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船舶電気装備技術講座 〔電気艤装設計編〕 (中級)

 事業名 船舶の電気装備に関する技術指導等
 団体名 日本船舶電装協会 注目度注目度5


2.2 電源装置
 主電源の種類は、とくに動力装置に可変速のものがある場合、直流が有利であるが、一般には交流を採用する方が経済的であり、機器の保守も容易である。
 また、電圧は発電機容量が300kVA以上となれば、動力装置にはAC440Vを採用する方が経済的に有利である。
 電源装置は、一般には原動機としてタービンやディーゼル機関が使用され、場合によっては主機関が原動機とされることもある。
 また船舶設備規程によれば外洋航行船、内航ロールオン・ロールオフ旅客船及び国際航海に従事する総トン数500トン以上の漁船には非常電源として蓄電池又は非常発電機を設けなければならない。
(説明)
 外洋航行船とは次の船舶をいう。
(1)国際航海に従事する旅客船
(2)国際航海に従事しない旅客船であって遠洋区域又は近海区域を航行区域とするもの
(3)国際航海に従事する総トン数500トン以上の非旅客船(漁船を除く。)
(4)国際航海に従事しない総トン数500トン以上の非旅客船であって遠洋区域又は近海区域を航行区域とするもの
 内航ロールオン・ロールオフ旅客船
 国際航海に従事しないロールオン・ロルオフ旅客船(注)であって沿海区域又は平水区域を航行区域とする総トン数1,000トン以上のものをいう。
(注)ロールオン・ロールオフ旅客船
 ロールオン・ロールオフ貨物区域(貨物を通常水平方向に積卸しすることができる貨物区域であって、船舶の全長又は全長の相当の部分にわたって区画されることのないものをいう。)又は車両区域を有する旅客船をいう。
 
2.2.1 発電機
(1)発電機の形式
 最近の船用交流発電機は、自励式又は、ブラシレス方式がほとんどで、直流発電機を励磁機として直結しているものは採用されていない。交流発電機は静止励磁装置を発電機本体の上部に搭載したものが多く、設置場所の節約と冷却風の採り入れを励磁装置を通して、強制冷却することにより部品の小形化を図るなどそのメリットは多い。大容量発電機は、本体を全閉形とし、上部に空気冷却器を搭載し、海水又は清水で冷却した空気を循環させる方式をとる。
 空気冷却器は管の破損に対して冷却水が機器内部に侵入しないように管を二重にするなどの安全対策が必要である。
 回転子は、突極形に比べて円筒形の採用が増加しつつある。円筒形はタービン発電機のように高速機に適し、遠心力に対して高い耐久性をもつ。また制動巻線が回転子周辺に均一に分布させられるので波形も良好なものが得られる。一方残留電圧による誘起電圧の自立確立に難点がある場合は、初期励磁用回路を備えておくことが望ましい。
 直流機は、蓄電池充電用には分巻発電機が適しているが、一般には複巻発電機を採用し、負荷変動による電圧の変動を少なくするようにすべきである。
(2)発電機の容量と台数
 発電機及び原動機は、定格をこえないで、定格出力の約10%の余裕を保って運転されるのが一般的に効率がよいといえる。
 発電機の容量と台数を選定する場合には、電力調査表に基づき、各負荷時の需要電力や負荷変動の程度を充分に考慮しなければならない。
 例えば表2.2のディーゼル貨物船の場合には航海中、出入港中、荷役中の需要電力の間に大きな差がないので360kWの発電機を2台装備し、それぞれの状態において1台運転し、1台を予備としている。
 また表3の漁船の場合には、航海中(帰港)、出入港中の需要電力はほぼ等しいが、操業中の電力はそれらの約3倍となっており、航海中(往航)の電力は約4分の1となっている。この様な各状態における需要電力に見合う発電機の容量及び台数とするために需要電力の最大となる操業中は同容量の発電機2台を並行運転し、航海中(帰港)、出入港中はそれら2台のうちの1台を運転することとして80kWの発電機を2台装備している。
 一方航海中(往航)の電力は他の状態に比べて非常に小さいため往航専用の14kW主機駆動発電機を装備している。
 (1)外洋航行船、(2)外洋航行船以外の旅客船(係留船を除く)、(3)係留船(管海官庁が当該係留船の係留の態様を考慮して必要と認められるものに限る)、(4)国際航海に従事する総トン数500トン以上の漁船及び(1)、(2)、(4)以外の機関区域無人化船には少なくとも2台の発電機(1台は予備)を装備し、航海中に1台の発電機に故障が生じても、予備発電機を運転して、船の推進、人命の安全及び最低限の快適な居住状態を確保するに必要な電気設備を運転できるようにその容量を選定する必要がある。
 最近では、原動機に高過給機関が採用される場合が多くなっているので、船内での最大瞬時投入電力を充分に調査し、負荷に適した機関の形式を選定する必要がある。
 また、省エネルギー及び省力化のために主機を動力源とした発電機が採用されることが多くなってきたが、船舶設備規程では、外洋航行船の主電源を構成する発電設備は、主機又はその軸系の回転数及び回転方向にかかわらず給電することが出来るものでなければならないと規定している。更に、船舶検査心得で、主電源を主機により駆動する場合には、当該主電源は、びょう泊、出入港及び低速時を含むいかなる場合にも給電できるもので、下記(a)〜(c)のいずれかに該当する場合を原則としている。
 なお、(a)及び(c)の場合には他の主発電装置を使用することなく主機を始動できることとしている。
 また、外洋航行船以外の旅客船及び機関区域無人化船には上記船舶検査心得を準用することとしている。
(a)定速制御されるCPP用の主機により駆動されるもの。
 
 
(b)バックアップ用の補助機関を有するもの
 
 
(c)ボイラーの追いだき装置を備える排ガスターボ発電機
 







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