船舶电力系统的设计与研究

文章对于船舶行业电力系统发展历程等情况进行相关研究和分析。

【关键词】船舶电力系统;管控体系;研究分析

在二十世纪七十年代之后，船舶行业的电力系统有了更加安全可靠更加科学稳定的管控体系。二十世纪八十年代之后，又有了更加精准的微机管控体系。二十世纪九十年代之后，PLC技术的运用加强了管控体系的准确性以及1稳定性。而到现在的新时代，以PLC技术为核心的管控体系进过了不断改进与优化，现如今船舶行业的电力系统已经形成了较为完善的自动化智能化电力管控体系。

一、船舶行业电力系统概述

船舶的电力系统主要有几个部分组成，包括：电源装置、配电装置、船舶电力网、负载。

1、电源装置

电源装置是将其他形式的能量（如：机械能、化学能、核能）转换成电能的装置。目前在船上常用的电源有发电机组和蓄电池。

2、配电装置

配电装置主要用于控制、保护、监测和分配船舶电源产生的电力，并对船舶正长常航行或应急状况下

3、船舶电力网

船舶电力网是指向全船供电的电缆与电线组成的馈电系统的总成，其作用是把电源的电能传输给全船所有的用电设备。船舶电力网可分为动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网等。

4、负载

负载又称船舶用电设备，是将电能转变为机械能、光能、热能和其他形式能的总成可分为以下几类：如采用电动机拖动的机械设备、舱室机械设备;采用电光源的照明设备、信号设备;采用电加热的电炉、电灶等设备。

二、船舶电站相关设计

2.1船舶电站概述

船舶电站是整个电力系统的核心，它负担全船发、配电的重要任务，电站的好坏直接关系到船舶安全。船舶电站由船舶电源、船舶电力网络、配电系统设备和电力系统保护设备等组成。

2.2船舶电站自动化的重要性

实现船舶自动化的目的是提高电能的质量，保证供电的安全可靠，改善运行管理人员的劳动强度和劳动条件，并提高船舶运行的经济性，现代船舶的自动化已经达到相当高的程度。

2.3船舶电站的自动化设计

船舶自动化电站是集自动控制、报警和监测于一体化的监控系统，涉及到现代控制技术、通讯、信息处理、数字化信息技术、计算机网络技术等多学科技术。电站自动化系统，它应包含三大部分，即安全保护系统、自动化控制系统和自动检测报警系统。

船舶自动化设计完成以下功能：

（1）自动启动任一台发电机组。

（2）自动准同步并车。由自动准同步装置与自动调频转载装置配合工作，将新启动的机组自动投入电网并联运行。

（3）自动横频及有功功率自动分配。当两台机组并联运行时，自动调频装载与原动机调速器配合工作，维护电网恒定频率。并使两台机组按容量成比例分配有功功率。

（4）欲将一台机组解列时，自动装置将其负载自动转移至运行的机组，才接受跳闸指令实现自动解列

（5）自动恒压及无功功率自动分配。无论单机或是并联运行，自动励磁装置总能保持电压恒定。同时达到使并联运行的发电机组合理分担无功功率的效果。

（6）自动分级卸载及按程序启动。当电网超过额定负载时，可自动分一次到两次卸掉次要负载。当恢复供电时，按负载重要性顺序自启。

（7）集控室有监视仪表、信号知识灯、报警设备和转换开关、人工按钮等。

2.4船舶电站自动巡回检测装置

自动巡回检测装置是船舶电站的重要组成部分，它依靠各种传感器对机舱电站系统的大量参数（电压、电流、转速等）连续且自动的巡回测量、数字显示、监视记录和报警，并输出信息，通过计算机等自动化设备完成相关设备的控制运行。

2.5总体控制系统

总体控制系统用来收集来自各柴油机、发电机、断路器、汇流排以及各主要负载的必要信息及参数，加以汇总、分析、判断，以应付电站运行时出现的各种状况，确保电力系统安全、可靠优质、精致的运行。

2.6柴油机自动启停

现代船舶发电机大多由柴油机拖动，因此发电机自动启停实为发电机自动启停。

柴油机启停可分为三种基本原则：

（1）按时间原则控制，即模仿人的实际操作过程，按时间控制程序。

（2）按速度原则控制，直接按速度拟定控制程序。

（3）按滑油压力控制，即按照不同转速时滑油压力的变化拟定控制程序。

一般采用综合控方式，即三种控制方式兼而有之。

三、发展与展望

随着船舶电工领域，即电力、电子、控制技术、通讯及 信息技术等的不断发展及其在船舶上的广泛应用，船舶电气自动化程度还将会有一个较大程度的提高。机电一体化使学科界限互相交叉渗透，电力与电子、强电与弱电，更难分难解，人工智能和模糊技术的应用成熟使船舶电气自动化领域将更加宽广，必将会对造船和航运业带来重大变革。而这些领域是现在已经有了初步成效。

从原始的手动操作到手动遥控操作，在发展为半自动化控制，现发展为电站全自动控制的无人值班机舱。自动化水品不断提高。船舶电站自动化具有安全保护、数据传输、自动监测及操作控制自动化的优势，船舶电站正以模块化、标准化、网络化等方式向船舶电站综合自动化的高阶段发展。

参考文献：

[1]赵树宗，缪春琼，莫小勇.船舶电力系统的应急发电机组仿真与优化设计[J].舰船科学技术，2019，41（08）：121-123.

[2]潘益玲.基于PLC技术的船舶电力推进系统设计[J].舰船科学技术，2019，41（04）：79-81.

[3]陈新欣.复杂船舶电力網络系统的优化设计[J].舰船科学技术，2018，40（12）：112-114.

（作者单位：渤海造船厂集团有限公司）

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