【摘 要】在船舶整体设计中，船舶电力系统设计是其中的核心内容和不可或缺的部分，随着造船技术的不断成熟，电力系统作为最主要的驱动力和控制要件，使船舶更加轻便和灵活。现代社会对于船舶的要求越来越高，随之对于船舶电力系统标准化和可靠性要求也在逐渐提升，根据不同的船体和船舶用途，需要总结出具有通性的电力系统，以标准化解决方案，实现船舶设计和建造的互联互通，这也推动了船舶电力系统可持续发展。

【关键词】船舶；电力系统；设计分析

一、船舶电力系统

船舶电力系统主要由电源、配电装置、电力网和用电设备组成。电源通常采用发电机组或蓄电池组。发电机是由原动机带动的，原动机的类型可分为蒸汽机、柴油机、汽轮机和燃气轮机等。配电装置是用来接收发电机发出的电能、分配电能和控制电能的。联系发电机、主配电板、分配电板和用电设备的电缆称为电力网，其作用是用来输送电能。船上的用电设备很多，包括动力负荷、照明负荷、通讯导航设备等。船舶电力系统研究的对象是发电机发电、配电、输电给各用电设备的问题。

二、船舶电力系统的组成和运行方式

海上运输不仅运量大，运费也相对较低，所以是很多货物运输的主要方式。同时海上运输也是国家进出口运输的主要方式。自然而然船舶就成了海上运输的主要交通工具，所以，船舶电力系统的发展直接影响着海上运输的安全性和稳定性。船舶电力系统是船舶运行系统的重要组成部分，也是船舶电力系统稳定运行的主要研究对象。所以对船舶电力系统的组成方式的研究是船舶电力系统稳定性的研究基础。下面笔者就重点介绍船舶电力系统的组成和运行方式。

（一）船舶电力系统的组成

一般来看，船舶电力系统是由电源、配电装置、电网和负载构成。这几项元素是电力系统电能的供应、分配、传输与消耗的总体使用设备。分别来说，电源装置主要提供电量的供给，一般采用发电机或电池组。发电机一般采用蒸汽发电机、柴油发电机等。而就目前的发展来看，大型船的电源装置都采用混合发电机，同时可以利用蒸汽发电机和柴油发电机。配电装置主要负责电力的分配和控制，利用适当的程序设计对不同用电设备予以分类，最终达到合理用电的目的。电网是将所有用电设备利用电缆予以连接，最终形成电路网，电路网主要是电力输送的媒介。负载结构主要是变压器等电力的输送中间设备，为保证安全送电而设置的具体结构。

（二）船舶电力系统的运行方式

船舶电力系统是一个小型独立电网。因为船舶在海上航行过程中对电力的补充是靠发电机的自行运行。而且，一般一个船舶只有一个电站，电网的容量相对于负载来说又是有限的。在大功率负载起动后，冲击电流将引起电网电压的波动，所以船舶电力系统在具体运行中应该注重调节发电机的电压或电网的输送频率，以达到安全用电的最终目的。

三、船舶电站设计

船舶电站是电力体系的心脏，其作业的可靠性和生命力，是体现完成规则使命的两个有效象征。船舶电站的可靠性是在指在各种气候的作业条件（如环境温度改变大，空气湿度大，海水腐蚀作用强，船舶的横摇和纵倾大，飞行振荡和冲击振荡等），电气体系的各项电气设备在全部运行时期不间断的作业能力。既不发生构造上的损坏事端，也不应发生各种装置的调整异常，使全部电力体系能不断连续地供电，并确保必定的电能质量。船舶电站的生命力是指船舶遭到战斗损坏和事端破坏时，电力体系仍能确保不断连续供电的能力。电力体系作业的可靠性取决于其构成元件的可靠性及其相互连接办法和使用办法。因而对船舶电站的可靠性，需要在规划船舶电站线路、选用元件、断定使用办法时都有必要加以思考。

船舶电站由原动机、发电机和主配电装置构成，通常都是根据船舶的具体需要专门研制配套的。它为船舶上的机械作业和生活设备，如电动舵机、锚机、武器装备、电灯、电视机、空调等供应电源。电站规划是电力体系规划的关键环节。根据船舶负荷的供电需要来断定电站的组成方案，并进行电源设备的选型和安置，这是船舶电力体系规划的一项重要内容。

一个优良的船舶电站应当具备有充足的发电能力并确保向全船的重要负荷可靠的供电，有较强的生命力、较高的运行安全性、较低的全寿数期费和优良的操作使用性能。在船舶主动化电站中，为了使一套发电机组能主动并车投入运行，其首要的作业是要能根据指令主动起动或中止柴油机发电机组，或者首要能在集中操控室内遥控柴油发电机组的起动或中止。因而，柴油发电机组的主动操控是船舶电站主动化的重要内容之一。

船舶发电机大多由柴油机拖动，在发电机的起动和停机操控中，柴油机是操控目标，船舶辅柴油机能够有电动起动和压缩空气起动两种方法。电动起动通常用于应急发电机的原动机，由蓄电池供电给直流服务电动机，带动柴油机滚动直到起动完毕；主发电机组通常选用压缩空气起动，压缩空气经起动操控阀抵达柴油机，再由柴油机的空气分配器按各汽缸发火的次序，顺次将压缩空气引进各汽缸，推进活塞，使机器滚动。一旦进入汽缸的压缩空气发生高温，自行发火运行后，当即切断气源，柴油机即自行运行。操控柴油机停机时，只需切断燃油供应，机器即自行停下来。

但也需注意，不一样方式的机器可能有不一样的需要。突然停机，也许是某些机器的性能不能承受的，它需要在中速下先运行一段时间，待温度逐渐下降，然后才允许断油停机。柴油机起、停程序可归纳为三种基本原则：

1、按时间原则控制，即模仿人的实际操作过程，按时间拟定控制程序；2、按速度原则控制，即直接按速度拟定控制程序；3、按滑油压力控制，即根据不同转速时滑油压力的变化拟定控制程序。

一般采用综合方式控制，即在整个控制系统中，以上三种控制原则都有。在具有要求多台机组并联供电的电站中，若要满足“无人机舱”的要求，实现电站自动化，必须将各个自动环节有机地联系起来，组成一个总体控制系统，用来收集来自各台柴油机、发电机、断路器、汇流排以及各主要负载的必要的信息及参数，加以分析、判断，在一定的条件下，自动地采取符合逻辑的措施，以处理电站运行中可能出现的各种情况，确保电力系统安全可靠、经济地运行。

四、船舶电力其它系统的简约化设计

（一）船舶电源装置设计

在船舶电力系统中，船舶电源装置是整个电力系统的核心装置，它能够直接影响船舶的正常和稳定运行，所以在设计时，船舶电力负荷计算和发电机的容量确定是设计关键。在通过计算机计算电力负荷往往采用全船电力负荷计算方法，并针对船舶运行的状态，将电力负荷分为三类：计算电动机的相关参数、电动机额定功率以及船舶电站的储备容量。这些内容和数据都可以通过方程式的形式，进行标准确定。

（二）船舶配电装置设计

船舶配电装置主要功能是接受和分配电能，但是受到船舶配电装置的特殊性和复杂性，对用电设备还要进行保护，所以在配电装置设计中，主要是配电板、充电板和分电箱，三个部分其特点和分工各不相同，但是都是电力系统中，比不可少的关键装置。其保护电力稳定和合理分配电力的使用，提高整个电力系统的稳定性。

（三）船舶电网设计

电网设计是连通整个电力系统的纽带，负责将电力输送到各个需要用电的装置和设备中，根据配电装置，完成整个电力分配工作。其主要的载体是电缆，在不同的环境使用下，电缆的结构和设计是非常关键的内容，结合使用和运行的环境进行选用。

（四）船舶电力的维护系统

船舶电力系统在整个船舶运行的重要性不言而喻，所以保证整个船舶电力系统的正常使用，其维护系统也是相当关键，在设计时，需加强对这方面的设计和关注。而往往电力系统的维护不被大多数重视，在制定相关维护标准和责任之外，维护的重点和信息化采集信息对于提高船舶电力系统维护非常关键。并且随着计算机技术的发展，发展现代智能保护系统，减少船舶电力维护的难度，也得到了大规模的推广和使用。

结束语：

在科学技术不断推动下，我国造船业得到了快速发展，目前，从船舶整体设计到建造以及核心技术的掌握上都取得了较大的进步和提高。船舶电力系统作为船舶设计和使用的重要组成部分，在不断发展的情况下，其标准化设计是未来发展的重要趋势。本文通过介绍船舶电力系统组成及运营方式等内容，针对船舶电站设计及其他船舶电力系统的简约设计进行了分析，以供借鉴和参考价值。

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