第2讲 电站容量与负荷计算

0.82 0.85 0.81 0.84
0.84 0.86 0.81 0.87
0.85 0.87 0.87 0.89
0.86 0.87 0.89 0.90
0.87 0.89 0.90 0.91
0.88 0.89 0.91 0.91
0.88 0.89 0.91 0.91
0.88 0.80 0.48 0.53 0.55 0.65 0.68
0.87
0.87
• 4．运行工况下需要发电机供给的总功率 • 在计算完各组用电设备所需有功功率和无功
功率之后，便可确定各运行工况下发电机应供给 用电设备的总功率。此时需要发电机供给的总功 率应考虑到各组用电设备之间的第I类负荷总同时 使用系数K0Ⅰ和第Ⅱ类负荷总同时系数K0Ⅱ。在发 电机供给的总功率中，尚需计入5％的电网损耗。 因此，某运行状态需要发电机供给的总功率为 P K0 I PI K0 II PII 1.05 (*) 总有功功率 总无功功率 Q K0I QI K0II QII 1.05 式中 PⅠ、PⅡ——该状态下第Ⅰ类、第Ⅱ类负荷 的总有功功率； QⅠ、QⅡ——该状态下第Ⅰ类、第Ⅱ类负荷的总 无功功率。
表2-1
用 电 设 备 名 称 额 定 数 轴 量 功 (台) 率 kW
船舶电力负荷计算书（部分）
额 定 所 需 功 率 kW 额 定 所 需 总 功 率 kW — 航行 实 际 需 要 消 耗 系 数 功 K 率 kW — — 靠离码头 实 际 需 要 消 耗 系 数 功 K 率 kW — — 装卸货 实 际 需 要 消 耗 系 数 功 K 率 kW — —
• 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
• 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。
0.90 0.92 0.81 0.83 0.90 0.91 0.90
0.90 0.92 0.82 0.83 0.91 0.91 0.90
0.70
0.83 0.50 0.56
0.87 0.54 0.67 0.55 0.63
0.89 0.60 0.71 0.62 0.68
0.90 0.64 0.75 0.68 0.74
0.91 0.68 0.79 0.72 0.78
0.91 0.72 0.88 0.75 0.80
0.92 0.75 0.84 0.78 0.84
0.92 0.76 0.85 0.80 0.85
0.92 0.76 0.86 0.80 0.86
0.54
0.70
0.76
0.81
0.84
0.86
0.87
0.87
第Ⅰ类负荷 舵机 锚机 纹盘机 起货机 锅炉鼓风机 锅炉给水泵 排气涡轮滑油泵 主机淡水泵 主机海水泵 主机滑油使用泵 主机喷油嘴冷却泵 主机燃料油循环泵 透平发电机凝水泵 锅炉燃油泵 盐水接力泵 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
n K0 m
• 5．总同时系数K0Ⅰ和K0Ⅱ • 一般情况下，第I、Ⅱ类负荷总同时使用系数的取
• • •
值范围为 K0Ⅰ＝0.8～ 1. 0 K0Ⅱ＝0.3～1.0 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。
电动机额定数据 转 功 速 率 r/mi kW n 利 用 系 数
序 号
效 率 %
一
1 2 3
甲 板 机 械 舵 机 锚 机 起 货 机
—
—
—
—
—
—
—
1 1 4
1.5 5.6 14
3.0 6.4 18
140 0 187 5
630
85 83 79
0.5 3.53 3.53 0.2 0.8 7.71 7.71 8 0.7 22.7 91.1 8 8 2 — —
P2 K2 PM
• 式中 P2——某状态下机械轴上实际需要功率；
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：
P2 K3 K1 K 2 PN
二、船舶电站负荷计算方法 电力负荷计算在船舶电气中是一项重要的工作， 如果计算不正确，选择发电机组不恰当，将直接影 响全船用电设备的正常运行和电站运行的经济性、 可靠性。 为了确定船舶电站的总功率和发电机组的台数， 首先要知道全船电力负载所需的总功率。这个总功 率中不是简单地将各用电设备的额定功率相加，而 是要通过负荷计算才能得到，当然船舶在不同工况 下，其计算负荷也不会相等。根据各工况下计算所 得的总功率，还需考虑诸如电网损耗、同时系数等 因素的影响，最后才能确定发电机组的功率和数量。
0.89 0.88 0.66 0.70 0.77 0.79 0.84
0.90 0.89 0.71 0.75 0.82 0.83 0.87
0.90 0.91 0.76 0.78 0.85 0.85 0.88
0.90 0.92 0.78 0.80 0.87 0.88 0.89
0.90 0.92 0.80 0.82 0.89 0.90 0.90
3000
1500
1000
750
功率 /kW 1.5 2.2 3 4 5.5 7.5 10 13 15 17 22 30 40 55 75 100 125 1.5 2.2 3 4 5.5 7.5 10 13 17 22 30 40 55 75 100 5.5 7.5 10 13 17 22 30 40 55 5.5 7.5 10 13 17 22 30 40
0.91 0.84 0.55 0.61 0.62 0.72 0.75
0.93 0.88 0.61 0.66 0.69 0.76 0.80
0.93 0.90 0.67 0.72 0.75 0.78 0.83
0.94 0.91 0.72 0.77 0.78 0.82 0.84
0.94 0.93 0.74 0.81 0.81 0.84 0.85
0.94 0.93 0.77 0.83 0.84 0.85 0.85
0.94 0.93 0.73 0.84 0.86 0.87 0.85
0.94 0.93 0.80 0.84 0.87 0.87 0.85
0.85 0.82 0.55 0.58
0.87 0.85 0.60 0.64 0.72 0.76 0.80
0.71 0.2 — — — 0.4 —
0.71 3.08 —
— — 0.55
— — 50.1 2
总功率
3.79
50.12
一、负荷计算分类
• 采用三类负荷法计算全船电力负荷时，需将设备 • • •
负荷在某一运行工况下按使用时间的长短分成如 下三类： (1)第Ⅰ类负荷——连续使用类负荷 (2)第Ⅱ类负荷——短时或重复短时使用类负荷 (3)第Ⅲ类负荷——偶然短时使用类负荷
三、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 • P P （kW） N
4

• 式中 η ——电动机额定效率
η可从电动机特性曲线上查得。
• • • • • •
•
一组同类电动机额定所需总功率应为 （kW） P m P 5 4 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 P m K1 K2 K0 P4 m K3 K0 P4 K3 K0 P5 (kW)
第Ⅲ类负荷 主机盘车机 机舱起吊机 车床 砂轮 钻床 电焊机 救生艇吊艇机 舷梯起吊机 探照灯
• 电力负荷按船舶运行工况可分为以下几类：
1、航行工况：船舶全速、满载航行状态； 2、进出港工况：港内低速航行或靠离码头等机动状态； 3、装卸货工况:货船或油船的装卸状态； 4、海上作业工况：调查船、工程船的海上作业； 5、停泊工况：船舶停靠码头或锚地上，无装卸作业； 6、应急工况：指船舶在火灾或海损的状态。 应注意不同的船舶其运行工况不完全相同，应视具 体情况确定。
0.3 0.73
0.4 0.76
0.5 0.79
负载程度（负载率） 0.6 0.7 0.8 0.81 0.85 0.86
0.9 0.87
1.0 0.87
1.1 0.87
0.67
0.72
0.78
0.82
0.84
0.86
0.88
0.89
0.90
0.76 0.77 0.77 0.79
0.8量的负荷计算方法很多，主要有下列几种： ⑴三类负荷法（中国、俄罗斯） ⑵需要系数法（日本、欧洲等国） ⑶概率论法（适用于同类型船舶，根据统计规律， 找到发电机功率与主机功率之间的关系） ⑷昼夜航行图表法（适用于小船和辅机不多的船） ⑸统计表格法 ⑹计算机仿真法 ⑺算式计算法 ⑻以某项特大负荷为基数的负荷计算法 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。