電力推進(jìn)作業(yè)船電控系統(tǒng)的改造

王吉江

(中石化勝利油田海洋石油船舶中心船舶二大隊(duì)，山東 龍口 265725)

電力推進(jìn)作業(yè)船電控系統(tǒng)的改造

王吉江

(中石化勝利油田海洋石油船舶中心船舶二大隊(duì)，山東 龍口 265725)

文章介紹了按照海船規(guī)范要求及設(shè)計(jì)任務(wù)，成功地完成了1艘電力推進(jìn)工作船的電控系統(tǒng)改造工作。試驗(yàn)結(jié)果表明新電控系統(tǒng)大大提高了船舶的可靠性、安全性與兼容性，完整恢復(fù)實(shí)船功能并保持原有操作習(xí)慣。

電力推進(jìn)；船舶改造；電控系統(tǒng)；可靠性

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及新造船舶的成本上漲，對(duì)舊船進(jìn)行升級(jí)改造成為一種降低初始投資成本并縮短建造周期的有效途徑。“勝利233”是1996年建成投產(chǎn)的電力推進(jìn)淺吃水工作船。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)該船存在控制系統(tǒng)易丟失控制程序的風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)艙以及駕駛室監(jiān)控系統(tǒng)功能失效等一系列問(wèn)題，具體概述如下。

1)原控制系統(tǒng)為GE-FANUC公司的90-30系列PLC、CPU模塊已經(jīng)停產(chǎn)，該型號(hào)CPU模塊僅配有RAM內(nèi)存，存在失電而丟失控制程序的風(fēng)險(xiǎn)。

2)機(jī)艙監(jiān)控CRT與PLC通信軟件故障，集中監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓已停用。

3)駕駛室操作臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，主要是驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作、停止的狀態(tài)顯示(指示燈)和試燈功能，因原系統(tǒng)ST-2000與PLC系統(tǒng)的通信失靈，已經(jīng)癱瘓。

4)機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)沒(méi)有聲光報(bào)警裝置，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障時(shí)，安全警告不直觀。

5)配備程序開(kāi)發(fā)軟硬件1臺(tái)套。

6)原控制系統(tǒng)的電氣圖紙不全、沒(méi)有最終版程序、沒(méi)有程序開(kāi)發(fā)軟硬件專用的維修工具。

1 改造方案

依照海船建造規(guī)范，并充分考慮設(shè)備的兼容性，對(duì)舊船實(shí)行改造，以期提高船舶電控系統(tǒng)的可靠性與安全性，并恢復(fù)實(shí)船所有功能。

1.1船舶PLC控制系統(tǒng)

1.1.1 PLC模塊升級(jí)

將原控制系統(tǒng)中CPU模塊更換為新一代的IC693CPU363，此型號(hào)CPU模塊配有RAM和FLASH內(nèi)存，因而用戶程序可以永久保存在FLASH內(nèi)存內(nèi)，無(wú)需擔(dān)心出現(xiàn)程序丟失問(wèn)題。為了配合與觸摸屏通信，將原系統(tǒng)的圖像處理器模塊(已停產(chǎn))更換為IC693CMM311串行通信模塊。由于更換了以上模塊，在原來(lái)基礎(chǔ)上可以修改PLC控制程序、配置系統(tǒng)的硬件組態(tài)、配置更換模塊的硬件參數(shù)、恢復(fù)全船設(shè)備報(bào)警系統(tǒng)、恢復(fù)傳感器變量采集和標(biāo)定程序、編寫(xiě)串口通信程序，建立與觸摸屏通信。

1.1.2 PLC供電系統(tǒng)

用整流模塊、隔離模塊、逆變模塊組成的不間斷電源更換原系統(tǒng)的手動(dòng)調(diào)壓器、變壓器、二極管整流橋和逆變器，可實(shí)現(xiàn)雙路DC24 V并聯(lián)供電，輸出側(cè)交流自動(dòng)穩(wěn)壓功能(穩(wěn)壓范圍在90～240 V)，使PLC系統(tǒng)電源更加穩(wěn)定可靠。

該不間斷電源具有2種基本供電方式，正常供電模式與電池供電模式。在2種供電模式轉(zhuǎn)換期間其輸出電壓無(wú)變化，均可獲得穩(wěn)定高品質(zhì)的電源。

1)在正常供電模式下，交流電是由輸入端經(jīng)開(kāi)關(guān)送入整流器，整流器將交流電源整流為直流電源后輸出，與由發(fā)電機(jī)組的電池提供的DC24 V電源，經(jīng)過(guò)隔離模塊并聯(lián)后供應(yīng)給DC24 V負(fù)載及逆變器，逆變器將直流電源轉(zhuǎn)化為交流電源，并同時(shí)經(jīng)濾波環(huán)節(jié)，使電源輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)前變成為穩(wěn)定無(wú)噪聲的交流電源，最后供應(yīng)給交流120 V負(fù)載。

不間斷電源技術(shù)說(shuō)明見(jiàn)表1。

表1 不間斷電源技術(shù)說(shuō)明

2)交流電源無(wú)法正常供應(yīng)電力時(shí)，比如:電壓不穩(wěn)定、突波、跳電或電力中斷等電力異常現(xiàn)象，此時(shí)直流電力由發(fā)電機(jī)組的電池提供，經(jīng)過(guò)隔離模塊并聯(lián)后供應(yīng)給DC24 V負(fù)載及逆變器，由逆變器轉(zhuǎn)化為交流電源，最后供應(yīng)給交流120 V負(fù)載。

1.2船舶監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)

更換原系統(tǒng)觸摸屏，采用1臺(tái)15吋TFT彩色液晶顯示器IC754VSF152CTD。該觸摸屏通過(guò)串行通信與PLC系統(tǒng)建立通信。利用Proficy Machine Edition軟件重新設(shè)計(jì)人機(jī)交互顯示界面，采用中文顯示方案并帶有3級(jí)操作口令。

1.2.2 數(shù)據(jù)采集功能升級(jí)

舊船中由于對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)長(zhǎng)期沒(méi)有深層次維護(hù)保養(yǎng)，現(xiàn)外部傳感器部分?jǐn)?shù)據(jù)已經(jīng)無(wú)法采集到PLC系統(tǒng)，導(dǎo)致HMI出現(xiàn)誤報(bào)警和顯示數(shù)值不準(zhǔn)確等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)前期現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際測(cè)試，發(fā)現(xiàn)部分PLC的數(shù)字量和模擬量模塊的通道已經(jīng)損壞，還有一些到傳感器的線路存在問(wèn)題，以及一部分傳感器已經(jīng)損壞，無(wú)法正常工作。改造后，恢復(fù)原有系統(tǒng)所有監(jiān)控功能(報(bào)警點(diǎn)測(cè)試恢復(fù))，使外部傳感器數(shù)據(jù)均能夠正常采集到PLC系統(tǒng)，并能在HMI準(zhǔn)確報(bào)警及顯示其數(shù)值。

1.3船舶監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

由于原系統(tǒng)ST-2000顯示面板為文本顯示器，只能顯示英文且已與原系統(tǒng)中斷通信，現(xiàn)場(chǎng)人員使用極其不方便，供方采用GE-FANUC公司的IC754VSL06CTD操作屏(顯示屏嵌入安裝，中文界面)替換ST-2000顯示面板，并增加遮光罩，使之恢復(fù)系統(tǒng)報(bào)警監(jiān)控功能，并增加電推進(jìn)系統(tǒng)參數(shù)顯示和操作指示燈等功能與原操作臺(tái)指示燈互為備份，增加航行時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作的便捷性。

供方恢復(fù)駕駛室操作臺(tái)指示燈(主要是驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作和停止指示燈)的狀態(tài)顯示和一部分傳感器的數(shù)據(jù)采集功能。

針對(duì)功率表指針回零，無(wú)法正常指示的問(wèn)題，采用寬溫模塊以適應(yīng)機(jī)艙的高溫工況環(huán)境。

1.4其它

1) 在勝利233船機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)中安裝聲光報(bào)警(防爆)1套，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障時(shí)，能夠發(fā)出聲光警告，并完成與控制系統(tǒng)的技術(shù)接口。

2) 為勝利233船PLC控制系統(tǒng)配備程序開(kāi)發(fā)軟硬件1臺(tái)套。

3) 由于系統(tǒng)升級(jí)，整改系統(tǒng)線路檢查測(cè)試并標(biāo)注，修訂及重新繪制相關(guān)圖紙資料。

4) 提供控制系統(tǒng)相關(guān)程序修訂及配套。

其它改造所需材料見(jiàn)表2。

表2 改造所需材料

續(xù)表2 改造所需材料

2 結(jié)束語(yǔ)

1)通過(guò)此次技術(shù)升級(jí)改造，使設(shè)備整套控制系統(tǒng)的可靠性大大提高，徹底解決船舶控制系統(tǒng)易丟失控制程序的隱患。

2)完整恢復(fù)船舶操作系統(tǒng)的原有功能，升級(jí)觸摸屏的監(jiān)視功能，使設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與故障報(bào)警均能夠?qū)崟r(shí)顯示，減少維修時(shí)間，增強(qiáng)設(shè)備的可靠性，穩(wěn)定性。更換已停產(chǎn)或者已淘汰的控制模塊，使元器件的備件購(gòu)置渠道暢通。

3)改造完成后，保持原來(lái)船舶電控系統(tǒng)的動(dòng)力特性、控制特性，操作習(xí)慣和方法。

According to the shipping standard and design task of the electric propulsion ship,the reformation of the electric control system was completed successfully.The results show that the new control system can not only improve the reliability,security and compatibility of the ship greatly,but also recover the full function completely and maintain the original operation habit.

electric propulsion;ship reformation;electric control system;reliability

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.06.013

王吉江(1976-)，男，山東東營(yíng)人，工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶設(shè)備管理工作。

2014-07-29