“鑫田8”轮加装主机轴带发电机的探讨

庞正君

摘 要：在国内航行的各类海船上，主机轴带发电机的安装和使用随处可见。然而这些船舶主机轴带发电机的安装使用并不一定都合乎船舶检验法规、规范的要求，由此不仅造成了船舶与船检证书登记证不一致的后果，同时也给船舶安全航行带来了隐患。目前，船舶因私自加装使用主机轴带发电机而被海事部门滞留的情况时有发生，故而如何将船舶主机轴带发电机的安装和使用引向规范化，满足船检法规的要求成为一个新的课题。现主要通过对“鑫田8”轮加装主机轴带发电机检验发证过程的分析，探讨如何规范5 000吨级货船加装和使用主机轴带发电机。

关键词：船舶;5 000吨级;主机轴带发电机;“鑫田8”

0    引言

船舶主机轴带发电机由于其经济性和优越性，越来越得到船方的青睐，尤其是在航运市场不景气的现在，越来越多的船舶加装了主机轴带发电机，以谋求经济利益。在国内航行的5 000吨级船舶上，主机轴带发电机的安装和使用尤其普遍。然而这些主机轴带发电机的安装和使用情况各异，大部分并不满足船检相关法规和规范的要求，由此给船舶航行带来了安全隐患，同时这些轴带发电机也极易发生故障。近年来，不规范安装和使用轴带发电机而导致的事故逐年增长，越来越多的船舶也因私自加装轴带发电机而被海事部门滞留。

笔者在以往的船舶检验工作实践中，每当发现船舶私自加装轴带发电机时，均要求船方将私自加装的轴带发电机拆除，之后方可签发船舶检验证书。然而，不少船东在领取船舶检验证书之后，又选择恢复轴带发电机的安装和使用。船检部门每年只对船舶进行一次检验，对于这种拆除轴带发电机后又恢复安装的船舶难以监管、缺乏约束。船东将轴带发电机拆了又恢复安装，不仅耗费时间和人力、物力，同时也给船舶带来许多不可控的安全隐患。因此，面对着船方使用轴带发电机的迫切需求，如何将轴带发电机的安装和使用引向规范化，使其符合船检相关法规和规范要求，成为船检部门亟需解决的一个难题。

1    轴带发电机的原理

轴带发电机不是新事物，最初是由汽车发电机移植而来，在20世纪50年代便开始装船使用，70年代中东石油危机后得到了迅猛发展。其主要原理是在船舶航线较长、船舶速度相对稳定时，通过在主机前端或者后端加装一台发电机，充分利用主机10%～15%的功率储备余量来发电，供船舶航行期间使用。

2    轴带发电机的优点

船舶主机轴带发电机有着许多优点，首先是发电成本低，相比较柴油发电机组燃烧轻油发电，轴带发电机可以使用重油，发电成本得以降低;其次是使用轴带发电时一般不同时使用柴油发电机，以降低机舱噪声，减少热源，改善机舱工作环境;最后是航行时使用轴带发电机，使得进出港或者应急状态时才需要使用柴油发电机，可以减少轻油和滑油的消耗，降低维修保养费用。

3    目前轴带发电机的安装和使用情况

目前航行于国内的5 000吨级海船大多属于定距桨船舶，所加装的主机轴带发电机一般都是设置在主机前端自由端，通过增速齿轮箱和短轴与主机前端连接，通过主机带动发电机，实现发电供船舶使用。

然而船舶主机的转速和转向并非一直不变，如何发出频率和电压相对稳定的交流电，是轴带发电机所必须解决的问题。在电压控制方面，大多数的船舶采取以下两种方式：一种是使用普通发电机，利用轴带发电机中的自动电压调节器（以下简称AVR）来调节励磁电压大小，实现控制电压的稳定。这种方式的轴带发电机系统，一般是轴带发电机发出电之后，直接输送主汇流排，供电网使用。这种轴带发电机系统的使用有着比较大的局限性，首先轴带发电机自带的AVR对电压调整的范围有限，使用轴带发电机的条件就显得很苛刻;其次是较小的AVR调节范围，也必定造成电网中感性负载的使用限制，当感性负载消耗的无功功率超出了AVR的控制范围，就会导致电网电压急速下降，造成电网跳电。另一种电压控制的方式是使用专用轴带发电机，其能在发电机转子转速保持在一定范围内时输出电压稳定的交流电，例如富康科技的HW4Z系列船用轴带发电机，能在发电机转子转速1 350～1 800 r/min范围，实现电压稳定的交流电输出。假设使用的增速齿轮箱增速比为4.1：1，则可计算得主机相应的转速范围为329.3～439 r/min，使用专用的轴带发电机可以发出电压稳定的交流电。还有一种电压控制方式，是专用的轴带发电机配合电脑稳压箱使用。电脑稳压箱就相当于一个外置的AVR，通过这种方式可以实现发电机在1 000～2 200 r/min转速范围发出稳定的交流电。但是这种方式的轴带发电机系统容量较小，对于一艘5 000吨级船舶，航行时使用50 kW以下，50 kW的容量，是明显不足的。

相对于轴带发电机的电压控制来说，大多数国内航行海船安装的轴带发电机在解决频率稳定性问题方面显得办法不多，缺乏对频率的有效控制。以某一船舶为例，主机功率1 765 kW，额定转速525 r/min，齿轮箱的增速比为4.1：1，根据《国内航行海船建造规范》（2018）及其修改通报，一般交流设备能承受±5%的稳态频率波动，也就是在47.5～52.5 Hz的频率范围内交流设备才能正常使用。根据公式f=N×I×P/60（其中N为主机转速，I为齿轮箱增速比，P为极对数）计算，只有主机转速在347.5～384.1 r/min时才能满足频率的要求。这种要求相当苛刻，轴带发电机只有在主机维护完成的初期以及航速相当稳定的情况下才能使用，极大地限制了轴带发电机的使用时间，而且在使用的时候，对电动机这一类用电设备的使用限制比较多，长期使用不满足频率要求的交流电，用电的电动机转速不够，会对用电设备造成不可逆的损坏。

从上面的情况来看，目前国内航行的大多数海船的轴带发电机，均不能满足法规和规范的要求。首先从程序上来看，这些设备都属于私自加装的设备，并未向船检部门申请。其次从性能来看，这样的轴带发电机也不符合法规和规范的要求。从频率上来看，一方面，目前加装的大多数轴带发电机難以控制频率的波动，稳态频率波动难以控制在±5%的范围，瞬态频率波动难以控制在±10%的范围。另一方面，绝大部分的5 000吨级国内航行海船主发电机均不能自动启动，《国内航行海船建造规范》（2018）及其修改通报中规定，主推进装置驱动的发电机或发电机系统，不作为主电源组成部分的，当稳态频率波动超过±5.5%、瞬态频率波动超过±11%的时候，应配备一台能自动启动的发电机。显然私自加装的轴带发电机并不能够满足规范的要求。最后从使用的设备来看，私自加装的设备大多未持有船用产品证书，保证不了这些设备在复杂海况下的正常使用，也会给船舶电网带来不可估量的安全隐患。笔者曾不止一次发现有船舶使用的发电机并不是经过船检产品检验的轴带发电机，只是普通的船用发电机，有些甚至连船用发电机都不是，只是一般的陆用发电机，有些船舶甚至有旧设备装船使用的情况。