CN102608463A

CN102608463A - 全自动船舶发电机组测控系统

Info

Publication number: CN102608463A
Application number: CN2012100698438A
Authority: CN
Inventors: 史步海; 洪和平; 曹小飞; 李会伦; 郭清达
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明公开了全自动船舶发电机组测控系统，包括全自动船舶发电机组测控装置和远程控制器，所述全自动船舶发电机组测控装置包括两个盐水缸、一个可调电抗器、三个大电流智能断路器和一个电气控制柜；每个盐水缸、可调电抗器各自连接一个大电流智能断路器；所述电气控制柜分别与三个大电流智能断路器连接；每个盐水缸、可调电抗器的三相通过汇流排汇聚后与发动机组连接；所述远程控制器分别与电气控制柜、发动机组连接。与现有技术相比，本发明实现了船舶发电机组测控的自动化，适用性好，灵活性好，具有高效、节能的优点。

Description

全自动船舶发电机组测控系统

技术领域

本发明涉及船舶发电机组报验的装置，特别涉及全自动船舶发电机组测控系统。

背景技术

目前，国内造船企业对船舶发电机组的测试报验一般使用盐水缸来消耗有功功率，使用可调电抗器来消耗无功功率。其测试报验一直处于人工操作状态，自动化程度不高。测试报验时调节有功功率和无功功率都是人工通过遥控线路控制阀门和电机实现的。通过阀门的开闭实现盐水缸水位的升降，改变盐水和极板的接触面积，从而实现盐水缸电阻的加减；通过电机的正反转实现可调电抗器电抗的加减。但是，盐水缸是一个非线性对象，由于温度上升、水蒸发和盐水浓度分布不均等因素的影响，人工操作阀门将盐水缸功率稳定在测试点变得十分困难。原本采用的遥控线路多达12根，在每次测试前都要校线，既麻烦又浪费时间。测试的数据手动记录，不能保证一组电力参数(包括电压、电流、有功功率、无功功率和功率因数)同时被记录，数据准确度不高，难以保证发电机组有效通过报验。传统的盐水缸是一级盐水缸，直接通过加水阀门和减水阀门控制缸内水位的高低，直接加水风险系数大，而且易造成水位波动剧烈，使盐水缸功率变动幅度大，更难稳定在测试点。造船企业所造船舶的发电机组容量有大有小，为满足大容量测试单独建造一个大容量负荷难度大，而且将其用于小容量测试不适用，灵活性不够。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种全自动船舶发电机组测控系统，实现了船舶发电机组测控的自动化，适用性好，灵活性好，具有高效、节能的优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

全自动船舶发电机组测控系统，包括全自动船舶发电机组测控装置和远程控制器，所述全自动船舶发电机组测控装置包括两个盐水缸、一个可调电抗器、三个大电流智能断路器和一个电气控制柜；

所述两个盐水缸和一个可调电抗器通过公共的底座形成一个吊运整体；

每个盐水缸、可调电抗器各自连接一个大电流智能断路器；

所述电气控制柜分别与三个大电流智能断路器连接；

每个盐水缸、可调电抗器的三相通过汇流排汇聚后与发动机组连接；

所述远程控制器分别与电气控制柜、发动机组连接。

所述盐水缸为双层水箱结构，分为上、下两层，上为工作缸，下为储水缸，工作缸和储水缸通过管道构成连通器；

工作缸内悬置极板，极板通过工作缸内盐水导电；工作缸内壁设有工作缸零水位指示开关和工作缸高水位指示开关；工作缸上部装有一个补水电磁阀，用于控制往工作缸内补水；

储水缸内壁有设有储水缸低水位指示开关、储水缸工作位指示开关和储水缸高水位指示开关，储水缸上部装有充气电磁阀、放气电磁阀和加速放气电磁阀，分别用于控制往储水缸充气、放气和加速放气。

所述可调电抗器配备小功率电机，通过电机正反转控制电抗加减。

所述电气控制柜包括PLC控制器、变送器、开关电源、继电器、固态继电器、接触器和断路器；所述变送器将模拟量模块采集的盐水缸有功电流、电抗器无功电流和发电机组汇流排电压转换为4～20mA的标准信号，并输入PLC控制器；所述开关电源为PLC控制器的数字量输出信号提供+24V直流电源；所述PLC控制器通过继电器、固态继电器控制盐水缸的电磁阀，通过接触器控制电抗器的电机；所述断路器用于控制电气控制柜内220V和380V交流电源的接入。

所述远程控制器包括笔记本电脑、触摸屏和路由器；笔记本电脑、触摸屏、PLC控制器通过船舶专用的8芯双屏蔽电缆与路由器连接；笔记本电脑和船舶发电机组的适配器通过RS485总线连接。

所述全自动船舶发电机组测控装置为多个，每个全自动船舶发电机组测控装置的电气控制柜之间通过船舶专用的8芯双屏蔽电缆连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1、将PLC控制器、触摸屏和计算机监测系统集成于一个装置上，实现船舶发电机组的全自动测试报验，形成全自动组合式船舶发电机组测控装置。

2、将船舶报验的盐水缸和可调电抗器传统工艺加以简化以达到高效、节能目的，具有重要的发明意义和应用前景；另外还具有节能、高效的优点：一个发电机组的报验时间由原来的5～7天缩短为2～3天，人力节省5个左右，燃油费节省4万左右，码头费节省6万左右，危险系数由10％降为1％，每艘船节省15万左右，已投入使用的装置，按每年报验18艘船计算，每年节省270万左右。

3、可根据需要选择全自动船舶发电机组测控装置的个数，采用独立或组合的模式，以满足不同测试容量的需求。

附图说明

图1为本发明的第一个实施例的结构示意图。

图2为本发明的第一个实施例的盐水缸的结构示意图。

图3为本发明的第一个实施例的控制系统的结构示意图。

图4为本发明的第二个实施例的结构示意图。

图5为本发明的第二个实施例的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，本实施例全自动船舶发电机组测控系统采用独立模式，包括一个全自动船舶发电机组测控装置和远程控制器7，所述全自动船舶发电机组测控装置包括两个盐水缸1、一个可调电抗器2、三个大电流智能断路器3和一个电气控制柜4；所述两个盐水缸1和一个可调电抗器2通过公共的底座8形成一个吊运整体；每个盐水缸1、可调电抗器2各自连接一个大电流智能断路器3；所述电气控制柜4分别与三个大电流智能断路器3连接；每个盐水缸1、可调电抗器2的三相通过汇流排5汇聚后与发动机组6连接；所述远程控制器7分别与电气控制柜、发动机组连接。

如图2所示，盐水缸为双层水箱结构，分为上、下两层，上为工作缸31，下为储水缸34，工作缸31和储水缸34通过管道构成连通器；工作缸31内悬置极板37，极板37通过工作缸31内盐水导电，并依据盐水与极板31的接触面积控制导电电流的大小；工作缸31内壁有工作缸零水位指示开关ZL和工作缸高水位指示开关HL；工作缸上部装有一个补水电磁阀32，用于控制往工作缸内补水；储水缸34内壁有设有储水缸低水位指示开关LL、储水缸工作位指示开关GL和储水缸高水位指示开关CL，储水缸上部装有充气电磁阀33、放气电磁阀36和加速放气电磁阀35，分别用于控制往储水缸充气、放气和加速放气。盐水缸采用气压式控制，通过充气电磁阀33向储水缸充气将储水缸34中的水平稳压入工作缸31，实现盐水缸功率和电流的增大；通过加速放气电磁阀35和放气电磁阀36将储水缸中的空气排出，水在自身重力的作用下回到储水缸，实现盐水缸功率和电流的减小。

电气控制柜包括PLC控制器、变送器、开关电源、继电器、固态继电器、接触器和断路器；所述变送器将模拟量模块采集的盐水缸有功电流、电抗器无功电流和发电机组汇流排电压转换为4～20mA的标准信号，并输入PLC控制器；所述开关电源为PLC控制器的数字量输出信号提供+24V直流电源；所述PLC控制器通过继电器、固态继电器控制盐水缸的电磁阀，通过接触器控制电抗器的电机；所述断路器用于控制电气控制柜内220V和380V交流电源的接入。所述PLC控制器为电气控制柜的核心，运行根据船舶发电机组测试报验工艺编写的程序，采集盐水缸和可调电抗器的状态信号，同时通过模拟量输入模块采集盐水缸和可调电抗器的电流以及汇流排的电压，并通过继电器、固态继电器和接触器控制盐水缸和可调电抗器动作，改变接入船舶发电机组的有功功率和无功功率大小。电气控制柜正面分布状态信号指示灯、模拟电流表和开关，通过开关实现盐水缸功率和可调电抗器电流的手动调节。

如图3，远程控制器包括笔记本电脑21、触摸屏22和路由器25；笔记本电脑、触摸屏、PLC控制器23通过船舶专用的8芯双屏蔽电缆与路由器25连接；笔记本电脑21和船舶发电机组的适配器通过RS485总线连接。本实施例中笔记本电脑、触摸屏、路由器和PLC控制器组成控制系统。笔记本电脑和触摸屏通过路由器的LAN口连接在同一个冲突域，PLC控制器通过路由器连接在与笔记本电脑和触摸屏所在冲突域不同的冲突域中，两个冲突域通过路由器实现互联。

笔记本电脑运行船舶发电机组计算机监控系统，它使用组态王或其它组态软件开发，监测盐水缸和可调电抗器的状态，控制盐水缸1电磁阀和可调电抗器2电机动作，船舶发电机组计算机监控系统具有四种运行态：监视、手动、半自动和全自动，监视状态时只有监测功能，手动状态时具有监测与控制功能，但对盐水缸和可调电抗器的操作均通过手动控制相应的电磁阀和电机实现，处于半自动状态时，首先设定盐水缸的功率大小和可调电抗器的电流大小，然后启动半自动，系统自动控制盐水缸和可调电抗器，使其功率或电流达到设定值，处于全自动状态时，只须启动全自动，不用再进行其它任何操作，系统自动完成船舶发电机组的测试报验，并自动记录和保存数据，写入数据库，打印测试报验报表。触摸屏采用工业上常用的产品，稳定性和可靠性高，它具有三种运行态：手动、半自动和定量保持，手动功能与电气控制柜和笔记本电脑的手动功能一样，半自动功能与笔记本电脑的半自动功能一样，定量保持功能模拟汽车巡航控制，在任意时刻启动定量保持，则将盐水缸和可调电抗器的当前值作为设定值，并保持住。船舶发电机组适配器是船舶电站本身具备的，负责采集船舶发电机组的电力参数，笔记本电脑通过RS485总线与它通信，读取船舶发电机组的电力参数。

本发明的工作过程如下：

1.报验前准备：向盐水缸1中注水至储水缸高水位指示灯亮，将可调电抗器手动回零，连接补水管路和压缩空气管路，将船舶发电机组负载线接至汇流排，连接电气控制柜中的PLC控制器至远程控制器。

2.上电报验：根据需要选择电气控制柜正面面板、远程控制器、触摸屏和笔记本电脑中的一个作为调节装置，调节盐水缸1功率和可调电抗器2电流至所需的大小，选择手动、半自动、全自动或定量保持功能，完成船舶发电机组的负荷测试、电压测试、并机测试和突加突卸测试。

3.报验单获取：根据报验过程中船舶发电机组的电力参数，手动记录报验数据，或从笔记本电脑中提取报验数据，填写报验单，完成船舶发电机组的报验工作。

4.断电养护：断开船舶发电机组负载线和全自动组合式船舶发电机组测控装置的电力供应，以备下一次报验。

本实施例的测试容量为2×2000KW+1×2500KVA。

实施例2

如图4所示，本实施例全自动船舶发电机组测控系统采用组合模式，包括两个全自动船舶发电机组测控装置和远程控制器。其中每个全自动船舶发电机组测控装置的结构与实施例1同，在此不再赘述。

如图5所示，在组合模式下，笔记本电脑21、触摸屏22、路由器25和两个PLC控制器23组成控制系统。笔记本电脑21和触摸屏22通过路由器25的LAN口连接在同一个冲突域，PLC控制器23通过路由器25连接在与笔记本电脑21和触摸屏22所在冲突域不同的冲突域中，两个冲突域通过路由器25实现互联；两个PLC控制器23通过路由器25连接在同一个冲突域。

本实施例的测试容量为4×2000KW+2×2500KVA。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.全自动船舶发电机组测控系统，其特征在于，包括全自动船舶发电机组测控装置和远程控制器，所述全自动船舶发电机组测控装置包括两个盐水缸、一个可调电抗器、三个大电流智能断路器和一个电气控制柜；

每个盐水缸、可调电抗器各自连接一个大电流智能断路器；

所述电气控制柜分别与三个大电流智能断路器连接；

所述远程控制器分别与电气控制柜、发动机组连接。

2.根据权利要求1所述的全自动船舶发电机组测控系统，其特征在于，所述盐水缸为双层水箱结构，分为上、下两层，上为工作缸，下为储水缸，工作缸和储水缸通过管道构成连通器；

3.根据权利要求1所述的全自动船舶发电机组测控系统，其特征在于，所述可调电抗器配备小功率电机，通过电机正反转控制电抗加减。

4.根据权利要求1所述的全自动船舶发电机组测控系统，其特征在于，所述电气控制柜包括PLC控制器、变送器、开关电源、继电器、固态继电器、接触器和断路器；所述变送器将模拟量模块采集的盐水缸有功电流、电抗器无功电流和发电机组汇流排电压转换为4～20mA的标准信号，并输入PLC控制器；所述开关电源为PLC控制器的数字量输出信号提供+24V直流电源；所述PLC控制器通过继电器、固态继电器控制盐水缸的电磁阀，通过接触器控制电抗器的电机；所述断路器用于控制电气控制柜内220V和380V交流电源的接入。

5.根据权利要求4所述的全自动船舶发电机组测控系统，其特征在于，所述远程控制器包括笔记本电脑、触摸屏和路由器；笔记本电脑、触摸屏、PLC控制器通过船舶专用的8芯双屏蔽电缆与路由器连接；笔记本电脑和船舶发电机组的适配器通过RS485总线连接。

6.根据权利要求1～5任一项所述的全自动船舶发电机组测控系统，其特征在于，所述全自动船舶发电机组测控装置为多个，每个全自动船舶发电机组测控装置的电气控制柜之间通过船舶专用的8芯双屏蔽电缆连接。