基于节能理念的船舶电气设备技术研究

卜国风

（舟山中远海运重工有限公司，浙江 舟山 316131）

0 引言

随着人们对船舶运行环境的深入了解，逐渐意识到船舶运行环境的特殊性，船舶电气设备使用的电网为独立电网。由于船舶电气设备作为船舶电网的重要构成要素，且船舶电气设备能耗较高，从而引发船舶能源的巨大消耗，为船舶能源的及时供给带来较大压力。因此，远行船舶一旦出现能源供给有限的现象，其电气设备便可能运行迟缓，直接影响船舶的正常航行，在节能环保时代背景下，对船舶电气设备节能技术的研究日益深入。

1 船舶电气设备节能技术阐述

1.1 船舶电气设备节能技术的现状

目前，船舶的电力系统存在电气设备能耗过大的问题，这种问题如果长期得不到解决，会对船舶系统的正常运行造成一定影响。此外，在船舶电气设备的使用过程中，要注意运用科学调控风机门、泵阀门的方法来限制能耗，提高电力资源的利用率，避免能源浪费[1]。

1.2 船舶电气设备节能技术的必要性

节能技术在船舶系统中运用的效果如何，与电气设备的使用情况有直接联系。一些电气设备必须处于持续运转状态才能保证船舶的正常行驶，因此，在船舶行驶过程中，能源不断消耗。要想减少这种消耗，必须通过降低电气设备能耗，提高其使用效率的方式来实现。不同的电气设备的能耗是不一样的，所以要针对它们的能耗特点来选择最合适的节能技术，以此来达到最优节能效果。受外界环境因素的影响，船舶电气设备在运行的过程中也会受到不同程度的影响，船舶电气设备的负载压力会随着外界环境的变化而发生改变，而负载压力则会直接影响电气设备的能耗情况。环境的变化还会改变电气设备的实际功率，进而增加运用电流，甚至破坏电网。受环境因素的影响，船舶电气还会出现高能耗的问题，与节约环保的理念相违背，甚至直接影响到船舶业的持续发展。因此，必须对节能技术的使用环境和运行条件进行全面分析，从而选择最适合船舶电气设备的节能技术，最大程度地保证节能效果。

1.3 船舶电气设备节能技术遵循的原则

1）功能性原则。首先要了解节能设备的运行条件和节能技术的应用原则，在遵循原则的基础上充分保证电气设备，发挥其应有的功能。对于船舶中的电气照明设备、通风设备等要优化技能方案，保证运行安全。2）经济性原则。船舶电气设备应严格秉承经济性的设计原则，逐渐增加工程项目的设计内容，合理使用多种类型的设备材料，优化投资项目，保证设备安全运行。3）节能性原则。大力实践节能理念，秉持节能减排原则，提高能源利用率。节能管理部门应综合考虑设备的利用价值，明确电气设备的能量消耗情况，将电气损耗降至最低。4）技术性原则。使用船舶电气设备的过程中，严格根据节能理念所构建的方案开展各项工作，将工程项目的设计价值最大限度凸显出来，提高船舶电气设备的实用价值[2]。

2 船舶电气设备节能技术的运行条件

2.1 额定条件技术

额定条件技术是要让船舶电气设备按照相关规定，保证额定的功率、电压、频率等电力条件达标。对于部分额定技术条件来说，它的正常运用必须依赖于外部环境条件的满足。例如，电气设备的正常运行必须满足额定电压，如果实际电压没有达到额定数值，设备要么不能运行，要么存在安全隐患。并不是所有的额定条件都属于外部因素，也有一些属于设备的内在因素。在环境温度符合要求的情况下，额定电流是指用电设备所能承载通过的最大电流量，必须保证船舶电气设备是在额定技术条件下开展工作的，这是充分发挥节能技术效果的必要条件。

2.2 科学工作制度

船舶电气设备的工作制度是指设备持续运转的工作状态下所遵循的制度。电气设备的各项工作开展与它的温升问题息息相关。船舶电气设备的工作制度要充分考虑设备自身的特点和外部环境因素的影响，在此基础上结合实际，制定科学的工作制度。工作制度为船舶电气设备实效性的发挥提供支持和保证。对于船舶电气设备的运转来说，主要包括：1）持续性工作制度，由于电气设备长期处于运行状态，需要通过该项工作制度来保证设备负载的稳定性和安全性。2）短时工作制度，这一制度是针对那些工作时间较短，但停歇时间较长的设备。3）反复短时工作制度，这种工作制度所针对的电气设备存在以下工作特点：设备的停歇与运转呈现出周期循环的特征。如果电气设备的实际温升比额定温升低，有时候停歇时间要长于运行时间，有时候又相反，则该项工作制度比较适用。电气设备的应用工作制度不同，它们的温升效果、结构也会表现出很大的不同。因此，确定工作制度时，船舶电气设备要根据自身情况作出最优选择，以发挥节能技术的最优效果为目标导向，尽可能节约能耗[3]。

3 船舶电气设备的安全管理与维护

3.1 完善设备管理制度

在船舶电气设备运行的过程中，完善的管理制度具有现实意义，在对船舶电气设备进行安全管理的过程中，应严格遵循船舶用电安全管理制度，进而保证船舶电气设备的安全运行。船舶工作人员应将保证电气设备安全用电作为重点，时刻保持严谨的工作态度，分析船舶整体设施的勘察结果数据，在实践的过程中对船舶电气设备管理制度进行完善[4]。

3.2 提高人员防范意识

历经多年的发展，我国在船舶航行探索的历程中取得了显著成效，航运事业的建设工作得到了高度重视，但船舶电气设备安全管理工作的开展情况，尚未满足具体的需求，船舶工作人员自身的安全防范意识有待提高。船舶电气设备安全管理工作，理应得到船舶工作人员的高度重视，并在日常的运行过程中做到防患未然。

3.3 增强技术检验水平

船舶工作人员应提高自身检验技术水平，为设备安全管理工作提供保障，在投入到自身工作之前需接受专业的检验技术培训，还可安排工作经验丰富的船舶工作人员，对新上岗的工作人员进行技术指导。另外，在船舶电气设备运行的过程中，需要工作人员进行正确的技术指导。

3.4 规范设备使用操作

开展采购工作之前，需要做好相应的市场调研工作，船舶工作人员应充分了解船舶电气设备的使用情况与操作方式。另外，在使用船舶电气设备的初始阶段，工作人员需对船舶电气设备的交接试验配套工作进行完善，做好电力协调方工作，在针对船舶电气类设备实施交接试验活动时，从根本避免交叉作业情况的出现，保存好各项原始数据，保证交接试验计算结果的精确性。最后，开展船舶电气设备交接试验的前期，工作人员需对船舶电气设备交接试验仪器的界限进行仔细研读，在确保没有任何问题之后才能够开展交接试验。在时间充足的情况下，还可学习其他交接试验方式，提高结果的精确性。

3.5 定期保养电气设备

若要保证船舶航行的平稳性，船舶电气设备在其中起着重要作用，在日常工作当中做好对电气设备的保养工作，及时发现电气设备当中存在的问题，避免电气设备出现老化现象，保证船舶电气设备的正常运行。另外，船舶用电设备的使用寿命，也会受到船舶电气设备选型标准的影响。做好设备选型工作，采购可靠性较高的船舶电气设备还能够节约后期的维修费用。因此，开展电气设备采购工作之前，应尽可能选择统一的机型，便于替换原本的部件模型与组件，方便后期维修工作的开展。若单纯注重眼前的利益，缺乏长远的眼光，采购质量不达标的船舶电气设备，必定会影响后期工作的开展。

4 船舶电气设备技术中的节能理念

4.1 使用高性能电动机

对于船舶电气类设备而言，其运行以发动机为依托，从整个船舶电网来看，其中的发动机是耗费电能的主要因素，运行效率表现会直接影响到节能的效果。但是，不同船舶电网其性质往往也不同，而国内船舶电气类设备运行需要的发动机一般有2类，一类为交流异步，另一类为直流异步，一旦船舶航行过程中海洋环境发生变化，就会导致电气设备产生负载上的变化，因此其额定功率同机电输出功率两者之间差值极高，由此使得电动机初选运行效率下降。另外，在交流异步形式电动机方面，一旦电气设备出现大幅的负载下降，则会损害到船舶电网。而直流形式的异步电动机在使用时需要按时更换电刷，而且还要定时清理，处理起来比较复杂，因此其维护活动需要投入大量的时间与人力。所以在电动机选择方面，技能应当作为关注的重点。

现阶段，永磁同步电动机获得高度发展，此类电动机一般是利用永磁体材料制成的，这类材料不存在电流感应，所以电动机转子也不会产生感应电流或是运行方面的消耗，由此电动机设备可以更加高效运行。与此同时，此类电动机转子不必借助励磁的作用，也就是说功率因数能够逐渐靠近理想因数水平，这样就能够让电动机进一步高效率地工作，而且船舶电网自身的品质也会得到改善，发生损坏的可能性随之减小。当电机设备出现大幅度负载下降的情况，使用此类电动机时，其工作效率并不会发生较大改变，所受到的影响相对较小。体积小、材质轻巧、温升较低等均是永磁电动机的优点，成为船舶电气设备的最佳选择。同时，这类电动机相关的技术对于船舶上电气设备实现节能也有着重要意义。

4.2 运用技能控制技术

在船舶上的各类电气设备里面，空调设备可使用变频调速通风机及压缩机，同时根据人员有关情况以及温湿度条件以及船域水温方面的情况等进行具体的考虑，尽可能全面满足舱中各类人员的使用需求，还要尽量达到环境标准，以自动方式实现制冷/制热量方面的调节，保证运行过程中满足相关节能要求。

而在针对通风机进行通风量方面的调节时，需要将包括航行状态以及温湿度还有大气含量等方面的内容综合考虑进去，以让节能效果最优化。

4.3 重视能耗使用的管理

从目前的情况来看，针对船舶上使用的电气设备开展的管理活动还没有达到精细化的程度，因此当电气设备在运行状态存在明显的能量浪费情况时，需要发挥先进的整合性节能管理的作用，呈现出最好的节能效果。在开展此类管理活动时，应当将信息设备有效融合来获得系统运行状态方面的信息以及一些参数内容，还应当将变频调速之类的技术应用其中，对设备进行能量输出方面的调节，从而让设备可以根据实际的需求来运行，并且让其管理活动变得更加精细化。在船舶航行过程中，各类电气设备长时间持续不断地工作，而它们就是此类管理活动的焦点。以冷却水泵为例，此类设备在此方式进行管理后，其节能效果更加令人满意。采用这种方式来完成冷却水泵设备的管理时，还需要将包括船舶热负荷在内的一些方面的情况考虑进去，有针对性地对冷却水的供水量进行调控，最终取得最佳的节能效果。

4.4 运用新能源节能技术

以太阳能以及风能和水能为代表的新能源，一方面比较环保，另一方面也能够发挥节能减排方面的价值，对于船舶上各类电气设备来说，也可以积极发挥此类能源的节能价值，对各种技术进行整合运用。在使用过程中，可以在新能源以及传统能源之间视情况进行灵活切换，从而更好地满足船舶使用需求，并让设备的平稳运行得到保证。另外，风能以及太阳能等一些天然能源还可以用来发电，从而在特殊情况下满足能源使用需求。

5 结语

现阶段，船舶技术发展迅速，其中所使用的机电设备也日益升级，朝着自动化迈进，以无人机舱以及远程控制为代表的相关技术不断呈现上升趋势。但因能源紧缺问题的存在，在船舶辅机电气设备当中，节能技术得到了广泛应用，同时也引起了航运领域以及制造业有关人员的关注。对船舶而言，使用节能型的电气设备，能够让其更高效地运行，提高能源利用率并减少污染物的排放，海洋环境与大气环境均能够得到极大的改善，节能绿色逐渐成为船舶行业的核心。