船舶电力负荷计算方法及电算处理
某油船电力负荷计算问题分析
第一类负载——连续使用的负载；第二类负载——
短时或 重复 短时使用 的负载 ；第三类 负载——偶 尔
３ ８
三 、负荷 计算 船厂 的负荷计算 即是基 于 以上 的方法 ，其负荷 系数 、同时 系数 的选取 是结合其 他 多个 实船 经验并 参照 《 手册 》的数据 。 根据 《 手册 》，负荷 系数根据 负载 的不 同而有
１ 所 示
常 关心发 电机 的负荷 问题 ，在首制船 试航期 间 ，船 东 在船舶 无人机 舱试验 状态 时 （ 即无人机舱 试验 的
表１计算的结果
二 － …、三类 ， 、 － 负载 、 － Ｉ 法 ● “ 首先 ，船厂 的电力负荷计算 方法 采用 的是 国防 Ｔ 业 出版 社２ ０ １ ３ 年｝ ｝ １ 版的 《 船 舶 设 计 实 用手 册 》 （ 以下简 称 《 手册 》 ）里 的三类 负载法 。
表２部分负载计算
四、原 因分析
备 的容量 ，如燃油 净油机和低 温淡水 泵 ），而实 际 的功率消耗 比较小 ，所 以 ，设 备实 际的负荷系数较 低 。本船 与另一大 型油船 的部 分设备 电机容量 的对
比如表 ３ 所示 。
（ １ ）至 于船 东认 为负 荷 系数选 得 比另 一载 荷
量 约 为本 船两 倍 的大 型 油船 的负 荷 系 数小 这 一情
况 ，很重要 的原 因是本船 的设备 电机选得 较大 （ 本 型船 的一些 设备 的容量甚 至等于 或大于 大型油船设
表 ３ 负荷 比较
（ ２）关 于船东 提 出航 行时 开启 主空 压 机 ，同 时开启 所有 的厨房设 备及 焚烧炉 的要求 ，船厂认 为
船舶电站 第二章
附注
第一类负荷同时使用系数K0
名称 轻柴油驳运泵 重柴油驳运泵 滑油驳运泵 滑油离心分油器 燃油离心分油器 主空气压缩机 辅锅炉给水泵 蒸发器给水泵 舱底泵 舱底压载泵 污水泵 卫生水泵 淡水泵 热水循环泵 冷藏机 空调冷却水泵 厨房用电 回旋起货机（起货） 回旋起货机（变幅） 回旋起货机（回旋） 绞车 0.2 0.5 0.5 0.5 0.3 0.3 0.4 0.2 0.2 0.4 0.2 0.2 0.4 0.3 0.3 航行 0.3 0.3 0.2 0.3 0.3 进出港 0.3 0.3 0.2 0.3 0.3 0.4 0.3 0.3 0.5 0.5 0.2 0.5 0.5 0.6 0.3 0.3 0.4 0.5 0.3 0.3 0.4 0.5 0.5 0.5 0.2 0.2 0.4 0.5 0.3 0.3 0.4 0.2 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 靠离码头 0.2 0.2 0.2 停泊 海上停泊 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 应急
二、负荷表的编制与计算
1.确定各项负荷的已知条件和数据
① ② ③ ④ 负荷名称、用途、类别。 同种类负荷的数量m。 负荷的额定数据，即机械轴上最大功率 PJN 。 机械轴所配电动机额定功率 PMN ，额定转速 、额定功率因数、额定效率η N 。 ⑤ 电动机利用系数 P
K1 =
JN
PMN
⑥ 用电设备需要电网供给的最大功率
在知道发电机的单机容量后，可按配套产品目录选出原动机。
第三节 需要系数法
需要系数：用电设备实际所需要的功率与额 定负载时所需的功率的比值
PSb KC = PSN
式中： PSb ——用电设备实际所需功率； PSN ——用电设备额定功率。
电站容量及负荷计算
• 主要内容： • 三类负荷法 • 需要系数法 • 发电机组功率和数量的确定 • 船舶柴油发电机组设备的选型
一、确定船舶电站容量的目的
船舶电站容量和发电机组台量是以满足船舶用 电的需求，并保证船舶的安全性和经济性而确定的。 正确合理地计算船舶电站的容量和选择发电机组的 台数，将直接影响船舶运行的可靠性和经济性，具 有很重要的意义。根据不同的运行工况，给出最佳 运行方式，使电站的功能充分发挥，保证船舶电力 系统始终处在安全、可靠、经济、优质的状态下运 行。
前四种 方法应用较多，无论哪一种方法，计算的 准确性都与设计人员的经验有直接关系，船舶电站 的容量的计算结果用表格的形式表示，称作船舶电 力负荷计算书。
表2-1 船舶电力负荷计算书（部分）
序 号
用 电 设 备 名 称
数 量 (台)
额 定 轴 功 率
kW
电动机额定数据
功 率
转 速
效 率
kW
r/mi n
• 从上式可以看出，电动机负荷系数K3反映的
是实际机械负荷与电动机额定功率之比。
• 4．同时使用系数K0 • 在某一运行状态时，同类机械不一定都同时使用，
因此我们用一组同功率的用电设备的同时使用系数 K0来计及它的影响。即同时使用系数为
n K0 m
• 式中 n——该组同时工作的用电设备数目； • m——该组用电设备的总数。
因为设备的同时工作可能性愈大。例如：舰艇在 战斗状态时K0Ⅰ取0.8，而在停泊时，可取0.65。
三、所需功率的计算
• 1．额定所需有功功率
救火泵 救火总用泵 货油泵 冷藏货舱压缩机 冷却泵 货舱、机舱通风机 冷藏、机舱送风机 冷藏抽风机 机舱抽风机 厨房送风、抽风机 浴室、厕所抽风机 CO2 室抽风机 照明设备 助航通讯用变流机
第03讲 三类负荷法
•
•
K1= PM /PN
•
• 式中 PM——机械轴上最大功率；
• PN——电动机的额定功率。
• 2．机械负荷系数K2
• 机械负荷系数K2定义为：每一机械实际使用轴功率
P2与机械最大轴功率PM之比，即：
•
•
K2= P2/ PM
• • 式中 P2——某状态下机械轴上实际需要率；
四、负荷表的编制
用三类负荷法计算全船电力负荷时，可按下列程 序进行： (1)向轮机和舾装等专业收集全船用电设备的原始数 据。 (2)将全船负荷按使用情况分为三类(连续、短时、偶 然短时)。 (3)根据船舶类型及用途选定计算工况，将全船用电 设备按用途或系统分类并填入表中。 (4)确定系数K1、K2、K3和K0。
课题二 船舶电站容量的确定
第三讲 电站容量的负荷计算方法 ——三类负荷法
• 船舶电力负荷统计方法 • 负荷计算分类 • 计算系数 • 所需功率的计算 • 负荷表的编制
电站容量的负荷计算方法 主要有下列几种：
⑴三类负荷法 ⑵需要系数法 ⑶概率论法 ⑷昼夜航行图表法
一、负荷计算分类
• 采用三类负荷法计算全船电力负荷时，需将设
PM——机械的最大轴功率。
3．电动机负荷系数K3
• 在通常负荷条件下，实际机械负荷所需
要电动机输出的功率，可用电动机负荷 系数来描述，即用K1与K2的乘积反映电 动机的负荷情况。
• 电动机负荷系数定义为：
• K3= K1× K2= P2/ PN
• 从（2-3）可以看出，电动机负荷系数
K3反映的是实际机械负荷与电动机额定 功率之比。
值范围为
•
K0Ⅰ＝0.8～0.1
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船舶电力负荷计算方法
第一部分船舶电力负荷计算方法（三类负荷法）介绍0．前言目前，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船舶上使用也有些差别。
尽管方法千差万别，但其基本构思是一样的，即计算船舶各工况下用电设备所需的功率。
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；算式计算法；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。
如果需要系数、负载系数或同时系数等选取恰当，能够得到较准确的计算结果。
计算工况在进行电力负载计算时，通常要考虑船舶运行工况，虽然不同类型、用途的船舶其运行工况略有不同，但都有相应的运行工况，大致可以分为：1.航行——满载全速航行状态。
2.进出港——港内低速航行或机动状态。
3.压载——进出港压载航行状态。
4.靠离码头——一般考虑起锚和系缆状态。
有时该工况与进出港工况合并为进出港工况。
5.停泊——停泊码头或系船无客、无货状态。
6.装卸货——货船、液货船（油船、液化气船和化学品船）或集装箱船等装货、卸货状态。
7.作业——调查船的海上作业、工程船舶的水上作业等。
8.应急——般考虑船舶失火状态。
有时，为了较准确地计算电力负载，根据航区及使用目的又有热带航行和寒带航行、装货和不装货（特别是装有冷藏货物时很重要）、载客和不载客之分；并且还有季节和时间的不同，例如冬天和夏天、白天和黑夜、早晨和傍晚等。
用电设备的分类在对用电设备进行分类时，通常是按系统进行分类，一般的分类为：1.动力装置用辅机———为主机和主锅炉等服务的辅机，如滑油泵、海水冷却泵、淡水冷却泵和鼓风机等。
2.甲板机械——包括锚机、绞盘、舵机、起货机和舷梯、起艇机等。
3.舱室辅帆——包括生活用水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉眼务的辅机等。
4.机修机械——包括车床、钻床、电焊机和盘车机等。
5.冷藏通风——包括空调装置、伙食冷库等用辅机和通风机等。
6.厨房设备——包括电灶、电烤炉等厨房机械用辅机和电茶炉等。
探讨船舶电站容量与负荷计算
探讨船舶电站容量与负荷计算船舶电站分为主电站、停泊电站、应急电站和特殊电站。
主电站在正常情况下，向全船供电的电站；停泊电站主要在停泊状态下，又无岸电供应时，向停泊船舶的用电负载供电；应急电站负责在紧急情况下，向保证船舶安全所必需的负载供电；特殊电站是向全船无线电通讯设备、各种助航设备、船内通讯设备以及信号报警系统供电的电站。
与陆地电站相比，船舶电站的工作条件复杂，工作环境比较恶劣，高温、潮湿、盐雾、油雾、霉菌、倾斜、振动、冲击雷电等不良因素都会直接影响船舶电站的可靠性运行及工作寿命。
船舶电站的发电机、电器元件等都需满足特殊要求，以满足“船用条件”，同时保证电站供电的可靠性和连续性。
因此，船舶电站的发电机等电器元件都必须采用船舶专用电器产品，而且船用电器的生产要满足中华人民共和国国家标准《GB/T3783-2008船用低压电器基本要求》，船舶电器生产企业要有船检部门颁发的生产许可证和产品检验合格证。
船舶主电站是船舶整体的重要组成部分，主要结构由原动机、发电机和主配电板构成，主要用于船舶辅助动力供给，以驱动辅助机械以及整船所需的电力。
原动机多为船用柴油发电机组，原动机与发电机通过液力耦合装置连接，将原动机机械能转化为电能。
该种柴油发电机组多为直列机组，功率较大，能够满足船用电力的需求，也是船舶电站中的核心装置。
船用柴油发电机组的可靠性与安全性也对船舶主电站有直接影响，其功率决定了发电机组的容量大小。
1 船舶电站容量的选择1.1 发电机组容量的选择原则船舶主电站容量对船舶运行可靠性和稳定性以及船舶运行的经济指标有着直接的影响，如何在保证船舶主电站安全、可靠、经济、优质、低碳的要求上，合理选用发电机组容量，关系着船舶主电站能否充分发挥其功能，做到物尽其用。
不合理不恰当的发电机组容量选择将无法保证全船电气设备的用电需求，对于船舶的运行安全起到负面作用。
过大的发电机组容量选择，会导致船舶主电站带负荷率低，从而导致其运行效率降低，发电机组无法得到充分发挥，浪费大量资源，同时也会造成柴油发电机组燃烧不够充分，产生大量废气，占用机舱有限空间。
船舶电力负荷计算书excel文档
船舶电力负荷计算书excel文档船舶电力负荷计算书是船舶设计和运营过程中非常重要的一项工作，可以帮助船舶管理人员合理规划和配置电力系统，确保船舶各个电力设备的运行稳定和安全。
船舶电力负荷计算书通常包括以下内容：电气负荷列表、电力负荷计算方法、电气设备参数、电路图等。
根据船舶的具体需求和工作特点，可以进行不同程度的电力负荷计算和设计。
船舶电力负荷计算书的编制需要考虑船舶的整体用电需求，包括船舶主机、舵机、泵站、空调、照明等各个系统和设备的用电负荷。
首先需要确定这些设备的功率和使用时间，然后根据功率乘以使用时间得到每个设备的能量消耗量，最终累加得到船舶总的电力负荷。
在计算过程中还需要考虑设备的并联和串联关系，以及一些特殊设备的启动因素和负荷因素。
船舶电力负荷计算书中的电力负荷计算方法可以根据具体情况采用不同的方法，如常规负荷计算方法、负荷台账法、负荷不匹配法等。
常规负荷计算方法是根据设备的额定功率和使用时间进行计算，适用于大多数设备。
负荷台账法是通过记录设备的用电时间和能量消耗量来计算负荷，适用于复杂的电力系统。
负荷不匹配法是通过比对船舶的总电力供给能力和总电力负荷来判断是否存在负荷不匹配的问题。
为了方便管理和维护船舶电力系统，船舶电力负荷计算书还可以包括电气设备的参数和电路图。
电气设备的参数包括设备的额定功率、电压、电流等信息，可以帮助船舶管理人员了解设备的基本情况。
电路图可以清晰显示船舶电力系统的布局和连接关系，方便工程师进行维修和改造。
总之，船舶电力负荷计算书是船舶设计和运营过程中不可或缺的工具，它可以帮助船舶管理人员合理规划和配置电力系统，确保船舶各个电力设备的运行稳定和安全。
通过详细记录和计算船舶的电力负荷情况，可以有效节约能源，提高船舶的工作效率和经济效益。
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船舶电力负荷计算方法及电算处理课程名称：船舶电站自动控制系统与管理学生名称：学生班级：学生学号：任课教师：尚前明课程成绩:完成时间：2014 年 6 月28 日power station design, in order to determine the total capacity of the ship power station and power of generating units and the number of single generating unit, calculating power load under various operating conditions is needed. The calculation of the total power, considering the simultaneity usage coefficient , factors such as network loss and reserve capacity at the same time, is to determine the power and quantity of the generating unit. Therefore, the correct power load calculation, reasonable power plant configuration is more important.Keywords：operating conditions；load coefficient；three kinds of load method；demand coefficient method一 .船舶的运行工况由于船上各用电设备的工作情况与船舶的运行状态有关，不论用什么方法计算，电站容量都是按照船舶不同的工况分别进行的。
研究船舶各种典型工况的目的是要找出最大用电量、最小用电量，最大负荷的工况——用来确定电站的总容量以及最小负荷的工况——用来确定单台发电机或最小发电机的容量从而得出用电规律。
目前，在负荷计算中一般包括航行工况、进出港工况、装卸货工况、停泊工况及应急工况五种运行工况。
下面分析每种工况对电站配置的影响。
（1）航行工况：满载全速的航行状态的工况，一般来说是在船舶单个运行周期中占用时间最长的一种通用性的普通工况。
（2）进出港工况：进出港低速航行、靠离码头时使用锚绞设备和侧推（如配有）等机动状态的工况。
这种工况下除使用锚绞设备外，还使用了正常航行所需要的大部分设备，所需要的总功率一般较大，而此种工况按照规范要求还需配备备用发电机组。
因此，通常作为确定电站总容量大小的参考工况。
（3）装卸工况：:装卸货时的工况。
此种工况下主机已不再运行，为主机服务的辅助机械也不使用，使用的设备主要是装卸货需要的甲板机械、压载泵、照明等设备。
当装卸工况下有这些大功率设备使用而使总负荷量较大时，此种工况也作为确定电站总容量的参考工况。
（4）停泊工况：船舶无装卸作业停泊码头状态的工况，这种状态主要的负荷就是生活用电和一些机修设备，此时负荷功率最小，往往作为确定最小发电机容量的参考工况。
（5）应急工况：发生海损主发电机失效的工况。
主发电机组不能工作的情况通常可以分为三大类，第一种是机舱发生火灾；第二种是机舱进水；第三种是主发电机组发生故障；而机舱火灾情况下的负荷总功率最大。
因此，通常将这种情况作为选择应急发电机的容量的依据。
需要注意的是，千万不能把所有可能发生的紧急情况都叠加起来来考虑应急发电机的容量，这样选出来的应急发电机容量是偏大的。
综上所述，可以得出船舶的负荷与各个工况的关系：负荷的大小是与传播的工况时密切相关的；船舶各种设备一般是低于或等于其而定的功率下的状态工作。
二.各项负荷系数的确定1．电动机的利用系数在对船舶电站容量计算的过程中，离不开对电动机利用情况的考虑。
从以往的情况看，当船舶的电动机的最大功率没有办法确定时，则将其利用系数统一设定为1，这样的做法显然不够科学。
所以，在船舶选配电动机的时候，对于系列产品中电动机功率不一定与设配轴上的功率相对应，有时候为了满足启动转矩，则选用功率稍大一些的电动机，所以电动机的功率未必全部得到利用，也就产生了利用系数。
因为不能完全与设配相适应，因此这个系数应当小于1，所以在电站容量计算中应当将其考虑为0.8~0.9，根据工况有的甚至为0.7。
根据经验，如果不能够准确其值，则应统一为0.9，这样计算出来的结果较为准确，但多数偏高。
2．电动机使用功率的效率系数电动机的实际使用功率有一个较为固定的效率系数，也就是电动机实际负荷工作时的效率，这个系数原本可以利用电动机的曲线特性来得出，但是这样给计算带来了较为复杂的数学问题。
实际中为了方便计算，都是利用选定的额定效率系数ηe作为参考，计算的结果虽然存在偏差，但是体现出来的影响并不大。
这主要是因为，从直流电动机的角度看，其效率在使用范围内变化不大，因此可以认为其功率时效率ηe为定值，而异步电动机在低负荷的时候效率低，从其特性曲线中发现，当电动负荷在50~100%间，其效率变化小于5%，因此综合看，选择固定的效率值是可行的。
3．机械载荷系数对于电动机的机械载荷系数，要想确定一个较为准确的值，也是比较困难的。
系数是一个定量值，因为用电设备配置在某个状态下，其实际的使用功率是一个变化的数值，计算过程中无法确定。
通常的做法是采用经验数据作为选取系数的依据，如：通常使用的恒速的机械，包括风机、泵类等，其机械负荷通常取值为0.8~0.9，而锚机、绞盘机械则为0.6~0.7，舵机则更小，为0.3~0.4，这里的系数取上限还是下限，要根据船舶整体配合的情况来进行确定。
4．同时运行的系数同时运行的功率系数选择是直接影响计算结果的重要指标，要确定十分准确的数值也是相当困难的。
实际中常用的方法是将船舶情况分类，即将船舶的工况、型号、设备数量等进行综合划分，并衡量其同时工作的可能性来选取。
如：船舶上的设备较多，或者船舶型号较大，这样其设备同时运行的可能性就小，则同时系数就小，反之小型船舶，设备少的同时系数就要大些。
一般采用的同时系数在0.8~0.9之间，而负荷系数则在0.3~0.5之间三.负荷的计算对船舶电站容量计算可以采取多种计算方法，普遍使用的方法有：概率分析法进行计算；昼夜航行图表计算；负荷系数计算。
概率分析法适用的是有参考的同类型的船舶，而小型船舶、电动辅助不多的船适用于昼夜航行图表法，实际中采用最多的是负荷系数计算。
其中负荷计算有两种计算形式，需用系数和三类负荷计算方式。
在电站的电容确定后，技术人员可以按照计算的结果选取对应的产品，并根据发电机组的标准来配套发电机。
这就是船舶电站电容计算的重要作用。
1.负荷分类计算全船电力负载时，可根据使用情况，将负载作如下分类：（1）第Ⅰ类负载——连续使用的负载，如航行时主机冷却水泵。
（2）第Ⅱ类负载——短时或重复短时使用的负载，如航行状态时的燃油输送泵。
（3）第Ⅲ类负载——偶然短时使用的负载，以及按操作规程规定可以在电站尖峰负载时间外使用的负载，如航行状态下的机修机械。
三类负载的分法，与船舶运行工况有关，如在航行工况下连续使用的负荷属于第Ⅰ类负载；在航行工况下使用若干小时停止使用若干小时的负载（如燃油离心分油机等）作为第Ⅱ类负载；而在靠离码头时，虽然起锚机工作时间较短（仅有30min 左右），但在该工况下，一般都作为第Ⅰ类负载。
2.负荷系数1．电动机利用系数K1对电动机来说，电动机的输出额定功率不一定恰好和机械轴上所需的额定功率相符，为了保证启动力矩和短时发出最大力矩，电动机额定功率网网选的比较大。
因此，电动机功率并未充分利用。
电动机利用系数定义为机械的轴上最大功率PM与电动机的额定轴功率PN之比，即式中PM——机械轴上最大功率；PN——电动机的额定功率。
2．机械负荷系数K2每一台辅机，有一实际使用功率P2，在某一运行状态时，接卸并不一定满负荷。
机械负荷系数K2定义为每一机械实际使用轴功率P2与机械最大轴功率PM之比，即：式中P2——某状态下机械轴上实际需要率；PM——机械的最大轴功率。
3．电动机负荷系数K3在通常负荷条件下，实际机械负荷所需要电动机输出的功率，可用电动机负荷系数来描述，即用K1与K2的乘积反映电动机的负荷情况。
电动机负荷系数定义为：从（2-3）可以看出，电动机负荷系数K3反映的是实际机械负荷与电动机额定功率之比。
4．同时使用系数K0在某一运行状态时，同类机械不一定都同时使用，因此我们用一组同功率的用电设备的同时使用系数K0来计及它的影响。
同时使用系数为式中n——该组同时工作的用电设备数目；m——该组用电设备的总数。
5．Ⅰ类和Ⅱ类负荷同时使用系数的确定船舶在某运行工况状态下，不可能所有用电设备都一直处于工作状态1.第Ⅰ类负载——有时考虑到各辅机和用电设备最大负载的不同特性，可取其同时系数为0.8~0.9。
2.第Ⅱ类负载——可按该负载的平均工作时间和工作周期之比来估算。
当没有确切资料时，可参考表3-3 选取。
不难看出，利用同时系数逐一计算各间断负载的所需功率也是十分繁琐的，所以实际计算时，通常是采用负载系数计算出各间断负载总需要功率后，再乘以总的同时系数的方法，这一同时系数一般取0.3~0.5。
具体选定时可参考下述原则：(1)在大的船舶上，由于负荷的数量较多，同时工作的可能性要小些，因此同时工作系数比负荷少的船舶可取小些。
(2)船舶的活动愈紧张，同时工作系数就取得愈大，因为设备的同时工作可能性愈大。
例如：舰艇在战斗状态时K0Ⅰ取0.8，而在停泊时，可取0.65。
如果某一间断负载较大，比如其需要功率大于或接近其他间断负载总和时，则该大功率的间断负载一般不乘以同时系数。
3.第Ⅲ类负载——在计算电力负载时，通常可以不计。
但对于小型船舶或考虑高峰负载时，应予以充分注意。
第II 类负载同时系数3.所需功率的计算1.额定所需有功功率：在确定一台电动机需要电网供给的所需有功功率时，需要考虑到电动机的效率。
在额定工作状态下，一台电动机需要电网供给的额定功率为（kW）式中η ——电动机额定效率一组同类电动机额定所需总功率应为（kW）式中m——该组同类电动机数目。
对于照明及弱电设备来说，P5就是其装置功率。
2．实际所需有功功率由于在某一运行状态时，机械并不一定满负荷，一组同类辅机不一定都同时使用，考虑它们的影响，一组同类电动机实际所需有功功率为（kw）3．实际所需无功功率对于交流用电设备，需要考虑到功率因素cosφ尚需计算所需无功功率(kvar)式中φ——用电设备的实际功率因数角，由实际负荷的cosφ求得。
cosφ可根据电动机的额定功率PN、额定转速nN和负荷程度由表2-6中查得。