船舶電力系統的設計與研究

曹東 曹力剛 高榮武

【摘 ?要】船舶電力系統在船舶行業有著舉足輕重的地位，電力系統的穩定運行對于船舶行業的綜合效益有著·直接影響。在新時代的船舶行業中，發電站的各種操作手段難度越來越高，對于發電戰的工作人員地位業務水平提出了更高的要求，智能化、自動化程度也有了一定的提升。這篇文章對于船舶行業電力系統發展歷程等情況進行相關研究和分析。

【關鍵詞】船舶電力系統;管控體系;研究分析

在二十世紀七十年代之后，船舶行業的電力系統有了更加安全可靠更加科學穩定的管控體系。二十世紀八十年代之后，又有了更加精準的微機管控體系。二十世紀九十年代之后，PLC技術的運用加強了管控體系的準確性以及1穩定性。而到現在的新時代，以PLC技術為核心的管控體系進過了不斷改進與優化，現如今船舶行業的電力系統已經形成了較為完善的自動化智能化電力管控體系。

一、船舶行業電力系統概述

船舶的電力系統主要有幾個部分組成，包括：電源裝置、配電裝置、船舶電力網、負載。

1、電源裝置

電源裝置是將其他形式的能量（如：機械能、化學能、核能）轉換成電能的裝置。目前在船上常用的電源有發電機組和蓄電池。

2、配電裝置

配電裝置主要用于控制、保護、監測和分配船舶電源產生的電力，并對船舶正長常航行或應急狀況下

3、船舶電力網

船舶電力網是指向全船供電的電纜與電線組成的饋電系統的總成，其作用是把電源的電能傳輸給全船所有的用電設備。船舶電力網可分為動力電網、照明電網、應急電網、低壓電網和弱電電網等。

4、負載

負載又稱船舶用電設備，是將電能轉變為機械能、光能、熱能和其他形式能的總成可分為以下幾類：如采用電動機拖動的機械設備、艙室機械設備;采用電光源的照明設備、信號設備;采用電加熱的電爐、電灶等設備。

二、船舶電站相關設計

2.1船舶電站概述

船舶電站是整個電力系統的核心，它負擔全船發、配電的重要任務，電站的好壞直接關系到船舶安全。船舶電站由船舶電源、船舶電力網絡、配電系統設備和電力系統保護設備等組成。

2.2船舶電站自動化的重要性

實現船舶自動化的目的是提高電能的質量，保證供電的安全可靠，改善運行管理人員的勞動強度和勞動條件，并提高船舶運行的經濟性，現代船舶的自動化已經達到相當高的程度。

2.3船舶電站的自動化設計

船舶自動化電站是集自動控制、報警和監測于一體化的監控系統，涉及到現代控制技術、通訊、信息處理、數字化信息技術、計算機網絡技術等多學科技術。電站自動化系統，它應包含三大部分，即安全保護系統、自動化控制系統和自動檢測報警系統。

船舶自動化設計完成以下功能：

（1）自動啟動任一臺發電機組。

（2）自動準同步并車。由自動準同步裝置與自動調頻轉載裝置配合工作，將新啟動的機組自動投入電網并聯運行。

（3）自動橫頻及有功功率自動分配。當兩臺機組并聯運行時，自動調頻裝載與原動機調速器配合工作，維護電網恒定頻率。并使兩臺機組按容量成比例分配有功功率。

（4）欲將一臺機組解列時，自動裝置將其負載自動轉移至運行的機組，才接受跳閘指令實現自動解列

（5）自動恒壓及無功功率自動分配。無論單機或是并聯運行，自動勵磁裝置總能保持電壓恒定。同時達到使并聯運行的發電機組合理分擔無功功率的效果。

（6）自動分級卸載及按程序啟動。當電網超過額定負載時，可自動分一次到兩次卸掉次要負載。當恢復供電時，按負載重要性順序自啟。

（7）集控室有監視儀表、信號知識燈、報警設備和轉換開關、人工按鈕等。

2.4船舶電站自動巡回檢測裝置

自動巡回檢測裝置是船舶電站的重要組成部分，它依靠各種傳感器對機艙電站系統的大量參數（電壓、電流、轉速等）連續且自動的巡回測量、數字顯示、監視記錄和報警，并輸出信息，通過計算機等自動化設備完成相關設備的控制運行。

2.5總體控制系統

總體控制系統用來收集來自各柴油機、發電機、斷路器、匯流排以及各主要負載的必要信息及參數，加以匯總、分析、判斷，以應付電站運行時出現的各種狀況，確保電力系統安全、可靠優質、精致的運行。

2.6柴油機自動啟停

現代船舶發電機大多由柴油機拖動，因此發電機自動啟停實為發電機自動啟停。

柴油機啟停可分為三種基本原則：

（1）按時間原則控制，即模仿人的實際操作過程，按時間控制程序。

（2）按速度原則控制，直接按速度擬定控制程序。

（3）按滑油壓力控制，即按照不同轉速時滑油壓力的變化擬定控制程序。

一般采用綜合控方式，即三種控制方式兼而有之。

三、發展與展望

隨著船舶電工領域，即電力、電子、控制技術、通訊及 信息技術等的不斷發展及其在船舶上的廣泛應用，船舶電氣自動化程度還將會有一個較大程度的提高。機電一體化使學科界限互相交叉滲透，電力與電子、強電與弱電，更難分難解，人工智能和模糊技術的應用成熟使船舶電氣自動化領域將更加寬廣，必將會對造船和航運業帶來重大變革。而這些領域是現在已經有了初步成效。

從原始的手動操作到手動遙控操作，在發展為半自動化控制，現發展為電站全自動控制的無人值班機艙。自動化水品不斷提高。船舶電站自動化具有安全保護、數據傳輸、自動監測及操作控制自動化的優勢，船舶電站正以模塊化、標準化、網絡化等方式向船舶電站綜合自動化的高階段發展。

參考文獻：

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（作者單位：渤海造船廠集團有限公司）