现代船舶电气模块控制分析.pdf

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1、许明华：现代船舶电气模块控制分析·23·现代船舶电气模块控制分析许明华(福建交通职业技术学院，福州350007)提要主要阐述船舶电气模块控制系统，通过船舶电站自动化模块和机舱监控模块进行系统分析，并分析各个模块构成、作用和功能，以及总体模块控制和积木模块控制的优缺点。关键词电气系统模块控制中图分类号U665文献标识码B1前言船舶电站自动化装置，从上世纪60年代采用继电器控制技术及其后来的晶体管分立元件控制技术，到70年代的小规模集成电路及其后来的中大规模集成数字，模拟电路控制技术，至80年代的微处理控制技术，特别是90年代的可编程控制器(Pro—gr

2、ammableLogicController，PLC)控制技术应用，船舶电站已形成完善的船舶自动电力管理系统，船舶电气的模块式控制方式得到广泛的应用。模块化的管理使得船舶电气的维护和管理变得简单。2船舶电站自动化模块船舶电站综合自动化的主要任务是保证供电的安全可靠和改善劳动条件，同时也提高运行的经济性。现代船舶电气的PLC控制船舶自动电力管理系统，其大致功能如下。(1)发电机组根据负载需要，自动起动、投入运行和自动停车。(2)发电机和电网母线自动同步和自动并车。(3)实现电网电压和频率的自动恒定。(4)并联运行机组间自动实现负载(有功和无功)的分配和

3、转移。(5)按电站负载情况能自动卸除或投入次要负载。(6)重载控制。(7)发电机组运行程序的选择，以符合规定检修方案所给出的总运行时间。(8)故障的自行报警自动保护和按一定程序自作者简介：许明华(1963一)，男。副教授。动投入相应的完好机组，并解除故障机组。(9)自动巡回检测、报警和打印记录。2．1数字模拟集成电路的自动电力系统模块基于可行性、灵活性及在控制系统局部发生故障时，能最大限度保留自动控制功能等要求，世界各生产厂家大多朝着模块化方向发展，模块与模块间连接的构思不同，大致可分为成两种类型的结构组成形式。(1)采用总体模块控制方式。总体模块控

4、制单元相当于人的“大脑”，把来自各台发电机组的机、电信息及主开关、汇流排与各大用户的必要信息给以综合分析、判断，然后发布相应命令，确保电力系统安全、可靠且经济运行，保证供电质量。总体模块控制单元与各子单元模块间是直接联系，而各子单元模块间是互不相连，一旦总体模块控制单元发生故障。船舶自动化功能就完全失去。子单元模块控制有以下部分。①柴油发电机组的起、停控制器。②并联运行控制器。③汇流排监测。④发电机组监视与电网监视器。⑤备用机组准备工作单元。⑥重载询问装置。⑦重要负荷自动分级重合闸。(2)积木模块控制方式。积木模块控制方式自动化电站主要由五种功能块组

5、成。①自动起动停车装置。控制柴油机的起动，监视柴油机运行中的所有重要运行参数。当其参数超过规定极限时柴油机则立即或延迟停车。因此本装置也是一个安全保护系统。②并车装置。建立和检查发电机并入主汇流排的条件、执行并车功能。③电网监视器。作为安全系统监视电网电质和频率是否低于和超过允许值，鉴别故障机组并使其脱离船舶电网，保证电网的继续供电，电网断电后电网监视器也有自动恢复供电的功能。④负荷控制器。保证机组运行在经济工况下，·24·造船技术2010年第3期(总第295期)也就是使运行机组的台数与电站的负荷量相适应。⑤功率分配器。使运行中的柴油发电机组均匀地承

6、担负荷，需要时也可实现频率调节。这些功能块是以独立装置或模块形式出现的，现在主要是应用PLC模块技术实现的。2．2PLC模块控制的自动电力系统PLC模块控制的自动电力管理系统，系统结构形式大至也可分成两大类。一类是由一套PLC模块对整个电站进行控制；另一类是每台发电机组由一套PLC模块进行控制，为适合不同要求的电站自动化程度，也可在此基础上再加一套PLC模块进行并联运动总体控制。如果采用总体模块控制方式，优点是能提高PLC模块的有效利用率，处理能力较强；缺点是系统较复杂，有故障发生时，可能整个系统都将无法工作。如果使用多台PLC积木模块控制方式对电站

7、并车、负荷控制等进行分别控制，在结构上较总体模块控制方式简单，而且可靠性较高，还具有体积小，功耗低，易于管理和维修方便等优点。此外，即使当某台微机因故障而暂停工作时，也不影响控制系统其他部分的工作。由于船舶机舱环境的恶劣，微机控制系统在防电磁干扰上或多或少存在一些问题，因此电站的微机控制系统并没有被船电领域一些著名企业所接受。现代船舶电站自动化控制系统采用了通用性的PLC模块作为控制核心器件，淘汰了80年代的微机控制系统，因此PLC模块控制系统已在电站自动化得到广泛应用。2．3船舶自动电站模块控制功能程序流程综上所述，自动电站的功能较多，其中每一部分

8、都有其相对独立性模块，由总体模块控制方式将各部分模块工作有机协调起来，组合成为一个总体模块控制方式系统。在系