船舶電站課程設計報告

1、摘要船舶電網由主配電網和應急配電網組成,主配電網由NO.1、NO.2和軸帶發(fā)電機供電,應急配電網由應急配電網直接供電,主配電網和應急配電網之間靠聯(lián)絡開關連接,船舶電網正常情況下由主配電網供電,當一臺電機輸出不夠需要并聯(lián)其他電機,船舶同步發(fā)電機組間的并車應滿足一定的并車條件,同步發(fā)電機理想并車條件應為同步發(fā)電機與待并電網的電壓一致,同步發(fā)電機與待并電網的頻率一致,同步發(fā)電機與待并電網的相位一致,只有在此情況下,待并機組與電網間不會產生沖擊電流,這是并車的理想情況。當主電網失電后經過一段時間,聯(lián)絡開關斷開,應急電機啟動供電,應急照明分為大應急照明和小應急照明,大應急照明由應急電機供電,小應急照明由

2、蓄電池供電,當船舶靠岸或者進入船塢修船時,需要用到陸地上的電源,即接用岸電,接通岸電時,一般將船上所有電機全部停機,待相序一致時,合上岸電開關,船上電網由岸電供電。關鍵詞:應急發(fā)電機手動并車與解列自動并車與解列岸電上船一、船舶電站模擬系統(tǒng)的認識 1、船舶電站控制方式和流程船舶電站模擬系統(tǒng)采用“THLCZ-1型船舶電站綜合控制實驗系統(tǒng)”。由模擬兩臺柴電機組的船舶電站,并設有岸電接入、應急發(fā)電機組供電及阻感性負載。由兩套發(fā)電機組、兩套機組控制柜和一套實驗屏組成。 其控制方式:電壓無功:晶閘管自并勵(帶自動穩(wěn)壓與無功調差功能頻率有功:設固定頻率、下降曲線、功率均分、固定功率四種控制方式。由可編程控制

3、器內部PI 運算實現(xiàn)。 主系統(tǒng)結構如圖1所示:MSB SC1G2GEG MCB 1MCB 2ACB 1ACB 2MCB 4MCB 3EMCBEACBESBDSB1DSB2R e a c t o rA d j u s t a b l e r e a c t o rR e s i s t o r 1R h e o s t a tR e s i s t o r 2Shore powerKM 1KM 1圖12、船舶電站模擬系統(tǒng)核心技術是采用系統(tǒng)集成技術,現(xiàn)場總線網絡技術,多媒體等計算機新技術。電氣設備及其控制具有相應的仿真界面和動態(tài)實時控制仿真電路,能夠進行故障設置并產生相應的實時故障,大大強化教學效

4、果和實時訓練功能。船舶電站模擬系統(tǒng)教學設備包括如下部分。 二屏柴油主發(fā)電機控制屏; 軸帶發(fā)電機控制屏; 并車屏和側推器及岸電控制屏; 二屏440V 電力負載屏; 應急發(fā)電機控制及應急負載電源操作屏; 一只蓄電池充放電箱; 一只岸電控制箱。船舶電站模擬器作為整個輪機模擬器的組成部分電站仿真子系統(tǒng),它通過以太網與輪機模擬器的教員機及其它仿真子系統(tǒng)相連,并通過CAN 總線與二臺柴油發(fā)電機控制單元、一臺軸帶發(fā)電機控制單元及一臺應急發(fā)電機控制單元相連,構成一個基于CAN 總線的模擬電站仿真系統(tǒng)。各控制屏上的顯示儀表全部采用指針式儀表,并通過I2C與相應的CAN 控制器相連,形成了全數(shù)字式船舶電站仿真系統(tǒng)

5、。與常規(guī)模擬電站相比,增加與修改部分包括:1采用現(xiàn)場總線型結構模式,每臺發(fā)電機控制均采用一臺獨立的帶CAN通信的嵌入式控制器。2所有顯示儀表全部采用指針式儀表,儀表與CAN控制器之間采用I2C數(shù)字通信方式。3在并車屏上設有液晶顯示屏,用于顯示模擬電站仿真界面、參數(shù),故障設置等。4柴油發(fā)電機和軸帶發(fā)電機的機旁操作均通過軟件界面實現(xiàn)。5增設電站控制電路實時動態(tài)仿真。3、船舶電站模擬器的初步操作(1、檢查確保設備連接完好,合上硬件IO電源開關(同步屏內,起動模擬電腦,進入啟動界面。(2、用鼠標左鍵點擊進入主界面。(3、將機組控制方式全至“手動”位置。(4、點擊主界面“Engine/ Generato

6、r”按鈕進入發(fā)電機組檢查燃油閥、冷卻水閥和啟動空氣閥。(5、點擊主界面“Non Simulated M.S”按鈕選擇實際主開關或“Simulated M.S”仿真主開關(一般選用仿真主開關。(6、將照明旁通開關斷開,使其處于仿真狀態(tài)。(7、點擊主界面柴油發(fā)電機組軟控制液晶屏,按啟動按鈕,發(fā)電機運行。(8、待電壓、轉速正常后合閘。(9、將NO.1海水泵電源轉換開關合上,點擊NO.1海水泵軟控制組合箱,將軟控制組合箱上手自動轉換開關轉到手動,再按起停按鈕觀察電流變化。(10、合上NO.1空壓機空氣開關,觀察電流表和功率表變化。(11、按主界面“ Ge.CurveMdl ”按鈕,進入特性曲線界面,觀

7、察各特性曲線,并用鼠標左鍵按住“軟負載有功功率”的滑塊,拉到60%負載放掉,觀察各曲線變化。二、癱船應急發(fā)電機自動啟動對于船舶來說,在航行過程中會出現(xiàn)船舶主機的突然設備故障的情況導致整個船舶失電。對于這種情況來說,由于應急發(fā)電機處于自動擋會出(AUTO應急發(fā)電機會自動啟動為船舶供電。如下圖所示: 具體過程:進入船舶電站模擬系統(tǒng),打開NO.1發(fā)電機組對船舶進行供電,假定此時的船舶處于正常工作的狀態(tài),按下分閘按鈕將一號發(fā)電機斷開電網。此時全船失電,蜂鳴器進行報警。主照明熄滅,小應急照明亮。(由蓄電池進行供電。失電一段時間(此時船舶處于癱瘓狀態(tài)。應急發(fā)電機會自動啟動,為整個船舶應急供電。小應急照明關

8、閉(此時蓄電池供電停止。此時在應急供電屏上按下分閘按鈕不起作用。但按下主配電板和應急配電板的聯(lián)絡開關,主照明燈亮說明主發(fā)電機與應急發(fā)電機不在同一條母線上。三、單臺發(fā)電機手動啟動1.將NO.1發(fā)電機控制屏手自動轉換開關轉到手動位置;2.點擊主界面“Engine/ Generator”按鈕進入發(fā)電機組檢查燃油閥、冷卻水閥和啟動空氣閥。3.顯示發(fā)電機啟動控制軟界面,按啟動按鈕啟動發(fā)電機組;4.調節(jié)調速開關使頻率達到60Hz左右,電壓440V;5.此時發(fā)電機控制屏上發(fā)電機主開關分閘燈亮,主開關合閘燈滅。6.按下1號機主開關合閘按鈕進行合閘供電,則發(fā)電機運行、主開關分閘燈滅,主開關合閘燈亮表示合閘成功。

9、7.將NO.1海水泵電源轉換開關合上,點擊NO.1海水泵軟控制組合箱,將軟控制組合箱上手自動轉換開關轉到手動,再按起停按鈕觀察電流變化。8.合上NO.1空壓機空氣開關,觀察電流表和功率表變化。四、兩臺發(fā)電機的并車和功率減少的解列1.在2號發(fā)電機組的控制屏上起動發(fā)電機組。左右。2.將2號發(fā)電機組電壓頻率調整至440V、60HZ3.把并車屏上并車選擇開關扳至待并發(fā)電機上,同時觀察同步表指示器的的轉向;4.調節(jié)待并發(fā)電機的頻率,使同步表按順時針轉且以35秒轉一圈時,當轉到11點鐘時按下待并機合閘按鈕,機組合閘并列運行。5.并車成功后,把并車屏上并車選擇開關扳至OFF位置;6.調節(jié)2號發(fā)電機組(待并機

10、組調速開關使其往增速方向轉動,同時1號發(fā)電機組調速開關往減速方向轉動,這樣將1號發(fā)電機組一部分功率轉移到2號發(fā)電機組(這種調節(jié)方法只轉移功率而頻率能保持不變,最后使兩機組功率按額定容量比例分配(各機組所分配的功率比例=該機組額定功率/并聯(lián)機組額定功率總和。并達到均衡。8.如果要解列1號發(fā)電機組,則將1號發(fā)電機組調速開關使其往減速方向轉動,同時將2號發(fā)電機組調速開關使其往增速方向轉動,這樣將1號發(fā)電機組大部分功率轉移到2號發(fā)電機組,當1號發(fā)電機組功率減小到10%的額定功率時,就可以將1號發(fā)電機組分閘。分閘后,調節(jié)1號發(fā)電機組調速開關,分段減小頻率并空轉一段時間,最后將其停機。五、軸帶發(fā)電機手/自

11、啟動聯(lián)網運行時,待主機轉速大于80%,按下軸帶發(fā)電機準備按鈕,當啟動條件滿足時其燈亮,再按軸帶發(fā)電機啟動按鈕,待頻率、電壓達到正常值后,按其它發(fā)電機并聯(lián)操作進行并網。其并車的過程與二號發(fā)電機相同。啟動時由于勵磁方式的不同需要有啟動的準備。如圖2 圖2六、岸電上船當船舶靠岸或者進入船塢修船時,需要用到陸地上的電源,即接用岸電,接通岸電時,一般將船上所有電機全部停機,待相序一致時,合上岸電開關,船上電網由岸電供電。1、接用岸電應注意的事項(1、岸電的基本參數(shù)(電制、額定電壓、額定頻率與船電系統(tǒng)參數(shù)必須一致才能接用。(2、岸電接入的相序必須與船電的一致,否則三相電動機將反轉。必須是對稱三相電,即不可

12、以缺相。(3、三相四線制岸電的地線或零線必須用電纜引入岸電箱的船體接線柱上。(4、確認船舶電網已經無電后才能將岸電與船舶電網接通。2、相序的監(jiān)視與保護用相序指示器監(jiān)測和指示岸電的相序,用逆序繼電器對岸電的相序和缺相序行保護。為確保接用的岸電相序正確,同城用相序指示器來檢測岸電的相序。若相序正確,相序指示燈的白燈亮;若錯誤則相序指示燈的紅燈亮。當紅燈亮時,應改變三相中的任意兩根線的接線次序,知道三相相序正確。3、船舶電站模擬器岸電上船進行岸電操作時,到岸電箱上合上岸電箱上電源空氣開關,檢測岸電相序是否正常,如不正常,打開岸電箱將任何岸電電源兩相對換,相序正常后,檢查同步屏上岸電允許合閘指示燈是否

13、亮,并確保主發(fā)電機、應急發(fā)電機都沒有合閘,最后合上岸電屏上的岸電合閘空氣開關,如合閘成功,則岸電供電指示燈亮,此時匯流排有電對外供電。如圖3所示: 圖3七、對船舶電氣電子的認識隨著現(xiàn)代科學技術的不斷進步,大量的新技術、新工藝、新設備被廣泛應用在新型船舶上,使得現(xiàn)代船舶電力系統(tǒng)及相關設備在很多方面都發(fā)生了很大的變化。在優(yōu)化船舶的航行性能的同時還大大的提高了船舶收益。1、船舶電氣發(fā)展概況在系統(tǒng)的電壓等級方面,新建的一些大型船舶和海洋工程結構物都已采用中高壓系統(tǒng);其次是在船舶電氣設備方面,從傳統(tǒng)的結構復雜、體積龐大、操作困難的機電設備走向智能化、模塊化、集成化的高智能型設備;在電氣自動化技術方面,傳

14、統(tǒng)的簡單的機電式控制方式逐步被智能型、網絡化、數(shù)字化的控制手段所取代。2、船舶電力系統(tǒng)采用中高壓系統(tǒng)的原因隨著技術的進步和人類發(fā)展需求的不斷變化,在目前被廣泛采用的船舶低壓交流電力系統(tǒng)中,出現(xiàn)了如下一些問題:(l隨著系統(tǒng)容量的增大,發(fā)生故障時系統(tǒng)的短路電流也逐步增加,對傳統(tǒng)斷路器與保護裝置的分斷能力的要求越來越高,實現(xiàn)難度越來越大。(2國際上一般將2000一2500kw確定為低壓 (380V工頻發(fā)電機組的容量上限。因為在低壓等級上設計制造2.5MW以上的發(fā)電機不僅技術上很難實現(xiàn),而且經濟上也不合理。而現(xiàn)代大型船舶的容量很多己超過10MW,目前國內船用低壓發(fā)電機的單機容量均不超過1.SMW(特殊

15、船舶除外,在一艘船上安裝七八套甚至更多的發(fā)電機組顯然是不合理的。(3隨著船舶電力系統(tǒng)容量的增加,低壓系統(tǒng)的機組數(shù)量不斷增加,網絡結構也日趨復雜。要對大容量、多機組、復雜結構的系統(tǒng)進行高效的保護和控制也比較困難。(4船上空間有限,可供設備安裝的空間非常狹小。而低壓系統(tǒng)由于容量的增大,使得發(fā)電機的額定電流不斷增加,不僅電纜的發(fā)熱量大,線路損耗嚴重,而且供電線路需要幾十根電纜并聯(lián)。這對電纜的進出接線提出了很高的要求,不僅占用空間多,而且給安裝及使用維護都帶來極大的困難。為此,提高供電系統(tǒng)的電壓等級成為電站向大容量方向發(fā)展所必須考慮的問題。有關中壓電力系統(tǒng)的定義,世界各處以及在不同領域的標準不完全一致

16、。對于目前新建的大型船舶,如汽車運輸專用滾裝船、半潛船、客滾船、豪華游船等,由于系統(tǒng)容量非常大,大多都采用中高壓系統(tǒng)。國內外此類新型船舶的設計、施工、交驗及運營等實踐表明,中壓電網應用到現(xiàn)代船舶上取得了很好的效果,體現(xiàn)了未來船舶電力系統(tǒng)電制的發(fā)展方向,必將成為未來大型船舶電力系統(tǒng)主干網絡的主流電制。3.1船舶電氣設備的發(fā)展歷程船舶電氣設備的發(fā)展經歷了由直流到交流,從輔助設備逐步成長為包含主動力的全電氣化過程。期間還度過了機電各自為政,電氣設備強電弱電界限分明的階段。如今船舶設備已經發(fā)展為機電一體化,其中船舶動力方面的變化最引人注目。近年來國際上不僅船舶的輔機設備已大都采用電力驅動,而且船舶的主

17、動力也有采用電力驅動的趨勢。這一變化為實現(xiàn)船舶完全的電氣化打下了堅實基礎。3.2電力推進裝置的發(fā)展及其應用過去一直只局限于專用船只采用的電力推進,現(xiàn)今己擴展到幾乎所有的民船和軍船領域,如水面艦艇、各種豪華客船及商船等都有應用電力推進的實例。目前,吊艙式電力推進已成為被人們廣泛接受的推進方式。電力推進具有可原配多種原動機、機動性能好、維護方便、噪聲低、生命力強、容易實現(xiàn)自動化等一系列優(yōu)點。然而,如何進一步提高效率和降低設備成本,仍是人們十分關注的問題。由于在功率電子器件、交流調速及電機制造等方面仍受到技術制約,因此,電力推進的應用仍有一定的局限性。就推進功率而言,目前的電力推進裝置仍難以滿足當今

18、世界超級油船和超級集裝箱船的要求。但是,隨著工程技術的不斷進步,電力推進最終必將成為各型船舶的主動力。4船舶電氣自動化船舶電氣自動化主要是指船舶電站自動化,它是隨著通信技術、微處理技術、控制技術的進步而不斷發(fā)展的。進入21世紀后,由于計算機輔助設計、制造與通信技術的日益成熟,計算機技術在駕駛、機艙管理和裝貨等方面得以全面應用。如今舶舶自動化己發(fā)展為集機艙自動化、航行自動化、機械自動化、裝載自動化等于一體的多功能綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常由2個工作母站、若干分控制系統(tǒng)及若干工作分站組成,通常1個工作母站設在機艙控制室,另1個設在駕駛室。2個工作母站完全獨立,可同時或單獨操作,并互為備用。分控制系統(tǒng)將根

19、據船舶的種類和自動化程度而定,如主機遙控、機艙監(jiān)測報警、電站管理、泵控制、液位遙測和壓載控制、冷藏集裝箱監(jiān)控、自動導航等。所有工作母站和分控制系統(tǒng)采用高速傳輸技術組成綜合網絡系統(tǒng),在網絡上根據需要連接一定數(shù)量的工作分站,以達到在船舶重要部位對各設備進行監(jiān)測、控制和操縱等目的。船舶自動化的發(fā)展帶給船舶巨大的提升空間,從電力系統(tǒng)的革新,到各種電子元器件的使用,大大的提高的船舶的實用性,并對船舶的以后發(fā)展增加了很好的發(fā)展方向和發(fā)展前景。設計感想:這兩周的設計,鞏固了課堂上學到的知識,同時也學到很多在理論課上學不到的知識,加深了對船舶電站的總體認識,學會處理很多狀況,比如應急操作,合閘,分閘,岸電上船

20、等等除了加深了對船舶電站的總體認識,讓我們認識到英語的重要性,因為幾乎所有的操作面板都是英文的,現(xiàn)在對船舶電站的控制面板很熟悉了,課程設計的英語晨會給我們一個自由發(fā)揮英語水平的平臺,在這里我們可以用英語交流自己心得體會,大家暢所欲言,營造了一個良好的學習英語的環(huán)境。總之,通過兩個周的課程設計,讓我對將來船電方向的工作充滿信心。八、參考文獻船舶輔機電氣控制系統(tǒng),趙殿禮,大連海事大學出版社船舶電氣設備及系統(tǒng),史際昌,大連海事大學出版社船舶電站及自動化張平慧編,大連海事大學出版社船舶電站及其自動裝置(第二版,黃倫坤等編,人民交通出版社山東交通學院船舶電站系統(tǒng)仿真說明書九、附錄1為1#主海水泵電源開關

21、;2為1#主海水泵起?？刂葡?3為主滑油泵起?？刂葡?4為1#主滑油泵電源開關;5為1#低溫淡水泵電源開關;6為1#低溫淡水泵起?？刂葡?7為1#凸輪軸滑油泵起停控制箱;8為1#凸輪軸滑油泵電源開關;9為1#高溫淡水泵電源開關;10為1#高溫淡水泵起?？刂葡?11為1#燃油供給泵起?？刂葡?12為1#燃油供給泵電源開關;13為1#鍋爐給水泵電源開關;14為1#鍋爐給水泵起?？刂葡?15為1#然油增壓泵起?？刂葡?16為1#然油增壓泵電源開關;17為1#空壓機電源開關;18為甲板絞纜機電源開關;19為甲板集裝箱電源插座開關;20為2#空壓機電源開關;21為分配電箱電源開關;22為空調電源開關;2

22、3為舵機電源開關;24為壓載泵電源開關;25為1#發(fā)電機電流表;26為1#發(fā)電機功率表;27為1#發(fā)電機電壓表;28為1#發(fā)電機電流表切換開關;29為1#發(fā)電機頻率表;30為1#發(fā)電機電壓表切換開關;31為1#發(fā)電機控制器; 32為1#發(fā)電機分閘按鈕;33為1#發(fā)電機合閘按鈕;34為1#發(fā)電機故障復位按鈕;35為1#發(fā)電機充磁按鈕;36為1#發(fā)電機加熱器指示燈;37為1#發(fā)電機手/自動操作切換開關; 38為1#發(fā)電機加熱器開關;39為1#發(fā)電機主開關模型;40為1#發(fā)電機機逆功率設置值調整。41為2#發(fā)電機電流表;42為2#發(fā)電機功率表;43為2#發(fā)電機電壓表;44為2#發(fā)電機電流表切換開關;

23、45為2#發(fā)電機頻率表;46為2#發(fā)電機電壓表切換開關;47為2#發(fā)電機控制器;48為2#發(fā)電機分閘按鈕;49為2#發(fā)電機合閘按鈕;50為2#發(fā)電機故障復位按鈕;51為2#發(fā)電機充磁按鈕;52為2#發(fā)電機加熱器指示燈;53為2#發(fā)電機手/自動操作切換開關;54為2#發(fā)電機加熱器開關;55為2#發(fā)電機主開關模型;56為2#發(fā)電機機逆功率設置值調整;57為雙頻率表;58為同步并車表;59為雙電壓表;60為1#發(fā)電機調速開關;61為2#發(fā)電機調速開關;62為軸帶發(fā)電機調速開關;63為同步表切換開關;64為匯流排/待并機電壓切換開關;65為1#發(fā)電機合閘按鈕;66為2#發(fā)電機合閘按鈕;67為軸帶發(fā)電機合閘按鈕;68為消音