南海海域LNG燃料動力拖網(wǎng)漁船的電氣設(shè)計

戴小丹

摘? ? 要：本文介紹了南海海域某LNG燃料動力拖網(wǎng)漁船電氣電力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通信和導(dǎo)航系統(tǒng)、安全探測和報警系統(tǒng)、LNG燃料動力遙控監(jiān)測和報警系統(tǒng)，以及電纜、接地等的設(shè)計特點。LNG燃料動力拖網(wǎng)漁船的設(shè)計開發(fā)，將加速LNG燃料在漁船上的推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：LNG燃料動力;漁船;電氣設(shè)計

中圖分類號：U674.5? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

Abstract： This paper describes the characteristics of design of the electrical and power system， lighting system， communication and navigation system， safety detection and alarm system， LNG fuel power remote monitoring and alarm system， as well as cable and grounding of the South China Sea LNG-fuelled trawler.The design， development and application of LNG-fuelled fishing vessels will accelerate the promotion and application of LNG fuel on fishing vessels.

Key words： LNG-fuelled; Fishing vessel; Electrical design

1? ? ?前言

長期以來，國家對漁船研發(fā)投入不足。盡管我國是世界造船大國，并在向造船強國邁進，但是船舶工業(yè)新技術(shù)、新工藝基本上尚未能惠及海洋漁船。

LNG雙燃料動力拖網(wǎng)漁船項目，旨在通過開展LNG燃料拖網(wǎng)漁船的船型、動力系統(tǒng)、節(jié)能、防爆、電站配置等方面的研究，開發(fā)出適合在我國南海海域進行漁業(yè)捕撈的安全、高效、節(jié)能型示范船。

下面介紹某南海海域LNG雙燃料動力拖網(wǎng)漁船電氣設(shè)計的主要特點。

2? ? ?船舶概述

某南海海域LNG 雙燃料動力拖網(wǎng)漁船建造項目，是工信部南海漁船高效節(jié)能設(shè)計應(yīng)用研究的重要組成部分。該船為采用液化天然氣（ LNG）作為新型低碳燃料的高效節(jié)能拖網(wǎng)漁船。LNG具有易燃、易爆、靜電荷積聚、易擴散等特點，對電氣系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型提出了很高的要求，滿足安全、可靠、經(jīng)濟性要求是本船設(shè)計的重要內(nèi)容。

本船為鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船，遠海航區(qū)，用于南海海域進行拖網(wǎng)作業(yè)，漁獲保鮮方式為急凍冷藏。

本船設(shè)置一個約60.00 m3的LNG 儲罐、 兩套LNG 氣化器及兩個緩沖罐;魚艙艙容約220.00 m3、活魚艙艙容約110.00 m3、速凍間艙容約32.00 m3。

本船機艙形式為本質(zhì)安全型，罐艙為安全區(qū)域，氣罐、氣罐連接處所、管路包括環(huán)圍導(dǎo)管亦為危險區(qū)域。

3? ? ?設(shè)計規(guī)范、法規(guī)

本船設(shè)計參照的主要規(guī)范、法規(guī)如下：

（1）現(xiàn)行漁業(yè)船舶相關(guān)的規(guī)范、法規(guī);

（2）液化天然氣（LNG）相關(guān)的規(guī)范、法規(guī)：《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》（2017）;《天然氣燃料動力船舶法定檢驗暫行規(guī)則》;《液貨船危險區(qū)域劃分和電氣配備指南》（2010）等;

（3）其它相應(yīng)的現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)則或規(guī)定。

4? ? 電力系統(tǒng)設(shè)計

本船電力系統(tǒng)設(shè)計的重點是電站的設(shè)計，影響電站的主要因素是魚艙的制冷及其使用工況的確定。

本船魚艙制冷、冷藏及保冷的設(shè)計溫度和工作情況為：急凍魚艙的冷凍溫度為-23℃;捕獲的魚經(jīng)過急凍后放入冷藏魚艙的保冷溫度設(shè)定為-18℃;在作業(yè)工況下，急凍、冷藏魚艙的制冷由冷凍冷藏制冷裝置完成;回航工況下魚艙保冷則由一套LNG冷能利用系統(tǒng)完成，既節(jié)省能源又減少排放，實現(xiàn)綠色環(huán)保的目的。

綜上所述，本船的設(shè)計工況為：出航航行、回航航行、出港、進港、作業(yè)、停泊。經(jīng)過計算，各工況的參數(shù)如表1所示。

本船發(fā)電機組采用了方案一的配置方案，由3臺船用64 kW發(fā)電機組組成：當(dāng)LNG冷能利用系統(tǒng)正常工作時，進港、出港、出航、回航及停泊工況使用一臺發(fā)電機組，作業(yè)工況使用兩臺發(fā)電機組，其它發(fā)電機組作為備用;當(dāng)LNG冷凝器系統(tǒng)故障時，回航和作業(yè)工況使用兩臺發(fā)電機。該方案選用的船用64 kW單氣體燃料發(fā)電機組，是國內(nèi)研發(fā)的機型，因此該方案較好的結(jié)合了南海漁船研究項目關(guān)于高效節(jié)能設(shè)計應(yīng)用的主題，對推動LNG綠色能源在南海漁船中的推廣應(yīng)用起到了積極的作用。

在開展本項目的調(diào)研過程中，了解到漁民對經(jīng)濟性比較敏感，也不接受發(fā)電機組并車使用，制冷工況下的發(fā)電機組也不要求備用機組。針對這種情況，我們提供了方案二的配置形式供選擇：發(fā)電機組單臺運行，安全航行工況使用小發(fā)電機組，大發(fā)電機組作為備用機組，滿足安全航行發(fā)電機組配置使用要求。

5? ? ?照明系統(tǒng)設(shè)計

本船照明系統(tǒng)有幾個顯著的特點，設(shè)計時需加以考慮：

（1）選用適合低溫下使用的照明設(shè)備，如冷凍、冷藏魚艙處所;

（2）選用適合LNG危險區(qū)域使用的照明設(shè)備;

（3）選用適合低溫下使用的電纜，如冷凍、冷藏魚艙處所;

（4）作業(yè)理漁區(qū)域應(yīng)提供足夠的照度，滿足理漁工作的照明需求;

（5）救生艇筏旁的低壓應(yīng)急搜索燈基本為非防爆型，LNG排氣管、LNG加注口等危險區(qū)域可能對其布置產(chǎn)生影響，需避免布置在危險區(qū)域內(nèi)。

6? ? ?通信導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計

（1）LNG排氣管有一個半徑為5 m的球形危險區(qū)域，對無線電導(dǎo)航設(shè)備的天線布置可能造成一定的影響，在設(shè)計時應(yīng)先進行協(xié)調(diào)布置;

（2）通導(dǎo)設(shè)備按滿足法規(guī)要求的最低配置，盡量滿足漁民降低成本的要求。

7? ? ?安全探測和報警系統(tǒng)的設(shè)計

無論是本質(zhì)安全型機艙，還是加強安全型機艙，都需要配置可燃氣體探測裝置、火災(zāi)探測和報警系統(tǒng)，并需注意以下幾點：

（1）可燃氣體探測裝置與天然氣燃料各相關(guān)系統(tǒng)及設(shè)備的接口;

（2）可燃氣體探測裝置的布置以及防爆等級的確定;

（3）火災(zāi)探頭的布置以及防爆等級的選用。

8? ? ?供氣監(jiān)測、報警系統(tǒng)設(shè)計

該船的常規(guī)柴油動力系統(tǒng)的遙控、監(jiān)測、報警不作闡述;與LNG燃料相關(guān)的供氣系統(tǒng)的監(jiān)控、報警設(shè)計如下：

（1）氣體加注系統(tǒng)的監(jiān)控

應(yīng)在安全位置設(shè)置氣罐的溫度、壓力和液位的監(jiān)測設(shè)備，并設(shè)置高高液位報警和自動切斷功能;

（2）供氣系統(tǒng)的監(jiān)控

在駕駛室和LNG儲罐艙均設(shè)置LNG儲罐的壓力表、溫度表、液位表，在駕駛室設(shè)置高壓、低液位聲光報警裝置。LNG儲罐在達到高壓、低液位時，在駕駛室將發(fā)出聲光報警;高壓時壓力釋放閥自動打開，向大氣排放超壓LNG蒸發(fā)氣;LNG儲罐出口根部氣控切斷閥可在駕駛室進行遙控關(guān)閉。

（3）雙燃料主機的監(jiān)控、報警系統(tǒng)

雙燃料主機除了常規(guī)的主機監(jiān)控、報警項目外，增加了主機燃氣低壓、主機燃氣低溫、燃油泄漏報警等;

（4）單一氣體燃料主發(fā)電機組監(jiān)測、報警系統(tǒng)

在設(shè)計初期需要和灌裝廠協(xié)調(diào)好聯(lián)控點，預(yù)留安裝位置等。

9? ? 電纜

除冷藏、冷凍漁艙電纜采用耐低溫型電纜外，其余處所均選用常規(guī)船用電纜。

10? ? 接地要求

（1）船上的燃料加裝站和燃料供應(yīng)方之間，應(yīng)進行等電位連接;

（2）在氣體危險區(qū)域，電纜穿越甲板或艙壁時應(yīng)保持原有的氣密性;

（3）管路和儲氣罐與船體電氣接地;

（4）電氣接地措施應(yīng)包括有填料的管（含軟管）接頭;

（5）帶金屬外殼的電氣設(shè)備若安裝于焊接在船上的固定件上，應(yīng)選用接地跨接銅片或黃/ 綠線作接地線進行有效的防靜電接地;

（6）危險區(qū)域內(nèi)（含連接設(shè)備）的強電電纜，應(yīng)按要求進行防靜電接地（外護層兩端接地），額定電流大于20A的單芯電纜除外;弱電電纜按屏蔽性要求接地（外護層至少一端）;

（7）危險區(qū)域內(nèi)的金屬電纜管要求可靠接地，并保證整個系統(tǒng)的連續(xù)性;

（8）本質(zhì)安全型電路的電纜，要求選用帶有金屬屏蔽層加外護套，在敷設(shè)時需與非本質(zhì)安全電纜分開，用分開夾線板固定。

11? ?結(jié)束語

在某南海區(qū)域LNG雙燃料動力拖網(wǎng)漁船的設(shè)計研發(fā)過程中，了解并掌握了LNG船的設(shè)計特點，完成了各個系統(tǒng)的設(shè)計。該船于2019年12月29日作為國內(nèi)首艘新建遠洋LNG燃料動力漁船成功試航，其對推動南海漁船節(jié)能減排技術(shù)進步、提高南海漁船高效捕撈水平、維護我國海洋權(quán)益都具有十分重要的意義。同時，也為后續(xù)開展相關(guān)的LNG船舶設(shè)計提供了技術(shù)支撐。