南海海域LNG燃料动力拖网渔船的电气设计

戴小丹

摘    要：本文介绍了南海海域某LNG燃料动力拖网渔船电气电力系统、照明系统、通信和导航系统、安全探测和报警系统、LNG燃料动力遥控监测和报警系统，以及电缆、接地等的设计特点。LNG燃料动力拖网渔船的设计开发，将加速LNG燃料在渔船上的推广应用。

关键词：LNG燃料动力;渔船;电气设计

中图分类号：U674.5                                文献标识码：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

长期以来，国家对渔船研发投入不足。尽管我国是世界造船大国，并在向造船强国迈进，但是船舶工业新技术、新工艺基本上尚未能惠及海洋渔船。

LNG双燃料动力拖网渔船项目，旨在通过开展LNG燃料拖网渔船的船型、动力系统、节能、防爆、电站配置等方面的研究，开发出适合在我国南海海域进行渔业捕捞的安全、高效、节能型示范船。

下面介绍某南海海域LNG双燃料动力拖网渔船电气设计的主要特点。

2     船舶概述

某南海海域LNG 双燃料动力拖网渔船建造项目，是工信部南海渔船高效节能设计应用研究的重要组成部分。该船为采用液化天然气（ LNG）作为新型低碳燃料的高效节能拖网渔船。LNG具有易燃、易爆、静电荷积聚、易扩散等特点，对电气系统设计及设备选型提出了很高的要求，满足安全、可靠、经济性要求是本船设计的重要内容。

本船为钢质拖网渔船，远海航区，用于南海海域进行拖网作业，渔获保鲜方式为急冻冷藏。

本船设置一个约60.00 m3的LNG 储罐、 两套LNG 气化器及两个缓冲罐;鱼舱舱容约220.00 m3、活鱼舱舱容约110.00 m3、速冻间舱容约32.00 m3。

本船机舱形式为本质安全型，罐舱为安全区域，气罐、气罐连接处所、管路包括环围导管亦为危险区域。

3     设计规范、法规

本船设计参照的主要规范、法规如下：

（1）现行渔业船舶相关的规范、法规;

（2）液化天然气（LNG）相关的规范、法规：《天然气燃料动力船舶规范》（2017）;《天然气燃料动力船舶法定检验暂行规则》;《液货船危险区域划分和电气配备指南》（2010）等;

（3）其它相应的现行规范、规则或规定。

4    电力系统设计

本船电力系统设计的重点是电站的设计，影响电站的主要因素是鱼舱的制冷及其使用工况的确定。

本船鱼舱制冷、冷藏及保冷的设计温度和工作情况为：急冻鱼舱的冷冻温度为-23℃;捕获的鱼经过急冻后放入冷藏鱼舱的保冷温度设定为-18℃;在作业工况下，急冻、冷藏鱼舱的制冷由冷冻冷藏制冷装置完成;回航工况下鱼舱保冷则由一套LNG冷能利用系统完成，既节省能源又减少排放，实现绿色环保的目的。

综上所述，本船的设计工况为：出航航行、回航航行、出港、进港、作业、停泊。经过计算，各工况的参数如表1所示。

本船发电机组采用了方案一的配置方案，由3台船用64 kW发电机组组成：当LNG冷能利用系统正常工作时，进港、出港、出航、回航及停泊工况使用一台发电机组，作业工况使用两台发电机组，其它发电机组作为备用;当LNG冷凝器系统故障时，回航和作业工况使用两台发电机。该方案选用的船用64 kW单气体燃料发电机组，是国内研发的机型，因此该方案较好的结合了南海渔船研究項目关于高效节能设计应用的主题，对推动LNG绿色能源在南海渔船中的推广应用起到了积极的作用。

在开展本项目的调研过程中，了解到渔民对经济性比较敏感，也不接受发电机组并车使用，制冷工况下的发电机组也不要求备用机组。针对这种情况，我们提供了方案二的配置形式供选择：发电机组单台运行，安全航行工况使用小发电机组，大发电机组作为备用机组，满足安全航行发电机组配置使用要求。

5     照明系统设计

本船照明系统有几个显著的特点，设计时需加以考虑：

（1）选用适合低温下使用的照明设备，如冷冻、冷藏鱼舱处所;

（2）选用适合LNG危险区域使用的照明设备;

（3）选用适合低温下使用的电缆，如冷冻、冷藏鱼舱处所;

（4）作业理渔区域应提供足够的照度，满足理渔工作的照明需求;

（5）救生艇筏旁的低压应急搜索灯基本为非防爆型，LNG排气管、LNG加注口等危险区域可能对其布置产生影响，需避免布置在危险区域内。

6     通信导航系统设计

（1）LNG排气管有一个半径为5 m的球形危险区域，对无线电导航设备的天线布置可能造成一定的影响，在设计时应先进行协调布置;

（2）通导设备按满足法规要求的最低配置，尽量满足渔民降低成本的要求。

7     安全探测和报警系统的设计

无论是本质安全型机舱，还是加强安全型机舱，都需要配置可燃气体探测装置、火灾探测和报警系统，并需注意以下几点：

（1）可燃气体探测装置与天然气燃料各相关系统及设备的接口;

（2）可燃气体探测装置的布置以及防爆等级的确定;

（3）火灾探头的布置以及防爆等级的选用。

8     供气监测、报警系统设计

该船的常规柴油动力系统的遥控、监测、报警不作阐述;与LNG燃料相关的供气系统的监控、报警设计如下：

（1）气体加注系统的监控

应在安全位置设置气罐的温度、压力和液位的监测设备，并设置高高液位报警和自动切断功能;

（2）供气系统的监控

在驾驶室和LNG储罐舱均设置LNG储罐的压力表、温度表、液位表，在驾驶室设置高压、低液位声光报警装置。LNG储罐在达到高压、低液位时，在驾驶室将发出声光报警;高压时压力释放阀自动打开，向大气排放超压LNG蒸发气;LNG储罐出口根部气控切断阀可在驾驶室进行遥控关闭。

（3）双燃料主机的监控、报警系統

双燃料主机除了常规的主机监控、报警项目外，增加了主机燃气低压、主机燃气低温、燃油泄漏报警等;

（4）单一气体燃料主发电机组监测、报警系统

在设计初期需要和灌装厂协调好联控点，预留安装位置等。

9    电缆

除冷藏、冷冻渔舱电缆采用耐低温型电缆外，其余处所均选用常规船用电缆。

10    接地要求

（1）船上的燃料加装站和燃料供应方之间，应进行等电位连接;

（2）在气体危险区域，电缆穿越甲板或舱壁时应保持原有的气密性;

（3）管路和储气罐与船体电气接地;

（4）电气接地措施应包括有填料的管（含软管）接头;

（5）带金属外壳的电气设备若安装于焊接在船上的固定件上，应选用接地跨接铜片或黄/ 绿线作接地线进行有效的防静电接地;

（6）危险区域内（含连接设备）的强电电缆，应按要求进行防静电接地（外护层两端接地），额定电流大于20A的单芯电缆除外;弱电电缆按屏蔽性要求接地（外护层至少一端）;

（7）危险区域内的金属电缆管要求可靠接地，并保证整个系统的连续性;

（8）本质安全型电路的电缆，要求选用带有金属屏蔽层加外护套，在敷设时需与非本质安全电缆分开，用分开夹线板固定。

11   结束语

在某南海区域LNG双燃料动力拖网渔船的设计研发过程中，了解并掌握了LNG船的设计特点，完成了各个系统的设计。该船于2019年12月29日作为国内首艘新建远洋LNG燃料动力渔船成功试航，其对推动南海渔船节能减排技术进步、提高南海渔船高效捕捞水平、维护我国海洋权益都具有十分重要的意义。同时，也为后续开展相关的LNG船舶设计提供了技术支撑。