(jī)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，例如風(fēng)機(jī)、各類泵的流量調(diào)節(jié)。在正常情況下，船舶輔機(jī)電動機(jī)設(shè)定的額定功率考慮到了不同情況下輔機(jī)工作，因此可以滿足最大的流量需求，因此在進(jìn)行流量調(diào)節(jié)時，一般只會向下調(diào)節(jié)，將風(fēng)機(jī)門或者泵閥門根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行閉合，從而實(shí)現(xiàn)流量的下調(diào)。實(shí)際上這種調(diào)節(jié)方式并不是調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，而是通過機(jī)械的動作來實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)整。因此即使流量下降，電動機(jī)的工作狀態(tài)并沒有任何變化，電能的輸出也沒有產(chǎn)生任何變化。其實(shí)這是一種錯誤的操作方法，會對電動機(jī)的能效造成極大的浪費(fèi)。
（二）節(jié)能技術(shù)的管理及優(yōu)化
船舶輔機(jī)作為船舶的重要組成部分，包括除主機(jī)以外的全部輔機(jī)動力裝置，因此加強(qiáng)對船舶輔機(jī)運(yùn)行的控制，對節(jié)能將會起到很大的幫助。在目前的情況下，船舶輔機(jī)的管理依舊是按照一些常規(guī)的管理條例進(jìn)行，對于節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用還不完善，因此還存在很大的開發(fā)潛力。比如，節(jié)能技術(shù)并沒有體現(xiàn)在輔機(jī)流量調(diào)節(jié)的方式中，采用簡單地機(jī)械動作來降低流量，并沒有從源頭上實(shí)現(xiàn)功率的調(diào)整，這樣使原本可以減少的能量損失大大增加。因此在船舶輔機(jī)電氣設(shè)備上實(shí)現(xiàn)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)對輔機(jī)運(yùn)行的控制和優(yōu)化，從而綜合管理輔機(jī)節(jié)能。
輔機(jī)電氣設(shè)備的節(jié)能管理專業(yè)化程度較高，需要參考各種設(shè)備的工況參數(shù)和航行的情況，根據(jù)船舶運(yùn)行的實(shí)際情況來調(diào)節(jié)電氣設(shè)備最為合理的輸出能力，從源頭上杜絕能源浪費(fèi)的情況，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。一般要對一些工作時間較長又需要經(jīng)常調(diào)節(jié)流量供給的設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)管理，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能，從而提高船舶運(yùn)行的動力連續(xù)性。
冷卻水泵的節(jié)能優(yōu)化也是一個重要的環(huán)節(jié)。冷卻水泵是一種高壓泵，主要是用來輸送冷卻用的海水。在使用時要根據(jù)實(shí)際的情況來確定相關(guān)的參數(shù)，例如海水的溫度和船舶的冷卻需求、水泵的溫度和受壓情況都是需要進(jìn)行考慮的環(huán)境參數(shù)，在綜合考量之后對使用的臺數(shù)和變頻變速的技術(shù)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)冷卻水量輸送的有效控制。比如海水溫度降低時，船舶對溫度冷卻的要求也會降低，這樣可以減少一定的輸送量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
輔機(jī)的空調(diào)也需要采取一定的節(jié)能措施，這是由于空調(diào)是輔機(jī)最主要的耗能部件。因此需要在空調(diào)上安裝可以自動變頻調(diào)速的風(fēng)機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)環(huán)境的變化來調(diào)節(jié)制冷效果的功能。另外在沒有必要使用空調(diào)時要盡量不開空調(diào)，最后一個人離開時要記得隨手關(guān)閉。
通風(fēng)機(jī)組進(jìn)行節(jié)能管理時，在購買的過程中，應(yīng)該盡量采用自動化的通風(fēng)設(shè)備，因為自動化的通風(fēng)設(shè)備可以根據(jù)周圍的空氣質(zhì)量、氣候條件、溫度變化以及航運(yùn)過程中運(yùn)行狀態(tài)通過增加或減少電機(jī)轉(zhuǎn)速在源頭上控制輸送的風(fēng)量，使電機(jī)數(shù)字的能量根據(jù)船舶輔機(jī)的實(shí)際需求進(jìn)行釋放，從而提高了通風(fēng)設(shè)備實(shí)際的利用率。
四、結(jié)語
隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消耗的總量也隨之大規(guī)模增加，節(jié)能降耗、可持續(xù)發(fā)展已成為當(dāng)今社會的必然要求，然而目前大規(guī)模的船舶輔機(jī)電氣設(shè)備已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)下的節(jié)能要求，亟待改進(jìn)。而隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，我們可以通過各種先進(jìn)的技術(shù)手段來滿足船舶輔機(jī)電氣設(shè)備的節(jié)能要求，從而達(dá)到提高船舶輔機(jī)電氣設(shè)備的效率，保證其能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，為船舶事業(yè)的健康發(fā)展提供有力的保障。