CN217036824U - 一种推进器电源切换系统和动力定位船舶 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种推进器电源切换系统和动力定位船舶，系统应用于动力定位船舶，船舶包括：分别位于第一机舱和第二机舱的第一发电机组、第二发电机组，位于第一配电板间的第一中压主配电板和第一低压主配电板，第一中压主配电板通过第一馈电开关与第一低压主配电板连接，位于第二配电板间的第二中压主配电板和第二低压主配电板，第二中压主配电板通过第二馈电开关与第二低压主配电板连接，位于推进器舱的推进器本地辅助配电板，位于推进器舱的推进器切换柜，推进器切换柜设置有第一切换开关和第二切换开关，第一切换开关与第一中压主配电板连接，第二切换开关与第二中压主配电板连接。本申请通过故障时切换配电板的方式，有效提高了船舶定位能力。

Description

一种推进器电源切换系统和动力定位船舶

技术领域

本实用新型涉及动力定位船舶领域，具体涉及一种推进器电源切换系统和动力定位船舶。

背景技术

动力定位系统因其在各种水深和海况下的定位能力而在钻井船、铺管船、铺缆船、平台支持船、潜水支持船、风电安装船等各类工程船舶上得到广泛应用。动力定位船舶需要在最大单点故障时仍能保持定位能力，DP2及以下等级的动力定位船舶的最大单点故障通常指某一活动部件的失效，而对于DP3船舶，其定义进一步扩展为船上任意舱室发生火灾或进水导致的失效。

与此相对应，提高船舶定位能力有2个设计方向：(1.)增加单点故障时的推进器可用功率。即增加推进器数量或提高推进器单机功率，同时配合增加发电机数量或提高发电机功率以增加船舶电网总功率；(2.)优化船舶整体布置，将发电机、配电板、推进器及其辅助系统设备进一步分散布置，通过A60防火及水密舱壁分隔，在物理空间上形成更多的冗余分组，当损失单一舱室的时候，损失的电网功率或推进器就更少。无论哪一个设计方向，或者大幅度增加项目的成本，或者从船舶设计整体上增加设计难度，不管是经济性还是技术可行性方面都不是最优选项。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种可以在减少成本的同时，提升船舶定位能力的推进器电源切换系统和动力定位船舶。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

根据本实用新型实施例的推进器电源切换系统，应用于动力定位船舶，船舶包括：

通过防火及水密舱壁分隔第一机舱、第二机舱、第一配电板间、第二配电板间，以及推进器舱，推进器电源切换系统包括：

分别位于第一机舱和第二机舱的第一发电机组、第二发电机组，

位于第一配电板间的第一中压主配电板和第一低压主配电板，第一中压主配电板与第一发电机组电连接，第一中压主配电板通过第一馈电开关与第一低压主配电板连接，

位于第二配电板间的第二中压主配电板和第二低压主配电板，第二中压主配电板与第二发电机组电连接，第二中压主配电板通过第二馈电开关与第二低压主配电板连接，

位于推进器舱的推进器本地辅助配电板，推进器本地辅助配电板分别与第一低压主配电板和第二低压主配电板电连接，推进器本地辅助配电板用于与推进器辅助设备连接，以及

推进器切换柜，推进器切换柜设置在推进器舱，推进器切换柜设置有第一切换开关和第二切换开关，第一切换开关与第一中压主配电板连接，第二切换开关与第二中压主配电板连接。

在本申请的一个实施例中，推进器舱通过防火及水密舱壁分隔为独立舱室，推进器切换柜和推进器本地辅助配电板设置在推进器舱。

在本申请的一个实施例中，切换系统还包括：

第三馈电开关，第三馈电开关设置在第一中压主配电板上，第一中压主配电板通过第三馈电开关与第一切换开关连接。

在本申请的一个实施例中，切换系统还包括：

第四馈电开关，第四馈电开关设置在第二中压配电主板上，第二中压主配电板通过第四馈电开关与第二切换开关连接；

第一切换开关与第二切换开关相互联锁，以使第一切换开关与第二切换开关任意时刻只能合闸一个。

在本申请的一个实施例中，切换系统还包括：

第一变压器，第一变压器设置在第一配电板间内，第一中压主配电板通过第一馈电开关连接至第一变压器；

第一进线开关，第一进线开关设置在第一低压主配电板上，第一变压器通过第一进线开关与第一低压主配电板连接。

在本申请的一个实施例中，切换系统还包括：

第二变压器，第二变压器设置在第二配电板间内，第二中压主配电板通过第二馈电开关连接至第二变压器；

第二进线开关，第二进线开关设置在第二低压主配电板上，第二变压器通过第二进线开关与第二低压主配电板连接。

在本申请的一个实施例中，切换系统还包括：

第五馈电开关，第五馈电开关设置在第一低压主配电板上；

第三进线开关，第三进线开关设置在推进器本地辅助配电板上，并与第五馈电开关连接。

在本申请的一个实施例中，切换系统还包括：

第六馈电开关，第六馈电开关设置在第二低压主配电板上；

第四进线开关，第四进线开关设置在推进器本地辅助配电板上，并与第六馈电开关连接；

第三进线开关与第四进线开关相互联锁，以使第三进线开关与第四进线开关任意时刻只能合闸一个。

在本申请的一个实施例中，切换系统还包括：

推进电机，推进电机设置在推进器舱内，用于驱动船舶；

推进变频器，推进变频器设置在推进器舱内，并与推进电机连接；

推进变压器，推进变压器设置在推进器舱内，推进变压器与推进变频器连接，并分别与第一切换开关与第二切换开关连接。

本申请还提供一种动力定位船舶，包括上述任一项所述的推进器电源切换系统。

本实用新型的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

1、本实用新型实施例的推进器电源切换系统，通过增加推进器切换柜的方式，实现了推进器电源的故障切换，充分利用了原有设备，降低了改造成本；

2、本实用新型实施例的推进器电源切换系统，使用推进器切换柜，仅在推进器系统正常、中压主配电板故障时才触发切换开关并切换到冗余配电板，之后，冗余配电板的馈电开关才能合闸并供电给推进器，有效防止两个中压配电板之间的故障蔓延和扩散；

3、本实用新型实施例的推进器电源切换系统，保持原有的发电机组数量和功率不变，但提高了单点故障时的可用推进器数量，有效提高了船舶定位能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例的推进器电源切换系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的推进器电源切换系统的控制流程图；

图3为本实用新型实施例的推进器电源切换系统的推进器切换柜信号中转示意图；

附图标记：1、第一发电机；2、第二发电机；3、第三发电机；4、第四发电机；5、第五发电机；6、第六发电机；7、第一中压主配电板；8、第二中压主配电板；9、第三馈电开关；10、第四馈电开关；11、推进器切换柜；12、第一切换开关；13、第二切换开关；14、推进变压器；15、推进变频器；16、推进电机；17、第一馈电开关；18、第二馈电开关；19、第一变压器；20、第二变压器；21、第一进线开关；22、第二进线开关；23、第五馈电开关；24、第六馈电开关；25、第一低压主配电板；26、第二低压主配电板；27、推进器本地辅助配电板；28、第三进线开关；29、第四进线开关；30、推进器辅助设备；31、第一机舱；32、第二机舱；33、第一配电板间；34、第二配电板间； 35、推进器舱。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

现有的动力定位船舶方案中，往往采取增加单点故障时的推进器可用功率或分散布置发电机、配电板、推进器及其辅助系统设备。第一种方案需要采取功率上限更高的推进器，增加了升级所需的成本；而第二种方案则需要设计新型船舶布局方案，或对现有的船舶进线整体优化以在物理空间上形成更多的冗余分组。上述的两种方案大幅度增加项目的成本，也在船舶设计整体上增加设计难度。

下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的推进器电源切换系统和动力定位船舶。

请参考图1，本实用新型实施例提供一种推进器电源切换系统，应用于动力定位船舶，船舶包括：通过防火及水密舱壁分隔第一机舱31、第二机舱32、第一配电板间33、第二配电板间34，以及推进器舱35，推进器电源切换系统包括：

位于第一机舱31的第一发电机1、第二发电机2及第三发电机3组成的第一发电机组，位于第二机舱32的第四发电机4、第五发电机5及第六发电机6组成的第二发电机组，位于第一配电板间33的第一中压主配电板7和第一低压主配电板25。第一中压主配电板7与第一发电机组电连接，第一中压主配电板7用于向推进器提供电力，第一中压主配电板7通过第一馈电开关 17与第一低压主配电板25连接，第一低压主配电板25用于向推进器提供辅助电源。位于第二配电板间34的第二中压主配电板8和第二低压主配电板26，第二中压主配电板8与第二发电机组电连接，第二中压主配电板8用于向推进器提供电力，第二中压主配电板8通过第二馈电开关18与第二低压主配电板26连接，第二低压主配电板26用于向推进器提供辅助电源。位于推进器舱35 的推进器本地辅助配电板27，推进器本地辅助配电板27用于与推进器辅助设备30连接。推进器舱35还包括：推进器切换柜11，推进器切换柜11设置在推进器舱35，推进器切换柜11设置有第一切换开关12和第二切换开关13，第一切换开关12与第一中压主配电板7连接，第二切换开关13与第二中压主配电板8连接。通过推进器切换柜11分别连接至第一中压主配电板7与第二中压主配电板8，在任意舱室的配电板故障失效时，推进器可以通过推进器切换柜11自动切换至另一中压主配电板继续运行，推进器辅助电源也可以直接切换至另一低压主配电板。由此，可以保证推进器的可用性，提高了船舶定位能力，同时也充分利用了船舶现有的设备，有效节省了制造成本。

请参考图1，在本申请的一个实施例中，推进器舱35通过防火及水密舱壁分隔为独立舱室，推进器切换柜11和推进器本地辅助配电板27设置在推进器舱。具体来说，可以使用A60防火及水密舱壁对推进器舱35进行分隔，当推进器舱35发生火灾或漏水等意外情况而失效时，不会影响到其他推进器和全船的动力定位系统，在提高了船舶安全性的同时，保证了船舶定位能力。

请参考图1，在本申请的一个实施例中，第一机舱31和第二机舱32通过 A60防火及水密舱壁分隔；第一配电板间33与第二配电板间34通过A60防火及水密舱壁分隔。由此，第一机舱31和第二机舱32、第一配电板间33与第二配电板间34分别形成了各自独立，不受影响的两个动力定位分区，为使用推进器切换柜11自动切换维持推进器运行创造了前置条件。

请参考图1，在本申请的一个实施例中，第一中压主配电板7包括：第三馈电开关9，第一中压主配电板7通过第三馈电开关9与第一切换开关12连接。第四馈电开关10，第二中压主配电板8通过第四馈电开关10与第二切换开关13连接；第一切换开关12与第二切换开关13相互电气联锁，以使第一切换开关12与第二切换开关13任意时刻只能合闸一个。举例来说，当第一切换开关12合闸时，第一中压主配电板7向推进器提供电力，当第一中压主配电板7故障时，第一切换开关12分闸，第二切换开关13合闸，由第二中压主配电板8向推进器提供电力。由此，可以在单点故障时有效提高船舶定位能力。

请参考图1，在本申请的一个实施例中，系统还包括：第一变压器19、第一进线开关21、第二变压器20及第二进线开关22。其中，第一变压器19是低压供电变压器，第一变压器19设置在第一配电板间33内，并通过第一馈电开关17连接至第一变压器19；第一进线开关21设置在第一低压主配电板25 上，第一变压器19通过第一进线开关21与第一低压主配电板25连接。第二变压器20是低压供电变压器，第二变压器20设置在第二配电板间34内，第二中压主配电板8通过第二馈电开关18连接至第二变压器20；第二进线开关 22设置在第二低压主配电板26上，第二变压器20通过第二进线开关22与第二低压主配电板26连接。使用低压供电变压器可以对中压主配电板传输的电流进行降压，以使第一低压主配电板25和第二低压主配电板26向推进器舱 35中的设备提供电力。

请参考图1，在本申请的一个实施例中，系统还包括：第五馈电开关23、第三进线开关28、第六馈电开关24及第四进线开关29。其中，第五馈电开关 23设置在第一低压主配电板25上；第三进线开关28设置在推进器本地辅助配电板27上，并与第五馈电开关23连接。第六馈电开关24设置在第二低压主配电板26上；第四进线开关29设置在推进器本地辅助配电板27上，并与第六馈电开关24连接；第三进线开关28与第四进线开关29相互电气联锁，以使第三进线开关28与第四进线开关29任意时刻只能合闸一个。举例来说，当第五馈电开关23合闸时，由第一低压主配电板25向推进器舱35中的设备供电，当第一低压主配电板25发生故障时，第五馈电开关23分闸，第六馈电开关24合闸，由第二低压主配电板26向推进器舱35中的设备供电。由此，可以在单点故障时有效提高船舶定位能力。

请参考图1，在本申请的一个实施例中，系统还包括：设置在推进器舱35 内的推进电机16、推进变频器15及推进变压器14。其中，推进电机16用于驱动船舶；推进变频器15与推进电机16连接；推进变压器14与推进变频器 15连接，并分别与第一切换开关12与第二切换开关13连接。举例来说，当第一中压主配电板7向推进器供电时发生意外，第一切换开关12分闸，第二切换开关13合闸，由第二中压主配电板8向推进器提供电力的切换过程需要一定的转换时间，推进变频器15可以使用动能缓冲和电压维持能力保证切换过程中推进器维持在线。由此，可以有效保证船舶的位置维持能力。

本申请还提供一种动力定位船舶，其特征在于，包括根据上述任一项的推进器电源切换系统。下面，示例性地说明使用本实用新型的推进器电源切换系统的动力定位船舶具体使用过程。

首先，如图1、图2及图3所示，连接第一中压主配电板7与第一切换开关12的第三馈电开关9和连接第二中压主配电板8与第二切换开关13的第四馈电开关10通过推进变频器15控制分合闸，推进器切换柜11内的第一切换开关12和第二切换开关13由船舶推进控制系统控制分合闸，默认情况下，第三馈电开关9和第一切换开关12合闸以对推进器供电。船舶推进控制系统可以实时监测第一中压主配电板7和第二中压主配电板8各个母排分段上的电压、频率、失电状态信号这三个母排失电的判断信号，当两个或以上的判断信号脱离正常范围时触发失电故障，船舶推进控制系统触发并发出失电故障信号，并监控第三馈电开关9是否跳闸。当收到跳闸信号后，船舶推进控制系统向第一切换开关12发出分闸命令，将推进变压器14、推进变频器15及推进电机16和故障的第一中压主配电板7机器母排隔离，防止故障延伸至推进器；船舶推进控制系统接收到推进器切换柜11的第一切换开关12的分闸状态信号后判断第二中压主配电板8的第四馈电开关10是否在分闸状态，若是则发出合闸命令给第二切换开关13，以使推进器切换柜11做好准备接受来自第二中压主配电板8继续向推进器的供电。

此外，推进变频器15会监测进线电源电压和内部直流母排电压，当第一中压主配电板7失电后，电压下降至正常范围的下限时，推进变频器15可以自动进入动能缓冲(KIB)和断电重启模式(Blackout Restart)模式以最大限度保持直流母排电压，此时，推进变频器15可以依靠推进电机16的转动惯性，用电机转动能量给推进变频器15电容反向充电，以尽量长时间维持直流母线电压。期间动力定位系统会收到船舶推进控制系统的切换信号，此时，动力定位系统会停止向推进变频器15发送命令；当推进器切换柜11的切换动作完成后，推进变频器15可以收到第二中压主配电板8上第四馈电开关10的待命信号并向第四馈电开关10发出合闸命令信号。第四馈电开关10合闸后，电源恢复正常，推进变频器15收到第四馈电开关10的合闸状态信号，退出动能缓冲和断电重启模式并向动力定位系统发送运行信号，动力定位系统收到信号后，恢复对推进变频器15的控制。

更具体地，推进器辅助电源的切换独立于中压主配电板的切换，主要为推进器本地辅助配电板27的进线电源的切换，如果失电故障仅发生在低压主配电板一侧，可仅切换低压辅助电源。首先，第五馈电开关23和第六馈电开关24处于合闸状态，默认地，由本地辅助配电板上常闭状态的第三进线开关 28向推进器辅助设备30供电。船舶推进控制系统发现第一低压主配电板25 发生失电故障时，会给常开状态的第四进线开关29发出合闸命令，本地辅助配电板转由第二低压主配电板26供电。由于第三进线开关28和第四进线开关29设有电气联锁，当第四进线开关29合闸时，常闭回路第三进线开关28 自动分闸。同时，为避免低压辅助电源切换过程中瞬时失电的影响，推进器辅助设备30的相关启动箱采用特殊接触器，可在失电3秒时间内维持吸合状态，使运行信号保持，不致影响动力定位系统；对于无法采用特殊接触器的情况，比如推进器本地辅助配电板27的控制电源，则内部设置UPS，以维持切换过程中的控制电源正常供电。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种推进器电源切换系统，应用于动力定位船舶，其特征在于，所述船舶包括通过防火及水密舱壁分隔第一机舱、第二机舱、第一配电板间、第二配电板间，以及多个推进器舱，所述推进器电源切换系统包括：

分别位于所述第一机舱和所述第二机舱的第一发电机组、第二发电机组，

位于所述第一配电板间的第一中压主配电板和第一低压主配电板，所述第一中压主配电板与所述第一发电机组电连接，所述第一中压主配电板通过第一馈电开关与所述第一低压主配电板连接，

位于所述第二配电板间的第二中压主配电板和第二低压主配电板，所述第二中压主配电板与所述第二发电机组电连接，所述第二中压主配电板通过第二馈电开关与所述第二低压主配电板连接，

位于所述推进器舱的推进器本地辅助配电板，所述推进器本地辅助配电板分别与所述第一低压主配电板和所述第二低压主配电板电连接，所述推进器本地辅助配电板用于与对应推进器辅助设备连接，以及

推进器切换柜，所述推进器切换柜设置在所述推进器舱，所述推进器切换柜设置有第一切换开关和第二切换开关，所述第一切换开关与所述第一中压主配电板连接，所述第二切换开关与所述第二中压主配电板连接。

2.根据权利要求1所述的推进器电源切换系统，其特征在于，所述推进器舱通过防火及水密舱壁分隔为独立舱室，所述推进器切换柜所述推进器本地辅助配电板设置在所述推进器舱。

3.根据权利要求1所述的推进器电源切换系统，其特征在于，所述切换系统还包括：

第三馈电开关，所述第三馈电开关设置在所述第一中压主配电板上，所述第一中压主配电板通过所述第三馈电开关与所述第一切换开关连接。

4.根据权利要求3所述的推进器电源切换系统，其特征在于，所述切换系统还包括：

第四馈电开关，所述第四馈电开关设置在所述第二中压配电主板上，所述第二中压主配电板通过所述第四馈电开关与所述第二切换开关连接；

所述第一切换开关与所述第二切换开关相互联锁，以使第一切换开关与所述第二切换开关任意时刻只能合闸一个。

5.根据权利要求1所述的推进器电源切换系统，其特征在于，所述切换系统还包括：

第一变压器，所述第一变压器设置在所述第一配电板间内，所述第一中压主配电板通过所述第一馈电开关连接至所述第一变压器；

第一进线开关，所述第一进线开关设置在所述第一低压主配电板上，所述第一变压器通过所述第一进线开关与所述第一低压主配电板连接。

6.根据权利要求5所述的推进器电源切换系统，其特征在于，所述切换系统还包括：

第二变压器，所述第二变压器设置在所述第二配电板间内，所述第二中压主配电板通过所述第二馈电开关连接至所述第二变压器；

第二进线开关，所述第二进线开关设置在所述第二低压主配电板上，所述第二变压器通过所述第二进线开关与所述第二低压主配电板连接。

7.根据权利要求1所述的推进器电源切换系统，其特征在于，所述切换系统还包括：

第五馈电开关，所述第五馈电开关设置在所述第一低压主配电板上；

第三进线开关，所述第三进线开关设置在所述推进器本地辅助配电板上，并与所述第五馈电开关连接。

8.根据权利要求7所述的推进器电源切换系统，其特征在于，所述切换系统还包括：

第六馈电开关，所述第六馈电开关设置在所述第二低压主配电板上；

第四进线开关，所述第四进线开关设置在所述推进器本地辅助配电板上，并与所述第六馈电开关连接；

所述第三进线开关与所述第四进线开关相互联锁，以使第三进线开关与所述第四进线开关任意时刻只能合闸一个。

9.根据权利要求8所述的推进器电源切换系统，其特征在于，所述切换系统还包括：

推进电机，所述推进电机设置在所述推进器舱内，用于驱动所述船舶；

推进变频器，所述推进变频器设置在所述推进器舱内，并与所述推进电机连接；

推进变压器，所述推进变压器设置在所述推进器舱内，所述推进变压器与所述推进变频器连接，并分别与所述第一切换开关与所述第二切换开关连接。

10.一种动力定位船舶，其特征在于，包括根据权利要求1-9任一项所述的推进器电源切换系统。

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