船舶電站供配電系統(tǒng)的研究

夏秋芬

摘 要：一個(gè)國家綜合國力的程度，可以從船舶技術(shù)上得到反映，船上一個(gè)重要的動(dòng)力輔助設(shè)備就是船舶電站，電站為機(jī)械和全船運(yùn)行過程中所需的電能提供支付效用。其同樣也是船舶電力系統(tǒng)當(dāng)中的一個(gè)重要構(gòu)成，屬于生產(chǎn)不間斷性全船電能供應(yīng)的設(shè)備，其自動(dòng)化的程度也充分反映了船舶技術(shù)。文章分析了船舶電站的組成與主要特點(diǎn)，并提出了船舶自動(dòng)化體系建設(shè)的各項(xiàng)要求。

關(guān)鍵詞：船舶電站；供電可靠性；船舶電站自動(dòng)化

引言

船上的一個(gè)重要?jiǎng)恿o助設(shè)備是電站，為其供應(yīng)輔助機(jī)械和整個(gè)船要使用的電力，同時(shí)也是船舶電力體系當(dāng)中的一個(gè)重要組成部分，屬于不間斷電力供應(yīng)設(shè)備。改革開放以來，我國造船工業(yè)取得了快速有效的發(fā)展，越來越多的企業(yè)和科研單位開始將重點(diǎn)放在了船用控制設(shè)備方面，也獲得了一定的進(jìn)展。可是船舶電站的控制方式在我國的研究起步發(fā)展較晚，各項(xiàng)控制技術(shù)也不能夠與國外知名品牌相對抗，大部分的電站控制體系都是應(yīng)船東的要求引進(jìn)國外控制設(shè)備。

1 船舶電站組成和基本要求

1.1 船舶電站的組成與特點(diǎn)

船舶電力體系當(dāng)中的一個(gè)重要組成部分就是船舶電站，同時(shí)也是船舶電力中的核心組成。船舶電站是把非電模式的能量轉(zhuǎn)化成為與工作要求相符合的電能，同時(shí)讓其向船舶電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)。通常的組成是船舶發(fā)電機(jī)組、開關(guān)電氣、保護(hù)設(shè)備、測量儀表與控制設(shè)備等等。發(fā)電機(jī)組是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成為電能的一種發(fā)電設(shè)施，而配電設(shè)備則是接收船舶發(fā)電機(jī)所產(chǎn)電能，同時(shí)對船舶電站中的各項(xiàng)電力負(fù)載做配電開關(guān)與控制設(shè)備的排列組合等，同時(shí)也是對電力船舶體系的測量、檢測保護(hù)與設(shè)備控制等[1]。

船舶電站最明顯的特點(diǎn)就是容量不大，當(dāng)某一些容量較大的負(fù)載啟動(dòng)的時(shí)候，啟動(dòng)的電流通常會(huì)造成電網(wǎng)電壓與頻率發(fā)生震蕩波動(dòng)，并且對船舶電網(wǎng)造成較大的沖擊，嚴(yán)重威脅船舶的安全性。所以要求發(fā)電機(jī)組要具備較大的承受能力與電站穩(wěn)定運(yùn)行的維持能力。

1.2 船舶電氣設(shè)備工作環(huán)境惡劣

船舶電氣設(shè)備工作環(huán)境相比陸地工作環(huán)境要惡劣的多，環(huán)境條件對于電氣設(shè)備的運(yùn)行與工作時(shí)間造成的影響極為嚴(yán)重。環(huán)境溫度較高的時(shí)候，容易造成電機(jī)出力低下的情況出現(xiàn)，甚至加速絕緣老化的速度。而相對濕度較高容易潮濕電氣設(shè)備絕緣，鍍層掉落。船舶受到強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊的情況下，容易對電氣設(shè)備造成損壞或者各種接觸不良與誤操作等等。從中可以發(fā)現(xiàn)，除了在設(shè)計(jì)過程中需要滿足船用設(shè)施的各項(xiàng)條件之外，同時(shí)在船用電氣設(shè)備的各項(xiàng)日常維護(hù)管理過程中需要各種有效的方式確保船用電氣設(shè)備保持正常穩(wěn)定的運(yùn)行。

2 船舶電站自動(dòng)化模塊

船舶電站自動(dòng)化體系發(fā)展到如今，其結(jié)構(gòu)和組成形式能夠分成兩種主要形式，分別是建立在數(shù)字-模擬集成電路組成的船舶電站自動(dòng)化體系，以及建立在微機(jī)或者PLC控制體系上的船舶電站自動(dòng)化體系。在最近幾年，PLC微機(jī)自動(dòng)化控制體系已經(jīng)成為了各個(gè)中小型船舶電站自動(dòng)化體系的主要力量。

2.1 自動(dòng)并車

PLC控制系統(tǒng)最大程度的借助計(jì)算機(jī)運(yùn)行能力，借助收集電壓等各種基本的參數(shù)數(shù)據(jù)，并且依照一定的計(jì)算方式得出調(diào)頻與合閘指令，理想并車有三個(gè)基礎(chǔ)條件需要遵循，分別是等到發(fā)電機(jī)的電壓和運(yùn)行機(jī)組電壓持平、頻率保持一致、電壓相位保持一致。最初的設(shè)計(jì)想法是等到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)初始化樣本之后，開始啟動(dòng)并車程序，并且判定差壓是否和允許范圍內(nèi)的數(shù)值等值，待其與符合條件保持一致之后，再判定是否屬于頻差的許可范圍，之后提供合閘運(yùn)行命令。

2.2 PLC端口的程序通信

PLC程序和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)接收先要開展PLC端口的設(shè)計(jì)，PLC屬于使用D8120數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行表示的通信參數(shù)，D8121數(shù)據(jù)寄存器屬于PLC的站號表示，另外使用8129對通信數(shù)據(jù)的正常性與否進(jìn)行檢查。

2.3 安全保護(hù)

安全保護(hù)屬于系統(tǒng)自動(dòng)化中的一個(gè)重要構(gòu)成，就其對自動(dòng)化電站來說，安全保護(hù)其實(shí)就是對發(fā)電機(jī)組完成的保護(hù)，而作為一個(gè)最基本的電站體系，依照規(guī)定要求進(jìn)行保護(hù)裝置的設(shè)置，可是為了能夠更深入的提供供電品質(zhì)和盡可能的確保電網(wǎng)能夠?qū)嵭羞B續(xù)性電力供應(yīng)，在自動(dòng)化的電站體系當(dāng)中，同樣裝載有過載、短路、欠壓以及逆功率保護(hù)，而讓發(fā)電機(jī)獲得雙重保護(hù)，保證其獲得更加安全快速的運(yùn)行[2]。欠壓過流保護(hù)是通過程序系統(tǒng)整定、過流，而發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)則主要是借由逆功率繼電器承擔(dān)各項(xiàng)工作。

3 船舶電站配電體系的綜合性防護(hù)

3.1 使用熔斷器進(jìn)行保護(hù)

熔斷器也被叫做保險(xiǎn)絲，其主要作用是用來保護(hù)船舶電力體系當(dāng)中的電氣設(shè)施與線路間的短路，以及避免發(fā)生連續(xù)性負(fù)載過大的情況，屬于一種較為簡單的電器保護(hù)。只要依照合理?xiàng)l件進(jìn)行調(diào)劑，就可較好的實(shí)現(xiàn)保護(hù)要求。小容量的配電線路與電機(jī)的主保護(hù)更加適合，一般被當(dāng)成發(fā)電機(jī)主開關(guān)使用。

3.2 使用斷路器保護(hù)

斷路器的存在屬于能夠接通、承受與隔斷正常電路情況下的電流，同時(shí)也能夠在約定的非正常電路情形下做鏈接與承受一定時(shí)間內(nèi)與分段電流的電氣開關(guān)。船用斷路器的荷載較大，同時(shí)具備短路、欠壓與失壓保護(hù)的特點(diǎn)，一般使用在船舶發(fā)電機(jī)的主開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)。選型過程中需要尤其重視的是斷路器的合閘、脫扣、鎖扣與電流穩(wěn)定。除此之外，只要系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其能夠在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)電力供應(yīng)。

3.3 使用智能綜合與控制器保護(hù)

船舶使用綜合智能保護(hù)控制器能夠有效實(shí)現(xiàn)對船舶電機(jī)的綜合性保護(hù)功能。在電機(jī)的運(yùn)行過程中，借助對電動(dòng)機(jī)各種不同運(yùn)行方式的收集與追蹤，能夠有效實(shí)現(xiàn)對故障的記錄、查詢、報(bào)警以及保護(hù)等等，控制器具最標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)功能是對動(dòng)作延遲時(shí)間內(nèi)的判定，而有效完成對設(shè)備功能的保護(hù)，同時(shí)確保設(shè)備與生產(chǎn)的技術(shù)安全。另外能夠在這個(gè)過程中，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)通訊與上位機(jī)軟件對電動(dòng)機(jī)和匯流排完成過壓、欠壓、過頻以及欠頻等操作方式，同時(shí)能夠完成對其他各項(xiàng)電機(jī)功能的實(shí)時(shí)保護(hù)。其在經(jīng)過計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理之后，能夠有效的提供各種管理信息，另外設(shè)備出現(xiàn)較大故障問題之前，越限報(bào)警能夠在最合適的時(shí)間內(nèi)提示管理人員做有效的處理，也防止了各項(xiàng)不必要停機(jī)對機(jī)器正常運(yùn)作而造成的不良影響，有效保證了設(shè)備安全有效運(yùn)行的幾率[3]。

4 結(jié)束語

船舶技術(shù)所反映的是一個(gè)國家的綜合國力水平，船舶電站屬于船舶中的一項(xiàng)重要組成，其自動(dòng)化的程度屬于船舶技術(shù)的一項(xiàng)重要參照，而船舶電站的供配電體系屬于一種供電質(zhì)量與供電穩(wěn)定性的保證，同時(shí)也反映了船舶電站自動(dòng)化的程度。未來的船舶電站必然會(huì)發(fā)展成為一種綜合性的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行體系。

參考文獻(xiàn)

[1]張東清.船舶電站控制系統(tǒng)的研究[J].南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（04）：53-56.

[2]高興斌.基于PLC的船舶電站網(wǎng)絡(luò)式監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].中國水運(yùn)（下半月），2008（07）：33-34.

[3]王紅亮，馬占軍.船舶發(fā)電系統(tǒng)故障分析及改進(jìn)控制措施研究[J].科技信息，2010（26）：759-760.