GB/T 13030-2009 船舶电力推进系统技术条件

　　ICS 47 . 020 . 60 U 60

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 13030—2009代替 GB/T 13030—1991

　　船舶电力推进系统技术条件

　　Specification forelectricpropulsion plantofship

　　2009-03-09 发布 2009-1 1-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 13030—2009

　　前 言

　　本标准代替 GB/T 13030—1991《船舶电力推进系统技术条件》。

　　本标准与 GB/T 13030—1991 相比，主要技术内容有如下变化：

　　— 在按原动机分类中增加了燃气轮机;

　　— 在额定电压中增加了直流 1 000 V 、交流 3 300 V 、6 600 V 、11 000 V 、15 000 V 等电压等级，取消了直流 600 V这一电压等级;

　　— 在设备的工作条件中，补充了关于振动和冲击 、电压和频率波动 、谐波成分等方面的要求;

　　— 增加了供电的一般要求;

　　— 在对原动机的一般要求中，增加了采用高增压四冲程柴油机作为原动机时，允许分级突加负载的规定;对原动机的超速保护 、过载能力进一步明确要求;

　　— 对电机允许温升依据 GB/T 7060 进行了修订;

　　— 增加了半导体变流器的技术要求应符合 GB/T 14548 的规定;

　　— 增加了电机的一般要求;

　　— 将原标准中控制台的设置 、控制装置的操作 、控制装置的联锁等内容归入了新增的控制系统条目，并在控制系统中新增了一般要求 、电站控制 、推进控制等方面的要求;

　　— 对电缆和接线的技术要求引用标准增加了 GB/T 17755 ;

　　— 在主回路和控制回路中补充了在半导体变流器或在调节和控制系统中出现故障后，仍能保持有限的推进能力的要求;

　　— 在系统保护中对吸收再生能量 、励磁电路的保护要求进行了补充;

　　— 增加了对交流高压电气装置的特殊要求;

　　— 增加了对吊舱式推进系统的特殊要求;

　　— 对系泊和航行试验项目进行了重新修订，并新增加了测量船舶推进电网和 日用电网的谐波情况的要求 。

　　本标准由中国船舶重工集团公司提出 。

　　本标准由全国船用机械标准化技术委员会柴油机分技术委员会归 口 。

　　本标准起草单位：中国船舶重工集团公司第七 ○四研究所 。

　　本标准主要起草人：王硕丰 、赵跃平 、杨平西 、顾洪俭 、杨益 。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 13030—1991 。

　　Ⅰ

　　GB/T 13030—2009

　　船舶电力推进系统技术条件

　　1 范围

　　本标准规定了船舶电力推进系统(以下简称推进系统)的分类 、技术和试验要求 。

　　本标准适用于推进系统主要机械和设备的设计 、制造和试验 。

　　本标准不适用于侧推进装置以及所有由辅助电站和蓄电池供电的推进机械和设备 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 2423 . 4—2008 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Db：交变湿热(12 h+ 12 h 循 环)[GB/T 2423 . 4—2008 , IEC 60068-2-30 : 2005 , Environmental testing—Part 2-30 : Tests— Test Db: Damp heat , cyclic (12 h+12 h cycle), IDT]

　　GB/T 2423 . 10—2008 电工电 子 产 品 环 境 试 验 第 2 部 分：试 验 方 法 试 验 Fc：振 动(正 弦) (GB/T 2423 . 10—2008 , IEC 60068-2-6:1995 , IDT)

　　GB/T 4207 固 体 绝 缘 材 料 在 潮湿 条 件 下 相 比 电 痕 化 指 数 和 耐 电 痕 化 指 数 的 测 定 方 法(GB/T 4207—2003 , IEC 60112:1979 , IDT)

　　GB/T 7060 船用旋转电机基本技术要求

　　GB/T 9331 船舶电气装置 额定电压 1 kV 和 3 kV 挤包绝缘非径向电场单芯和多芯电力电缆(GB/T 9331—2008 , IEC 60092-353:1995 , IDT)

　　GB/T 13031 电压为 1 kV 以上至 11 kV 的船舶交流电力系统

　　GB/T 13032 船用柴油发电机组通用技术条件

　　GB/T 14548 船用半导体变流器通用技术条件

　　GB/T 17755 额定电压 6 kV 、10 kV及 15 kV挤包绝缘单芯和三芯船用电力电缆(GB/T 17755 — 1999 , eqv IEC 60092-354:1994)

　　钢质海船入级规范 中国船级社 2006 年版

　　IEC 60092-503 电压大于 1 kV 至小于或等于 15 kV 的交流供电系统

　　3 分类 、组成及电源参数

　　3 . 1 分类

　　船舶电力推进系统主要有以下分类方式：

　　a) 按原动机类型分：柴油机 、汽轮机 、燃气轮机;

　　b) 按电流种类分：交流 、直流 、交直流 。

　　3 . 2 组成

　　推进系统主要由原动机 、发电机 、变流器 、励磁装置 、电动机 、开关控制设备 、监控系统等设备组成 。

　　3 . 3 电源参数

　　3 . 3 . 1 额定电压：直流 115 V 、230 V 、460 V 、800 V 、1 000 V 。

　　交流 400 V 、450 V 、600 V 、690 V 、3 150 V 、3 300 V 、6 300 V 、6 600 V 、10 500 V 、

　　11 000 V 、15 000 V 。

　　3 . 3 . 2 额定频率：交流 50 Hz、60 Hz 。

　　1

　　GB/T 13030—2009

　　4 技术要求

　　4 . 1 环境条件

　　4 . 1 . 1 总则

　　推进系统应能在 4 . 1 . 2 ~ 4 . 1 . 9 规定的环境条件下正常工作 。

　　4 . 1 . 2 环境空气温度和初级冷却水温度按表 1 , 但适用于电子设备的环境空气温度的上限为 55 ℃ 。

　　表 1 温度要求

　　介质

　　部 位

　　温度/℃

　　无限航区

　　除热带海区以外的有限航区

　　空气

　　围蔽处所内

　　0 ~ +45

　　0 ~ +40

　　温度超过 45 ℃(或 40 ℃) 或低于 0 ℃的处所内

　　按这些处所的温度

　　按这些处所的温度

　　开敞甲板

　　- 25 ~ +45

　　- 25 ~ +40

　　水

　　—

　　32

　　25

　　4 . 1 . 3 空气相对湿度，在温度不高于 45 ℃时为 95%;温度高于 45 ℃时为 70%,并有凝露 。

　　4 . 1 . 4 倾斜和摇摆按表 2 。

　　表 2 倾斜和摇摆

　　设 备

　　横倾

　　横摇

　　纵倾

　　纵摇

　　开关设备 、电器及电子设备

　　22 . 5 °

　　22 . 5 °

　　10 °

　　10 °

　　上列以外的设备 、组件

　　15 °

　　22 . 5 °

　　5 °

　　7 . 5 °

　　4 . 1 . 5 开关和电子设备在倾斜至 45 °情况下，不应有误动作和出现功能变化 。

　　4 . 1 . 6 空气中有盐雾(内河船舶除外)、油雾和霉菌 。

　　4 . 1 . 7 船舶正常营运中所产生的振动和冲击 。

　　4 . 1 . 8 电气设备应能在表 3 规定的电压和频率偏离额定值的波动情况下(在设备的输入端测量)可靠工作 。

　　表 3 电压和频率波动

　　设 备

　　参 数

　　稳态/%

　　瞬态

　　%

　　恢复时间/s

　　一般交流设备

　　电压

　　+ 6 ~ - 10

　　± 20

　　1 . 5

　　频率

　　± 5

　　± 10

　　5

　　由直流发电机 供 电 或 经 整 流 器 供电的直流设备

　　电压

　　± 10

　　—

　　—

　　电压周期性波动

　　5

　　—

　　—

　　纹波电压

　　10

　　—

　　—

　　由蓄电池供电的设备：

　　充电期间接于蓄电池者a

　　充电期间不接于蓄电池者

　　电压

　　电压

　　+30 ~ - 25

　　+20 ~ - 25

　　—

　　—

　　a 应对由充/放电特性决定的不同的电压波动予以考虑，包括充电设备的纹波电压 。

　　4 . 1 . 9 推进电网总的电压谐波成分一般应不大于 10% 。 由 日用电网供电的交流电气设备应能在供电电源总的电压谐波成分不大于 5%的情况下正常工作 。

　　2

　　GB/T 13030—2009

　　4 . 2 转矩和临界转速

　　4 . 2 . 1 推进电动机应具有足够的正常转矩，以能在船舶最大营运航速航行情况下，在合理的时间内使船舶停止或后退 。

　　4 . 2 . 2 交流推进系统应有足够的转矩余量，以便能在恶劣天气下航行或多螺旋桨船舶转向情况下，电机不致失步 。

　　4 . 2 . 3 在正常工作转速下，原动机 、发电机 、轴系和螺旋桨不应观察到有害的扭转振动 。

　　4 . 3 润滑

　　在整个转速范围内，包括最低速以及两个旋转方向，推进电动机 、齿轮和轴系的轴承，均应保持有效的润滑 。

　　在可预计的油温下，不论是由电动机或是螺旋桨所引起的缓慢转速情况下，不应导致上述轴和轴承损坏 。

　　4 . 4 供电的一般要求

　　4 . 4 . 1 推进系统的电源可以由专供推进用的发电机组供电，也可以由能向推进和 日常负载供电的公共电站供电 。

　　4 . 4 . 2 公共电站应满足下列要求：

　　a) 电站的控制系统应保证在推进和 日用负载之间安全地分配电力，如必要，可以卸掉非重要负载和(或)降低推进功率;

　　b) 在一台发电机组不工作时，剩余的机组应能向所有的重要设备和船舶的常用设备供电，同时应维持有效的推进;

　　c) 如正常情况由两台或两台以上发电机组并联供电，当一台发电机组突然断电时，运行中的剩余机组应足以保证重要设备的不间断运行和有效的推进 。

　　4 . 5 对原动机的一般要求

　　4 . 5 . 1 原动机与发电机应安装在同一公共底座上，两者轴线的同轴度应控制在一定的范围内，以保证机组在台架试验时的振动烈度 。

　　注：如果原动机功率较大，公共底座的设计 、安装有困难，而对在船体上直接安装，工艺上有保证时，允许直接装船 。

　　4 . 5 . 2 原动机调速系统在发电机需要并联运行的情况下，应能在整个运行转速范围内保持稳定运行，且满足如下要求：

　　a) 原动机的稳态调速率应不大于 5% ;

　　b) 原动机在突卸 100%额 定 功 率 和 空 载 下 突 加 50%额 定 负 载，其 瞬 态 调 速 率 绝 对 值 应 不 超 过10%,稳定时间不大于 5 s,对采用高增压四冲程柴油机作为原动机时可按照 GB/T 13032 的规定，允许多于二次的加载方式进行突加加载;

　　c) 在空载到 110%额定负载范围内任何稳定负载下的转速波动率应不超过相应负载平均转速的±0 . 5% ;

　　d) 调速系统的不灵敏度应不大于 0 . 5%额定转速;

　　e) 并联运行机组的调速器应具有改变的可调机构，以能使其稳态调速率调到基本一致，调速特性的非线形度应不超过稳态调速率的 20% 。

　　4 . 5 . 3 调速器应设机旁手控和遥控转速的调节机构和调速手柄，转速调节的速度应具有足够的平稳性和一定的快速性 。转速调节范围为最低稳定转速至 105%额定转速 。

　　4 . 5 . 4 原动机应设有超速保护装置，其整定值应大于产生再生功率时可能产生的最高转速，但最大整定值不超过 115%额定转速 。

　　4 . 5 . 5 原动机应 具 有 110%额 定 功 率 运 转 的 能 力 。 发 电 机 组 应 具 有 额 定 功 率 因 数 下 12 h 内 承 受110%额定功率连续运行 1 h 的过载能力 。

　　3

　　GB/T 13030—2009

　　4 . 5 . 6 原动机的额定功率连同其过载能力和加载特性应满足机动操纵和恶劣环境条件下电气设备运行工况瞬态变化所需的功率 。

　　4 . 5 . 7 在船舶全速前进情况下，进行螺旋桨从全速前进至全速后退的机动操纵过程中，原动机应能吸收一部分再生功率，以不导致超速保护装置动作而停机 。

　　4 . 5 . 8 柴油机与发电机成套以后扭转振动应符合 GB/T 13032 的要求 。

　　4 . 6 电机及半导体变流器的温度和通风

　　4 . 6 . 1 电机或滑差离合器自身带有风扇时，应能在额定转矩 、额定电流 、额定励磁或类似工况下，以低于额定转速的低转速下运转，其温升在 45 ℃环境条件下不超过表 4 的规定 。 当环境温度高于 45 ℃时，则其温升限值应较表 4 规定值减去实际环境温度与 45 ℃之差值;当环境温度低于 45 ℃时，则其温升限值可较表 4 规定值增加实际环境温度与 45 ℃之差值，但此增加值不应大于 15 K 。

　　4 . 6 . 2 当电机采用强迫通风时，应在电机外面设有测温装置和远距离声响报警器，以对电机的冷却空气温度进行连续监视 。 当电机发生通风故障的情况下，电机仍能以有限功率运行 。

　　4 . 6 . 3 对于采用热交换器以封闭回路方式进行冷却的电机或半导体变流器 。应对其一次和二次冷却剂的流量或压力进行监视，也可以采用温度监视附带报警器代替这种流量或压力监视 。必要时应考虑设置检测电机或半导体变流器冷却液泄漏并进行报警的设备 。

　　4 . 6 . 4 如果半导体变流器装有强迫通风，则冷却系统应装置监视设备，冷却系统发生故障时，应能发出报警或自动减小电流，并且仍能以有限功率运行 。报警信号可由冷却剂流量或风扇电源或二极管和功率器件的温度产生 。

　　表 4 电机允许温升 单位为开尔文

　　项号

　　电机的部件

　　绝缘等级

　　E

　　B

　　F

　　H

　　温度计法

　　电阻法

　　检温计法

　　温度计法

　　电阻法

　　检温计法

　　温度计法

　　电阻法

　　检温计法

　　温度计法

　　电阻法

　　检温计法

　　1

　　a) 功 率 在 5 000 kW(或 kVA) 及以上电机的交流绕组

　　—

　　—

　　—

　　—

　　75

　　80a

　　—

　　95

　　95 a

　　—

　　115

　　120a

　　b) 功率 大 于 200 kW(或 kVA) 但小于 5 000 kW(或 kVA) 电 机的交流绕组

　　70

　　85 a

　　100a

　　c) 功 率 为 200 kW(或 kVA) 及 以下电 机 的 交 流 绕 组，但 本 项 的

　　d) 和 e) 除外b

　　—

　　—

　　—

　　d) 功 率 小 于 600 W(或 VA) 电 机的交流绕组b

　　80

　　100

　　120

　　e) 不带风 扇 自 冷 式 (IC40) 电 机 的交流绕组或囊封式绕组b

　　2

　　有换向器的电枢绕组

　　60

　　70

　　—

　　65

　　75

　　—

　　80

　　100

　　—

　　100

　　120

　　—

　　3

　　用直流励磁 的 交 流 和 直 流 电 机 的 磁场绕组，但第 4 项除外

　　4

　　a) 用直流 励 磁 绕 组 嵌 入 槽 中 的 圆柱形转子 同 步 发 电 机 的 磁 场 绕组，但同步感应电动机除外

　　—

　　—

　　—

　　—

　　85

　　—

　　—

　　105

　　—

　　—

　　130

　　—

　　b) 多层的直流电机静止磁场绕组

　　60

　　70

　　65

　　75

　　85

　　80

　　100

　　105

　　100

　　120

　　4

　　GB/T 13030—2009

　　表 4(续) 单位为开尔文

　　项号

　　电机的部件

　　绝缘等级

　　E

　　B

　　F

　　H

　　温度计法

　　电阻法

　　检温计法

　　温度计法

　　电阻法

　　检温计法

　　温度计法

　　电阻法

　　检温计法

　　温度计法

　　电阻法

　　检温计法

　　4