需要系数法计算发电机功率的实践应用

朱万军， 辛　鹏， 李亚东， 易继兵

(山东海洋工程装备有限公司， 山东 青岛 266555)



需要系数法计算发电机功率的实践应用

朱万军， 辛鹏， 李亚东， 易继兵

(山东海洋工程装备有限公司， 山东 青岛 266555)

摘要电站对于钻井平台或船舶来讲是动力的核心，正确选择发电机的容量非常关键，关系到平台的运营，如果发电机容量选择过大，会导致主电站带负荷率低，发电机组运行效率降低，浪费了资源；如果发电机容量选择过小，将无法满足电气设备的用电要求，电站会超负荷运行，发电机组本身也会加快老化，故障率升高。发电机容量的计算方法有多种，结合实际项目工况特点，采取合适的方法是计算的关键，本文将采用需要系数法对正在研发的新型钻修井平台的发电机功率进行计算。

关键词发电机功率新型钻修井平台需要系数法计算方法负荷率

0引言

目前我们正在研发设计一种新型钻修井平台 well intervention vessel,简称为WIV。WIV是一种自带推进器能自行航行的且精确定位的钻修井单元 (平台)，它拥有完善的钻井系统配置，同时配备修井和钻调整井等作业的设备。

在概念设计中确定了WIV平台的参数后，基本设计中对发电机的功率和台数的确定就显得尤为关键。发电机机组功率必须充裕，否则不能满足负载的使用，同时从经济运营方面考虑，发电机的功率应该根据不同的工作状况进行合理的划分，可以设置4～6台发电机，以便在不同的工况下启动一定数量的发电机。

如何正确计算发电机功率，需要对平台电力负载进行正确的计算，计算结果将作为发电机功率和数量的依据。平台电力负载计算是一项较困难的工作，由于全船的实际负载和具体使用工况会受到多种因素影响，在下文中我们将对用电设备负载和使用情况加以全面分析，从而获得比较准确的计算结果，进而确定发电机功率及台数。

1计算方法

1.1概述

目前，船舶电力负载计算方法较多，各种方法略有不同。即使是同一方法在不同用途的平台上使用也有些差别，但构思相同，即计算平台各工况下用电设备的所需功率。目前常用的方法有：需要系数法；三类负载法；日夜负载法；概率分析计算法；以某项特重负载为基数的计算方法等。

上述方法中，目前应用较多的是需要系数法和三类负载法。在此平台中我们应用需要系数法来计算总功率。

1.2计算公式

计算方法确定后将按照下述方法和程序进行：

(1) 计算各用电设备的额定输入功率。

(2) 选择计算工况，并确定各工况下所需使用的电气设备，并按连续负载和间断负载加以区分。

(3) 确定各用电设备的需用系数。

(4) 计算各用电设备的所需功率，并计算出各工况下所需总功率。

(5) 选用间断负载的同时系数，计算总需要功率。

上述计算可用下式表述：

(1)

式中：PG为计算总功率； Pci为各连续负载额定输入功率； Pli为各间断负载额定输入功率；Ki为需要系数；K2为同时系数。

(6) 考虑5%网络损失，计算所需要总功率。

(7) 根据上述总功率，选择发电机组的功率和台数，并计算各工况下使用发电机的负载率。

1.2.1需用系数

需用系数的确定可以根据经验值，也可以根据机械专业计算获得。

1.2.2同时系数

由于各间断性负载不会在同一时刻使用，因此，可能运行的间断负载的最大功率之和，总比所有间断负载所需要的最大功率之和要小。平台的运行状态不同，其结果也不同，一般根据实验结果或经验值确定，无精确计算值时可根据经验取0.3～0.5之间。

(3)

2负荷计算

我们根据WIV钻修井平台的实际工作状况进行划分，共分为3种工况：钻修井工况；航行工况；应急工况。

在表1中我们将各负载在各种工况下的运行情况作出分析，并套用公式(1)进行计算并得出最终结果，同时系数K2根据经验值取0.4。

表1　WIV钻修井平台电力负载计算书

续表1　WIV钻修井平台电力负载计算书

续表1　WIV钻修井平台电力负载计算书

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3结论

本文运用需用系数法确定了新型钻修井WIV平台发电机的台数及功率，即在钻修井工况下将使用4台5 000 kW的发电机，3台5 000 kW的发电机备用，此时发电机负载率为77%；航行工况下将使用6台5 000 kW发电机，1台5 000 kW的发电机备用，此时发电机负载率为88%；应急工况下1台500 kW应急发电机启动运行，负载率77%，正常发电机无运行。从计算结果中我们可以看出发电机的负载率在80%左右，可以保证每台发电机在工作时达到最佳的工作效率，同时在钻修井工况下有两台发电机处于备用状态，即使某台发电机出现故障，备用发电机可以即时投入工作，从而保障生产作业的正常进行。

参考文献

[1]海洋石油工程设计指南编委会.海洋石油工程设计指南[M]. 北京：石油工业出版社，2007.

[2]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册 电气分册[M]. 北京：国防工业出版社，2013.

基金项目：青岛市黄岛区海洋科技专项项目：项目编号(2014-4-7)，课题名称：新型可移动钻修井单元(平台)WIV研发。

作者简介：朱万军(1984-)，男，工程师，研究方向为钻井平台电气系统原理设计及新船型研发工作。

中图分类号U662

文献标志码A

The Practical Application of Calculating the Power of Generator with Demanding Coefficient Method

ZHU Wan-jun, XIN Peng, LI Ya-dong, YI Ji-bing

(Shandong Offshore Equipment Co., Ltd., Qingdao Shandong 266555, China)

AbstractPower station for drilling platform is very important, correct choice of generator capacity is critical, related to the operation of the platform. If the generator capacity is too large, the main power station will be with low load rate and the efficiency of power generation unit will be reduced, power resource will be wasted. If the generator capacity is too small, the demand of electrical equipment will not be met, power station will work under overload situation, and the aging speed will become faster, failure rate will rise. There are many methods to calculate the capacity of a generator, according to operation condition of practical project, taking an appropriate method is the point. The demanding coefficient method was used to calculate the generator power of the new type well intervention vessel which is being researched.

KeywordsGenerator powerNew type well intervention vesselDemanding coefficient methodCalculation methodLoad rate