“鑫田8”輪加裝主機軸帶發電機的探討

龐正君

摘 要：在國內航行的各類海船上，主機軸帶發電機的安裝和使用隨處可見。然而這些船舶主機軸帶發電機的安裝使用并不一定都合乎船舶檢驗法規、規范的要求，由此不僅造成了船舶與船檢證書登記證不一致的后果，同時也給船舶安全航行帶來了隱患。目前，船舶因私自加裝使用主機軸帶發電機而被海事部門滯留的情況時有發生，故而如何將船舶主機軸帶發電機的安裝和使用引向規范化，滿足船檢法規的要求成為一個新的課題。現主要通過對“鑫田8”輪加裝主機軸帶發電機檢驗發證過程的分析，探討如何規范5 000噸級貨船加裝和使用主機軸帶發電機。

關鍵詞：船舶;5 000噸級;主機軸帶發電機;“鑫田8”

0? ? 引言

船舶主機軸帶發電機由于其經濟性和優越性，越來越得到船方的青睞，尤其是在航運市場不景氣的現在，越來越多的船舶加裝了主機軸帶發電機，以謀求經濟利益。在國內航行的5 000噸級船舶上，主機軸帶發電機的安裝和使用尤其普遍。然而這些主機軸帶發電機的安裝和使用情況各異，大部分并不滿足船檢相關法規和規范的要求，由此給船舶航行帶來了安全隱患，同時這些軸帶發電機也極易發生故障。近年來，不規范安裝和使用軸帶發電機而導致的事故逐年增長，越來越多的船舶也因私自加裝軸帶發電機而被海事部門滯留。

筆者在以往的船舶檢驗工作實踐中，每當發現船舶私自加裝軸帶發電機時，均要求船方將私自加裝的軸帶發電機拆除，之后方可簽發船舶檢驗證書。然而，不少船東在領取船舶檢驗證書之后，又選擇恢復軸帶發電機的安裝和使用。船檢部門每年只對船舶進行一次檢驗，對于這種拆除軸帶發電機后又恢復安裝的船舶難以監管、缺乏約束。船東將軸帶發電機拆了又恢復安裝，不僅耗費時間和人力、物力，同時也給船舶帶來許多不可控的安全隱患。因此，面對著船方使用軸帶發電機的迫切需求，如何將軸帶發電機的安裝和使用引向規范化，使其符合船檢相關法規和規范要求，成為船檢部門亟需解決的一個難題。

1? ? 軸帶發電機的原理

軸帶發電機不是新事物，最初是由汽車發電機移植而來，在20世紀50年代便開始裝船使用，70年代中東石油危機后得到了迅猛發展。其主要原理是在船舶航線較長、船舶速度相對穩定時，通過在主機前端或者后端加裝一臺發電機，充分利用主機10%～15%的功率儲備余量來發電，供船舶航行期間使用。

2? ? 軸帶發電機的優點

船舶主機軸帶發電機有著許多優點，首先是發電成本低，相比較柴油發電機組燃燒輕油發電，軸帶發電機可以使用重油，發電成本得以降低;其次是使用軸帶發電時一般不同時使用柴油發電機，以降低機艙噪聲，減少熱源，改善機艙工作環境;最后是航行時使用軸帶發電機，使得進出港或者應急狀態時才需要使用柴油發電機，可以減少輕油和滑油的消耗，降低維修保養費用。

3? ? 目前軸帶發電機的安裝和使用情況

目前航行于國內的5 000噸級海船大多屬于定距槳船舶，所加裝的主機軸帶發電機一般都是設置在主機前端自由端，通過增速齒輪箱和短軸與主機前端連接，通過主機帶動發電機，實現發電供船舶使用。

然而船舶主機的轉速和轉向并非一直不變，如何發出頻率和電壓相對穩定的交流電，是軸帶發電機所必須解決的問題。在電壓控制方面，大多數的船舶采取以下兩種方式：一種是使用普通發電機，利用軸帶發電機中的自動電壓調節器（以下簡稱AVR）來調節勵磁電壓大小，實現控制電壓的穩定。這種方式的軸帶發電機系統，一般是軸帶發電機發出電之后，直接輸送主匯流排，供電網使用。這種軸帶發電機系統的使用有著比較大的局限性，首先軸帶發電機自帶的AVR對電壓調整的范圍有限，使用軸帶發電機的條件就顯得很苛刻;其次是較小的AVR調節范圍，也必定造成電網中感性負載的使用限制，當感性負載消耗的無功功率超出了AVR的控制范圍，就會導致電網電壓急速下降，造成電網跳電。另一種電壓控制的方式是使用專用軸帶發電機，其能在發電機轉子轉速保持在一定范圍內時輸出電壓穩定的交流電，例如富康科技的HW4Z系列船用軸帶發電機，能在發電機轉子轉速1 350～1 800 r/min范圍，實現電壓穩定的交流電輸出。假設使用的增速齒輪箱增速比為4.1：1，則可計算得主機相應的轉速范圍為329.3～439 r/min，使用專用的軸帶發電機可以發出電壓穩定的交流電。還有一種電壓控制方式，是專用的軸帶發電機配合電腦穩壓箱使用。電腦穩壓箱就相當于一個外置的AVR，通過這種方式可以實現發電機在1 000～2 200 r/min轉速范圍發出穩定的交流電。但是這種方式的軸帶發電機系統容量較小，對于一艘5 000噸級船舶，航行時使用50 kW以下，50 kW的容量，是明顯不足的。

相對于軸帶發電機的電壓控制來說，大多數國內航行海船安裝的軸帶發電機在解決頻率穩定性問題方面顯得辦法不多，缺乏對頻率的有效控制。以某一船舶為例，主機功率1 765 kW，額定轉速525 r/min，齒輪箱的增速比為4.1：1，根據《國內航行海船建造規范》（2018）及其修改通報，一般交流設備能承受±5%的穩態頻率波動，也就是在47.5～52.5 Hz的頻率范圍內交流設備才能正常使用。根據公式f=N×I×P/60（其中N為主機轉速，I為齒輪箱增速比，P為極對數）計算，只有主機轉速在347.5～384.1 r/min時才能滿足頻率的要求。這種要求相當苛刻，軸帶發電機只有在主機維護完成的初期以及航速相當穩定的情況下才能使用，極大地限制了軸帶發電機的使用時間，而且在使用的時候，對電動機這一類用電設備的使用限制比較多，長期使用不滿足頻率要求的交流電，用電的電動機轉速不夠，會對用電設備造成不可逆的損壞。

從上面的情況來看，目前國內航行的大多數海船的軸帶發電機，均不能滿足法規和規范的要求。首先從程序上來看，這些設備都屬于私自加裝的設備，并未向船檢部門申請。其次從性能來看，這樣的軸帶發電機也不符合法規和規范的要求。從頻率上來看，一方面，目前加裝的大多數軸帶發電機難以控制頻率的波動，穩態頻率波動難以控制在±5%的范圍，瞬態頻率波動難以控制在±10%的范圍。另一方面，絕大部分的5 000噸級國內航行海船主發電機均不能自動啟動，《國內航行海船建造規范》（2018）及其修改通報中規定，主推進裝置驅動的發電機或發電機系統，不作為主電源組成部分的，當穩態頻率波動超過±5.5%、瞬態頻率波動超過±11%的時候，應配備一臺能自動啟動的發電機。顯然私自加裝的軸帶發電機并不能夠滿足規范的要求。最后從使用的設備來看，私自加裝的設備大多未持有船用產品證書，保證不了這些設備在復雜海況下的正常使用，也會給船舶電網帶來不可估量的安全隱患。筆者曾不止一次發現有船舶使用的發電機并不是經過船檢產品檢驗的軸帶發電機，只是普通的船用發電機，有些甚至連船用發電機都不是，只是一般的陸用發電機，有些船舶甚至有舊設備裝船使用的情況。