船舶电气设备与系统.ppt

曲春颖 讲解人 船舶电气设备与系统 目录 1 2 3 4 5 6 7 电力系统 1 船舶电力系统船舶电力系统 是指由一个或几个在统一监控之下运行的船舶电源及与之相连接的船舶电网组成的 以向负载供电的载体 换句话说 船舶电力系统是由电源装置 配电装置和负载按照一定方式连接的整体 是船上电能产生 传输 分配和消耗等全部装置和网络的总称 船舶电源装置主要是主发电机和主配电板 这是因为船舶主发电机的控制和监测等功能均由主配电板完成 这乃是船舶电站的特征之一 由于船舶配电的主要功能也是由主配电板完成的 所以主配电板是电力系统计的重要部分 电力系统 1 1 1电源作为船舶电源装置 主要是船舶主发电机 应急发电机 变压器和蓄电池等 船用发电机 温升试验 绝缘电阻试验 过电流试验 短路试验 根据需要 耐电压试验 电压调整率试验 并联运行试验等 电力系统 1 船用变压器 按用途可分为 电力和照明变压器特种变压器控制变压器仪用互感器按冷却方式分类 空气冷却干式变压器液冷式 通常为油浸式 变压器 NOTE 电力和照明变压器采用液冷式时 必须经特殊批准 除了电动机起动用或其他特殊用途变压器可以采用单绕组式外 电力和照明变压器必须采用双绕组式 其初级绕组与次级绕组间不应有电的连接 电力系统 1 船用蓄电池 目前船上使用的蓄电池主要有酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类型 酸性蓄电池 又称铅酸蓄电池 船上使用历史最久 价格便宜 用途最广 常用于内燃机的起动和应急照明 碱性蓄电池 包括镉 镍蓄电池 铁 镍蓄电池 锌 银蓄电池和镉 银蓄电池等 主要用于无线电通信设备 由于价格较昂贵 所以民用船舶使用较少 电力系统 1 1 2船舶电力网船舶电力网简称为船舶电网 系指介于船舶电源和用电设备之间的传辅 分配电能的全部配电装置和网络的总称 可见 它是船舶电力系统的重要组成部分 主要是由配电装置和配电网络两大部分组成 电力系统 1 船舶电力网的分类 主电网 由主发电机通过主配电板供电的网络 应急电网 由应急发电机通过应急配电板供电 或由蓄电池通过蓄电池充放电板供电的网络 临时应急电网 由蓄电池通过蓄电池亢放电板用以传输 分配临时应急电能的网络 一次网络 由主配电板直接向区配电板 分配电板和负载供电的网络 亦称为一次系统 二次网络 由区配电板或分配电板向负载供电的网络 亦称为二次系统 动力网络 船舶电网中向动力设备供电的网络 照明网络 船舶电网中向照明设备 电风扇及小容量电热设备供电的网络 弱电网络 船舶电网中向各导航 通信及无线电设备等供电的网络 电力系统 1 1 3主配电板和其他分配电板主配电板 作为船舶主配电板 通常是将主发电机的控制 保护和临测以及配电等功能组合在一起的配电装置 应急配电板 应急配电板是用以控制 监测和保护应急发电机 并进行配电的装置 蓄电池充放电板 舶舶上安装的蓄电池组应设有充放电板 以进行充电和配电 分配电板 配电盘 分电箱 主要分为电力用和照明用两种 岸电箱 船舶停靠码头或进坞修理时 用以连接岸电电源的装置 电工试验板 电力系统 1 1 4船用电缆船用电缆的常用分类 高压电缆 低压电缆 本安电缆 耐火电缆 阻燃电缆 动力电缆 照明 控制 信号 电缆 接地电缆 LAN 光纤电缆 同轴电缆 其他特殊电缆 外部电缆 控制设备内部接线用电缆 软电缆 可移动设备使用 等 铠装 非铠装 单护套 双护套 电力拖动系统 2 船舶机械电力拖动系统船舶机械电力拖动是船舶电气设备的一个重要组成部分 一般情况下电力拖动用电约占船舶电网的70 90 电力拖动的形式和性能在一定程度上船舶电气设备的水平 2 1船舶机械电力拖动分类 2 1 1常规机械船舶舱室辅助机械 如动力装置和船舶系统的各类泵 风机 空压机 锅炉 冷藏机和空调机等 船舶起锚系缆机械 如航行锚机 定位锚机 起锚 系缆绞盘和绞车等船舶起重机械 如起货机 起重机 起艇机 吊杆等 船舶舵机 后三种通常又称为甲板机械 电力拖动系统 2 2 1船舶机械电力拖动分类 2 1 2特种机械电动液压机械 如液压泵 电磁阀等 工程机械 如各类工程船舶特有的机械 钻机 泥浆泵等 特种推进 如侧向推进 低速推进 和主动舵推进等船舶操纵机械 如防摇鳍 减摇水舱等 照明系统 3 3照明系统船舶照明是船舶航行 作业以及船上人员生活的必要条件 船舶照明包括确保航行安全和人身安全照明 如航行灯 信号灯 登放艇区域照明 船舶工作场所照明 如驾驶室 机舱和装卸用照明 以及生活区照明等 船舶照明要考虑多种元素 对外界的信号灯必须根据不同航区有关的各种江河湖海的规范规则配备 船舶自身的工作和生活照明必须根据不同场所和用途进行设计 照明系统 3 3 1照明系统的分类 3 1 1船舶照明按其功能大致可如下分类 室内照明舱室主体照明局部辅助照明娱乐美化气氛照明室外照明室外通道照明室外工作照明 甲板照明 探照灯和投光灯航行信号灯 照明系统 3 3 1照明系统的分类 3 1 2大多数按供电方式分类 非严格 正常照明系统 船舶主电源供电 应急照明系统 应急电源供电 应急发电机供电 蓄电池组供电 临时应急照明系统 俗称小应急照明 蓄电池组供电半小时 航行信号灯系统 正常和应急两路供电 照明系统 3 3 1照明系统的分类 3 1 2 1正常照明系统正常照明是垒船的主体照明 由主配电板经照明分电箱分层分区域供电 只要船舶主发电机供电 凡船舶生活和工作所及之处均应照亮 正常照明一般来说包括 舱室主照明 如顶灯的大部分 局部或辅助照明 如床灯 壁灯 盥洗灯等 装卸货强光照明 室内外走道半数以上的照明 各舱室必须备有的插座等 电风扇 冰箱和舱塞电取暖器等定额小于 等于0 25KW的非重要设备也可包括在正常照明系统内 照明系统 3 3 1照明系统的分类 3 1 2 2应急照明系统应急照明是在正常照明因故障不能工作时投入使用的 应急照明由应急配电板经应急照明分电箱供电 电压可与正常照明相同 也可用低压电 通常包括 重要工作舱室 如驾驶室 包括海图和无线电作业区域 消防站 各种控制室等 各种机器处所 如机舱 舵机舱 应急发电机室等 通道 逃口 梯道及乘人电梯内 放艇 筏处及舷外空间 以及通往艇 筏处的灯光指路标 众多船员 旅客可能聚集处所和超过16人的居住舱室 尤其是出口 主配电板 应急配电板前后 锅炉水位指示灯 消防员装备储放处所 照明系统 3 3 1 2 2应急照明系统为增强旅客在应急状态下对脱险通道的识别 国际海事组织IMOA 752 18 决议规定 对客船的梯道和出口在内的脱险通道全线 包括转弯和叉路口处 距甲板高度不超过0 3m处要设置低处照明 简称为LLL系统 该系统可以用供电照明 白炽灯 发光二极管等 或是光致发光指示器 照明系统 3 3 1 2 2应急照明系统对载有滚装货的客船 除上述要求外 还必须在所有的旅客公共处所和走廊设有附加应急照明此照明要乖在所有其他电源发生故障和在各种横倾条件下 至少维持3h 所提供的照明应能照亮逃生设施的周围 其电源应采用设置于灯具内部的蓄电池 该蓄电池应尽可能地由应急配电板连续充电 若采用其他替代设备 必须由有关主管机关专门认可 在每一船员处所的走廊等公共扬所和通常有人在的工作处所 若无此附加照明则必须配备可携式充电电池灯 规范还规定应急照明不可兼作正常照明 并规定除驾驶室及救生艇 筏存放处的舷外照明外 应急照明电路中不得设就地开关 应急照明灯具上应有明显的标志 或在结构造型上与一般照明灯不同 但在具体的照明设计中 有的船东根据本国船舶惯例及实际需要 要求在船上设置更多的应急灯点 并兼作正常照明 此时照明设计需经船级社认可 在必要的舱室增加应急照明灯点 并与正常照明交错布置 平时由主电源供电 两者选用同一种灯具 应急灯点也计入照度计算 并设置分路开关 照明系统 3 3 1 2 3临时应急照明系统有应急照明系统的船舶一般不设置临时应急照明 但对客船和应急发电机自动起动不能满足规范要求的货船 还必须设置临时应急照明系统 用以弥补正常与应急电源转换时带来的短时断电 保证船舶与旅客的安全 临时应急照明的设置地点与应急照明基本相同 但临时应急照明只有在主照明和应急照明都失电时才会照亮 临时应急照明必须采用蓄电池组供电 并应保证当主电网及应急电网失电或者电压降至 40 额定值时能自动接通 主电网及应急电网电压恢复时能自动切断 临时应急照明系统不得采用荧光灯为光源 更不得设置就地开关 照明系统 3 3 2照明灯具 由于船上的环境条件比陆地上苛刻 因而对船舶灯具的结构和型式有着更高的要求 设计中选用船舶灯具时 除了遵照规范及有关标准的要求外 还应注意下列问题 船用灯具的材料应该是坚固 轻巧 美观 并能满足使用环境的要求 结构要牢固 零部件不易落下 防震性好 防潮 防水性好 尤其是露天安装的灯具 防护等级要达到IP5X 对有危险粉尘等场所 防护等级可高达IP6X 散热性好 同时又要防止飞虫杂物钻入 外形尺寸要适合船舶层高限制 结构简单 方便接线和更换灯泡 具有良好的接地保护措施 照明系统 3 3 2照明灯具3 2 1探照灯和投光灯探照灯和投光灯同是强光照明灯具 探照灯具有近乎平行的光束 射程远 光照集中 而投光灯的光束是在有限的立体角内向外扩散 投射面较宽 相对射程较短 两者具有不同的照明效果 其用途也不相同 照明系统 3 3 2 1 1探照灯船舶夜航 尤其是通过狭窄航道 内河河道等比较复杂的水域时照射航道及两岸 营艘工作 水面搜索用 远距离发送灯光信号通信用 称为信号探照灯 照明系统 3 3 2 1 2投光灯作舱面照明 如货船夜间装卸货及渔船夜间舱面操作用 作水面照明 如救生艇 筏处收放时的就地水面照明 作局部照明 上下舷梯 烟囱标志 船名牌照明等 作机舱内补充照明等等 照明系统 3 3 2照明灯具3 2 2灯光信号设备船舶对外的灯光信号分为航行灯 信号灯和通信闪光灯 航行灯和信号灯又统称为号灯 灯光信号是直接关系到船舶安全的可视信号 因此船舶灯光信号应严格遵照船舶有关的航行 信号设备规范和有关的江 湖 河 海航行规则的要求设置 以使所设置的灯光能正确的对外表达船舶的位置 状况和动向 航行灯 信号灯不仅要在日投至日出期间点燃 并且在能见度不良或其他一切认为必要的情况下 在日出至日没期间同样要能点燃显示 照明系统 3 3 2 2 1号灯的特性和海船号灯的配备 国际海上避碰规则 对航行灯 信号灯的基本特性和安装位置等有着明确的规定 3 2 2 2不同航线船舶号灯的特殊配备苏伊士运河信号灯苏伊士运河及基尔运河专用灯巴拿马运河操船灯基尔运河信号灯总之 信号灯的种类很多 要求各不相同 设计人员必须根据船舶的入级规范及船旗国的要求去配置 照明系统 3 3 2 3通信闪光灯船上除了装有固定的航行灯和信号灯外 在夜间或能见度差的其他时间 还必须用一些灯号来对船或对岸进行通信 或在发送笛号的同时 用灯号作为笛号的补充 因此船上尚需设置一些闪光信号灯 电力推动系统 4 船舶电力推进系统4 1电力推进的分类电力推进可按原动机类型 电流种类和装置功能来分类 4 1 1按原动机类型柴油机电力推进汽轮机电力推进燃气轮机电力推进原子能装置电力推进燃料电池电力推进太阳能电力推进 电力推动系统 4 4 1电力推进的分类4 1 2按电流种类 直流 交流 交直流4 1 3按装置功能分 独立电力推进装置联合电力推进装置辅助电力推进装置特殊电力推进装置主动舵电力推进装置 电力推动系统 4 4 2电力推进的优缺点4 2 1优点可采用中 高速原动机 以减小体积和重量 原动机可在最大限度上统一化 以至标准化 从而可减少备品 提高互换性 提高船舶的营运率有利于船舶总体布置 也便于建造和营运管理可更合理地选择螺旋桨的尺寸和转速 不必受原动机的限制 从而使螺旋桨和原动机都工作在最佳状态 在轻负载时可使用一部分原动机 从而提高动力装置的运行效率 螺旋桨与原动机之间无机械联接 故螺旋桨受到波浪或冰块的冲击 不会直接传给原动机 这一点对有些船舶 如破冰船等具有十分重要的意义 易于实现驾驶室遥控和驾驶自动化可综合利用船舶动力装置 减少装置数 提高运行经济性 电力推动系统 4 4 2电力推进的优缺点4 2 1缺点可采用中 高速原动机 以减小体积和重量 原动机可在最大限度上统一化 以至标准化 从而可减少备品 提高互换性 提高船舶的营运率有利于船舶总体布置 也便于建造和营运管理可更合理地选择螺旋桨的尺寸和转速 不必受原动机的限制 从而使螺旋桨和原动机都工作在最佳状态 在轻负载时可使用一部分原动机 从而提高动力装置的运行效率 螺旋桨与原动机之间无机械联接 故螺旋桨受到波浪或冰块的冲击 不会直接传给原动机 这一点对有些船舶 如破冰船等具有十分重要的意义 易于实现驾驶室遥控和驾驶自动化可综合利用船舶动力装置 减少装置数 提高运行经济性 船内通讯系统 5 船舶内部通信系统5 1船用电话船用电话分为两种 一种是航行指挥电话 用于航行驾驶和操纵各工作部位之间进行指挥和通信联络 常用的有声力电话和共电式指挥电话 如HS HSC VSZ3系列船用增音式声力电话 VKZ ZFC 1系列指挥电话等 二是自动电话 用于各舱室之间的日常工作和事务的通信联络 常用的自动电话交换机有JKC 100 VKC 1系列船用程控电话交换机等 5 1 1船内电话通信系统的分类航行指挥电话系统直通电话系统日用电话通信系统 船内通讯系统 5 船舶内部通信系统5 2船舶操纵信号设备船舶操纵信号设备是供船舶驾驶员了解各种航行机械运行情况 得以正确指挥并进行操纵 提高船舶操纵性能 实现船舶正常安全航行的重要设备 机舱传令钟 用于驾驶室和机舱操纵处之间传送推进装置运转情况的命令 舵角指示器 用于驾驶室和操舵站指示舵板转动角度 即舵板对船舯剖面的相对位置 主机转速表 用于驾驶室 机舱和其他有关部位指示主机的转速 调距桨传令和指示器 在设有调距浆的船上 控制调距桨的角度以实现对船的航速 前进和后退的控制 调距桨传令钟用于驾驶塞和机舱之间传递控制命令 其工作原理与机舱传令钟相似 调距桨的桨角指示器用于驾驶室和机舱之间传递执行的桨角信号 其工作原理与舵角指示器相似 雾笛和信号控制装置 用于发出雾航信号 也可用于发出通用紧急报警信号 船内通讯系统 5 5 3电气信号装置船舶内部电气信号装置用于向旅客 船员传送与安全有关的声光信号和指示 用于下述报警系统 通用紧急报警 失火报警灭火剂施放报警探火系统报警机器报警呼叫还有如液货船上液货舱液位过高的报警等 船内通讯系统 5 5 3电气信号装置5 3 1报警系统对电气信号装置的要求所有报警 呼叫信号 首先应是声信号 在环境噪声级大得可能听不见声信号之处 应辅以光信号 为了指明信号的意义 可发出附加信息 如状态指示 或详细的指示 声信号应在通常预期人员会停留的所有处所中 均能清晰地听到和区别 要高于背景噪声且能有效地听到 光信号应在通常预期人员停留的所有处所中均能清晰可见和区别 新的报警或呼叫应当用闪光指示的办法 以便能与原有的指示明显地相区别 应答与否可用闪光变为稳定光来表示 如报警或呼叫状态不再存在 指示信号就消失 船内通讯系统 5 5 3电气信号装置5 3 2通用紧急报警通用紧急报警是在紧急情况下 向全体船员发出的 召唤旅客 船员至集合部位的紧急报警 报警装置的设置处所和数量 必须保证全船所有起居处所 通常船员的工作处所以及开敞甲板均应听到该系统的报警 报警装置在被触发后应一直保持报警状态 直至人工将其关闭或由广播系统工作而暂时中止 客船上通用紧急报警信号应采用两个独立的线路分别向船员和旅客发出 即不能用一个线路 船内通讯系统 5 5 3电气信号装置5 3 2通用紧急报警应由两路电源供电 当主电源供电失效时 应能自动转换至应急电源供电 通用紧急报警系统应能在驾驶室 消防控制站控制 通用紧急报警系统的分电箱应设在舱壁甲板以上的适当处所 由分电箱引出的每一分路的绝缘极上均需设熔断器保护 当所有的门和通道都关闭的情况下 在居住舱室内睡眠位置和距声源1m处 音响报警信号的声压级至少应达到75dB A 并至少要比船舶在较好天气状况下航行时的正常设备操作的环境噪声级高出10dB A 声压级应在基频附近的三分之一倍频带之内 在任何情况下 某一处所内的音响报警信号声压级应不得超过120dB A 通用紧急报警和火灾报警可以共用一个或几个声信号装置 如果采用气笛或号笛时 通用紧急报警应为连续的 火灾报警应为间断的 如用电子报警器时 则音调应予以区别 船内通讯系统 5 5 3电气信号装置5 3 3失火报警由驾驶室或消防控制站操作 在失火时 向全船人员发出的紧急报警 5 3 4灭火剂施放报警对将充满CO2或其他灭火剂的处所 如机舱 泵舱 在施放之前和施放过程中发出的紧急报警 船内通讯系统 5 5 3 4自动探火报警和可燃气体探测报警5 3 4 1自动探火报警火灾探测器和手动报警按钮的处所未设有自动喷水器 探火及失火报警系统的客船起居处所 服务处所和控制站 起居处所内的通道 梯道和脱险通道 采用 C法保护的货船的起居处所 服务处所和控制站 周期性无人值班的机舱 特种处所 滚装装货处所 危险货物装载处所 带有自用燃油的车辆 装载处所以及客船的载货处所 船内通讯系统 5 5 3 4自动探火报警和可燃气体探测报警5 3 4 1自动探火报警火灾探测器的分区探测器应分成若干分区 一般一层甲板或一个防火区域为一个分区 一个分区中 围蔽处所的数量不多于23个 对于客船 一个分区一般不得同时包括左右两舷 不得多于一层甲板 也不得超过一个主竖区 用于控制站 服务处所或起居处所的分区 不得包括机舱 船内通讯系统 5 5 3 4自动探火报警和可燃气体探测报警5 3 4 1自动探火报警火灾探测器的电源火灾报警系统应有两路电源 其中一路应为应急电源 两路电源应能自动转换 探测器保护面积和最大间距 船内通讯系统 5 5 3 4自动探火报警和可燃气体探测报警5 3 4 2可燃气体探测报警对于运载危险货物的船舶 根据所运载危险货物类别设置可燃气体浓度探测报警裴置 如用于油船的泵舱 压载舱 液化气体船的压缩机及其电动机房等存在可燃气体的处所 用于探测该处的可燃气体的浓度 并在浓度超过爆炸下限时 发出报警 并发出相应的信号 动作 例如增强通风 停止油泵或压缩机工作等 以保证安全运行 船内通讯系统 5 5 3 5机械报警由机械系统的故障或类似的情况而引起的报警 5 3 6呼叫由一个人向另一个人或一群人要求联系 支援 和 或采取行动 为此发出的信号和指示 如冷库呼叫系统 轮机员安全呼叫系统 轮机员值班呼叫系统 病室呼叫系统 驾驶员安全呼叫系统5 3 7桥楼值班监视报警桥楼值班监视报警系统的目的是监视桥楼操作情况是否正常 操作者的值班能力是否正常 导航仪器工作是否正常 如有异常情况 则向其他航海人员 公共场所发出报警 这一系统是为了满足一人值班桥楼的要球而设计的 5 3 8冷藏集装箱监视系统 无线电通信导航系统 6 船舶无线电通信导航系统6 1无线电通信常规无线电通信是指常规的地面无线电通信系统 使用的设备是发射机 接收机 电台 救生通信设备和终端等 其使命是进行遇险报警 援救协调通信 搜救现场指挥通信以及日常的公众通信和业务往来联络等 6 1 1国际国内规则 条例 法规全球海上遇险与安全系统 GlobalMaritimeDistressandSafetySystem 缩写为GMDSS 是由国际海事组织 IMO 提出并负责制订和实施的全球系统 它是用来改善现行海上遇险与安全通信 建立新的搜索救助通信程序 并进一步完善现行常规海上通信的一整套综合系统 无线电通信导航系统 6 GMDSS包括下述内容 船舶遇险时船对岸 船对船以报警为目的的单向通信 岸对船的指令或请求前