CN209896708U - 一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种船舶电站基于发电机负荷率‑柴油机热效率协调控制系统，包括若干发电机组、若干柴油机组、控制组、供电中心和若干启停机构，所述柴油机组通过柴油机的传动飞轮连接发电机组中发电机的转子轴，所述启停机构安装于柴油机组上。本实用新型在热效率需要额定负荷工况的前提下，船舶电站管理系统基于发电机所发电量与实际需要用电量进行对比，进而改变发电机的台数，继而降低柴油机组的额定功率，降低油耗，除此之外，船舶的电站容量不是无限大的，大负载起停对船舶电站冲击很大，且船舶负载变动频繁，这些因素导致柴油机发电机组无法保持在最佳热效率工况，而本实用新型的协调控制系统可以很好的改善这个问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及船舶与海洋工程电站管理系统(PMS)的节能减排技术领域，具体为一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统。
背景技术
船舶节能减排面临的背景是全球变暖的气候变化趋势以及环保法规推动的低碳经济，高油价催生新的商业模式、行业竞争和成本控制。船舶运输是石油消费的重点行业，也是温室效应气体(GHG)和大气污染排放的重要来源之一。加强船舶节能减排是缓解能源环境压力的必然选择之一，而船舶电站是船舶节能减排的主要环节、是船舶节省燃油的主要目标之一，因此，船舶电站能量控制与优化管理是船舶节能减排的关键技术之一。
随着柴油机制造工艺的提高，船舶电站节能减排最成熟的技术是柴油机具有高的热效率，但柴油机工作在高效率工况的关键是处在额定负荷状态下，发电机负荷对柴油机影响最大。
船舶电站是船舶能源的核心，必须保持供电全天候不间断连续运行，燃油消耗显著，而船舶电站节能减排技术局限于柴油机方面性能的提高，尤其在于追求燃烧技术的改善，忽视了热效率需要的额定负荷工况的前提，船舶电站管理系统缺少了基于发电机负荷率-柴油机热效率的协调控制功能。另一方面，船舶电站容量不是无限大的，大负载起停对船舶电站冲击很大，且船舶负载变动频繁，这些因素导致柴油机发电机组无法保持在最佳热效率工况。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统，包括若干发电机组、若干柴油机组、控制组、供电中心和若干启停机构，所述柴油机组通过柴油机的传动飞轮连接发电机组中发电机的转子轴，所述启停机构安装于柴油机组上，所述启停机构与柴油机组之间一一对应，所述启停机构与柴油机组之间电性连接，所述控制组与启停机构之间电性连接，所述发电机组与供电中心之间电性连接，所述柴油机组与控制组之间电性连接，所述控制组与供电中心之间电性连接，所述发电机组的数量根据实际船舶电站发电量最大负荷的情况进行确定。
优选的，柴油机组的数量根据发电机组的数量进行确定，所述柴油机组与发电机组之间一一对应。
优选的，柴油机传动飞轮与发电机转子轴之间的连接方式为带连接。
优选的，启停机构包括启动继电器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型在热效率需要额定负荷工况的前提下，船舶电站管理系统基于发电机所发电量与实际需要用电量进行对比，在发电机所发电量多余实际需要用电量时可根据其实际电量差值确定减少发电机的台数或使在工作中的发电机停止工作；在实际用电量多于发电总量时增加相应的发电机或使未工作的发电机开始工作，继而降低柴油机组的额定功率，降低油耗，除此之外，船舶的电站容量不是无限大的，大负载起停对船舶电站冲击很大，且船舶负载变动频繁，这些因素导致柴油机发电机组无法保持在最佳热效率工况，而本实用新型的协调控制系统可以很好的改善这个问题。
附图说明
图1为本实用新型的系统模块图；
图2为本实用新型的发电机组运行状态图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一：
请参阅图1，一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统，包括若干发电机组、若干柴油机组、控制组、供电中心和若干启动继电器，柴油机组通过柴油机的传动飞轮连接发电机组中发电机的转子轴，启动继电器安装于柴油机组上，启动继电器与发电机组之间一一对应，启动继电器与柴油机组之间电性连接，控制组与启动继电器之间电性连接，控制组包括PLC控制器，发电机组与供电中心之间电性连接，柴油机组与控制组之间电性连接，控制组与供电中心之间电性连接，发电机组的数量根据实际船舶电站发电量最大负荷的情况进行确定。
优选的，柴油机组的数量根据发电机组的数量进行确定，所述柴油机组与发电机组之间一一对应。
优选的，柴油机传动飞轮与发电机转子轴之间的连接方式为带连接。
本实施例中，通过确定发电机组的发电量与实际用电量进行对比，确定电量的是否足够或有剩余电量，进而控制发电机工作的个数，将电量的分析数据输送到控制组之后由控制组进行对比分析，然后是否发出指令给发电机组，如：发电量远多于实际用电量约一个发电机组的发电量，此时将数据给予控制组，控制组通过电控启动继电器控制其中的一个发电机组停止工作，从而保证发电机的高效发电；若发电量少于需求用电量约一个发电机组的发电量，此时，将数据给予控制组，控制组通过电控启动继电器控制其中一个发电机组开始工作，此时，发电量既满足了使用需求，又保证发电机不会超负荷工作。
实施例二：
请参阅图1-2，一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统，包括若干发电机组、若干柴油机组、控制组、供电中心和若干启停机构，柴油机组通过柴油机的传动飞轮连接发电机组中发电机的转子轴，启停机构安装于柴油机组上，启停机构与柴油机组之间一一对应，启停机构与柴油机组之间电性连接，控制组与启停机构之间电性连接，控制组包括PLC控制器，发电机组与供电中心之间电性连接，柴油机组与控制组之间电性连接，控制组与供电中心之间电性连接，发电机组的数量根据实际船舶电站发电量最大负荷的情况进行确定。
本实施例按每台发电机组的最大负荷率为一定值的方式管理，在这种管理方式中，增机时，最大负荷率k1一般取0.8～0.85，取电网最小功率裕量为0.2～0.15。船舶电网功率因数较高者取较大值，若电网功率因数特别低，则负荷率k1只能取0.75甚至更低的值，当然功率因数特别高，负荷率k可以取到0.9。
减机时负荷率k2应比增机负荷率k1小，大致小0.05～0.1，取电网最大功率裕量为1.6～1.7。确切值需由船舶实际负荷来确定，其原则是，若原来单机运行，因增加某一较大负荷后引起增机并联运行，当该负荷停止运行后，应能确保会产生自动减机指令。
增机负荷率
减机负荷率
式中n-发电机组台数，PL-发电机组的实际负荷，PR-发电机组的额定负荷。
图2所示为按最大负荷率为一定值的方式进行管理的发电机组运行状态图，该图表示的是增机负荷率取0.8，减机负荷率取0.7的运行状态图。
这种管理模式对需要并联运行机组的台数小于等于3台的情况下是较为经济的，由图2可见，并联运行机组台数增加，电网功率储备裕量随之增加。
实施例三：
请参阅图1-2，一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统，包括若干发电机组、若干柴油机组、控制组、供电中心和若干启停机构，柴油机组通过柴油机的传动飞轮连接发电机组中发电机的转子轴，启停机构安装于柴油机组上，启停机构与柴油机组之间一一对应，启停机构与柴油机组之间电性连接，控制组与启停机构之间电性连接，控制组包括PLC控制器，发电机组与供电中心之间电性连接，柴油机组与控制组之间电性连接，控制组与供电中心之间电性连接，发电机组的数量根据实际船舶电站发电量最大负荷的情况进行确定。
本实施例按电站功率余量为一定值的方式管理，电站功率余量是指电网上运行机组应能发出的所有功率值与当前电网上总负荷功率之差叫功率余量。设定的增机功率余量数值是按电站装机数量及需最多并联机组的台数而定。一般在仅需二台机组并联时，可设定在0.2左右；需三台、四台机组并联时，可定在0.3左右。减机功率余量比增机功率余量略大些，一般取比增机大0.1～0.2左右。
可见在这种管理模式中，需长时间并联运行机组台数越多越经济，否则就不太经济。
在热效率需要额定负荷工况的前提，船舶电站管理系统基于发电机所发电量与实际需要用电量进行对比，在发电机所发电量多余实际需要用电量时可根据其实际电量差值确定减少发电机的台数或使在工作中的发电机停止工作，在实际用电量多于发电总量时增加相应的发电机或使未工作的发电机开始工作，继而降低柴油机组的额定功率，降低油耗，除此之外，船舶的电站容量不是无限大的，大负载起停对船舶电站冲击很大，且船舶负载变动频繁，这些因素导致柴油机发电机组无法保持在最佳热效率工况，而本实用新型的协调控制系统可以很好的改善这个问题。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统，包括若干发电机组、若干柴油机组、控制组、供电中心和若干启停机构，其特征在于：所述柴油机组通过柴油机的传动飞轮连接发电机组中发电机的转子轴，所述启停机构安装于柴油机组上，所述启停机构与柴油机组之间一一对应，所述启停机构与柴油机组之间电性连接，所述控制组与启停机构之间电性连接，所述发电机组与供电中心之间电性连接，所述柴油机组与控制组之间电性连接，所述控制组与供电中心之间电性连接，所述发电机组的数量根据实际船舶电站发电量最大负荷的情况进行确定。
2.根据权利要求1所述的一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统，其特征在于：所述柴油机组的数量根据发电机组的数量进行确定，所述柴油机组与发电机组之间一一对应。
3.根据权利要求1所述的一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统，其特征在于：所述柴油机传动飞轮与发电机转子轴之间的连接方式为带连接。
4.根据权利要求1所述的一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统，其特征在于：所述启停机构包括启动继电器。
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| CN110224447A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-10 | 上海阜有海洋科技有限公司 | 一种船舶电站基于发电机负荷率-柴油机热效率协调控制系统 |
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