论文部分内容阅读
[摘要] 随着计算机以及网络通信技术的飞速发展，船舶电站的检测与维修科技化程度不断提高。在具有多台机组并联供电的船舶电站中，进行实时有效的监控，使之正常运行保证船舶的供电需求，是现代船舶制造业中的关键问题。确保电力系统安全、可靠、经济的运行，是提高工作效率和经济效益的重要途径。本文从船舶电站的发展、电站的组成、电站维修及检测系统的研制做了论述。
[关键词] 船舶 电站 维修与检测
随着海洋资源被人们充分认识，造船业出现了蓬勃发展的态势，随之对船舶电站自动化程度要求也越来越高。船舶电站是机舱自动化的重要组成部分，是电力系统的核心。电站的运行目的是保证船舶运行期间供电的连续性和可靠性，这两性是实现系统规定任务的有效性标志。监控和维修等环节的复杂性是船舶电站日常工作中的难点。随着计算机以及网络通信技术的飞速发展，船舶电站的检测与维修科技化程度不断提高。在具有多台机组并联供电的船舶电站中，进行实时有效的监控，使之正常运行保证船舶的供电需求，是现代船舶制造业中的关键问题。确保电力系统安全、可靠、经济的运行，是提高工作效率和经济效益的重要途径。
1.船舶电站监控系统的发展
从二十世纪八十年代起，计算机在各个领域里得到了充分地应用。在船舶电站中，可编程序控制器、单片机控制、工业总线控制等科学技术得到了广泛的推广和应用，使船舶电站的监控系统得到了迅速的发展。通常情况下，传播电站监控系统主要采用两种模式，一种是集散型监控系统，一种是现场总线型监控系统。集散型监控系统（DCS）是以微型计算机为基础，把分散控制、通信设备和集中控制综合管理，这一技术的应用使电站自动化、机舱自动化以及全船的自动化都实现了跨越式发展。主要工作原理是把过去一台小型计算机分解为多台计算机和智能仪表及部件组成的一个监控系统。现场总线控制（FCS）是利用现场总线的网络特性，把监控功能进一步下放到现场。这是相对于集散型监控系统的高层次控制，是技术上的又一个飞跃。其技术特点是实现了现场控制，改变了以前的分散型控制，数据的传输也利用智能模块、智能变送器、数字传感器和执行器来完成。现场总线控制技术的发展，为传播电站监控系统自动化打下了坚实的基础。监测系统的工作原理主要是对电气参数、和动作信号的检测以及报警、记录和显示。从而判断和控制电站的运行情况并保持电站工作的连续性，一旦某个机组出现故障，系统可以自动将指令转移给另一机组，并保证间断不超过45秒便自动进入供电状态。
2.船舶电站的组成
船舶电站是一个发电系统，主要构成元素有电源装置、配电装置、电网和电力负荷等几部分。
系统中将机械能和化学能转变为电能的装置就是电源。船舶上的供电系统主要由发电机组提供。船舶上的发电机组一般有以下几种方式，柴油发电机组、汽轮发电机组、燃气轮机发电机组、蒸汽发电机组、核能发电机组等。目前我国船舶电站普遍使用柴油型发电机组，因其效率高，易维修，启动快等特点，非常受欢迎。
配电装置是保护船舶电力系统的一组仪器设备，包括对电源、电力荷载、电网、测量等实施保护和监控。整个系统有开关电器，各种仪表和互感器，还有自动化设施，继电保护器以及连接母线，等设备仪表组成。
电网是船舶工作的血脉，是对全船电力系统的网络组成的总称，包括动力电网，照明电网，应急电网等三部分不同工作性质的分网组成。
船舶的电力负载主要由船舶前进的电动机及电力拖动装置、电气照明、厨房及设备用电、通信用电、电航设备用电负荷等。
3.船舶电站维修存在的问题
传播电站监控维修的问题主要有测量难、监控难、故障查找难。导致无法事前作出预警，也无法在故障出现后迅速定位和提供判断信息及排除故障的方案。船舶电动设备及电控柜拆检维修、损坏电缆更换和主发电机系统供电故障的修复等内容，构成了船舶电站维修的重要工作。由于船舶自身的特点，对于船舶电力系统的检测和维修存在复杂、不易操作的特点，影响着电力系统的维修质量和效率。在进行检测中，工作程序复杂艰巨，一些数据判断不准确等情况普遍存在，对于提高检测和维修效率及其不利。解除大量的劳动，提高工作效率，加强检测及维修的迅捷和方便，是现代船舶电力维修的发展趋势。研究和探讨自动化检测和维修技术，是船舶电力人员面对的重要课题。
4.船舶电站监控专家分析系统的功能及原理
4.1关于船舶电站监控专家分析系统
由于我国船舶业的迅速发展，船舶电站监测系统的自动化研究已经进入了一个新的时期。《船舶电站监控与分析专家系统》正是为此而开发的。由中国远洋运输总公司设立，上海交通大学和青岛远洋船员学院联合研制和开发。本系统的科研依据是以船舶电站为核心的船舶电力系统，是船舶安全运行的重要保证。同时也是目前对于船舶电站维护所存在的难以克服的障碍的突破。
4.2船舶电站监控专家分析系统的功能
船舶电站监控专家分析系统的功能包括两方面，第一是监控功能；第二是分析功能。监控功能是指随时随地地测量三相或者单相电源系统的电压、电流和功率实时趋势曲线。系统的分析功能包括分析电压、电流、功率和相角等参量，给出信息提示，供轮机管理人员分析电气设备运行状态、判断故障原因和故障定位。
图1船舶电站监控专家分析系统的部分软件界面
4.3毕设任务
实船船舶电站及其自动化系统的资料分析。针对船舶电力系统的特点，研究船舶电力系统计算机数据采集方法与算法。记录和监控电气参量的连续运行数据和曲线。将状态检测存储的历史数据结合专家系统进行趋势分析。
4.3.1传统的船舶电站及其自動化系统的管理和维修，多依靠万用表，没有专业的监测分析仪器，本项目的研制可以提高中远机务、轮机员的电站自动化管理水平，填补国内外便携式船舶电站监控与分析专家系统的空白。
4.3.2采用便携式计算机为核心，集成了高速同步采集终端、信号变换单元和信号调理模块，能够方便测量一组或多组船舶电源系统，计算机软件采集数据。
4.3.3目前的电站系统只能提示故障种类，却不能指出故障原因。这需要轮机员的丰富经验，现场排查所有可能的原因，将会浪费大量的时间。本系统正式弥补了这一缺陷。
4.3.4便携式笔记本/工作站，携带方便，使用灵活，便于移动测试。超轻体型不超过10KG。
4.4船舶电站监控专家分析系统的工作重点
重要包括研究船舶电站监测中，个参数的测量方法。对船舶电站的监测；发电机组转速检测；磁性传感器检测转速；频率检测；频率变换器的监测等内容。
5.该系统的优势所在
5.1传统的船舶电站及其自动化系统的管理和维修，多依靠万用表，没有专业的监测分析仪器，本项目的研制可以提高中远机务、轮机员的电站自动化管理水平，填补国内外便携式船舶电站监控与分析专家系统的空白。
5.2采用便携式计算机为核心，集成了高速同步采集终端、信号变换单元和信号调理模块，能够方便测量一组或多组船舶电源系统，计算机软件采集数据。
5.3目前的电站系统只能提示故障种类，却不能指出故障原因。这需要轮机员的丰富经验，现场排查所有可能的原因，将会浪费大量的时间。本系统正式弥补了这一缺陷。
5.4便携式笔记本/工作站，携带方便，使用灵活，便于移动测试。超轻体型不超过10KG。
参考文献：
[1] 曹东,宋运伟.大型货轮自动电站的功能设计与实现[J]. 机电设备. 2011年01期.
[2] 董飞,魏文轩,王庆红,吴盛.船舶电网的配电装置设计软件[J]. 中国水运(下半月刊). 2011年02期.
[3] 倪依纯,刘维亭.船舶电站现场总线式监控系统的构建[J]. 江苏船舶. 2010年06期.
[关键词] 船舶 电站 维修与检测
随着海洋资源被人们充分认识，造船业出现了蓬勃发展的态势，随之对船舶电站自动化程度要求也越来越高。船舶电站是机舱自动化的重要组成部分，是电力系统的核心。电站的运行目的是保证船舶运行期间供电的连续性和可靠性，这两性是实现系统规定任务的有效性标志。监控和维修等环节的复杂性是船舶电站日常工作中的难点。随着计算机以及网络通信技术的飞速发展，船舶电站的检测与维修科技化程度不断提高。在具有多台机组并联供电的船舶电站中，进行实时有效的监控，使之正常运行保证船舶的供电需求，是现代船舶制造业中的关键问题。确保电力系统安全、可靠、经济的运行，是提高工作效率和经济效益的重要途径。
1.船舶电站监控系统的发展
从二十世纪八十年代起，计算机在各个领域里得到了充分地应用。在船舶电站中，可编程序控制器、单片机控制、工业总线控制等科学技术得到了广泛的推广和应用，使船舶电站的监控系统得到了迅速的发展。通常情况下，传播电站监控系统主要采用两种模式，一种是集散型监控系统，一种是现场总线型监控系统。集散型监控系统（DCS）是以微型计算机为基础，把分散控制、通信设备和集中控制综合管理，这一技术的应用使电站自动化、机舱自动化以及全船的自动化都实现了跨越式发展。主要工作原理是把过去一台小型计算机分解为多台计算机和智能仪表及部件组成的一个监控系统。现场总线控制（FCS）是利用现场总线的网络特性，把监控功能进一步下放到现场。这是相对于集散型监控系统的高层次控制，是技术上的又一个飞跃。其技术特点是实现了现场控制，改变了以前的分散型控制，数据的传输也利用智能模块、智能变送器、数字传感器和执行器来完成。现场总线控制技术的发展，为传播电站监控系统自动化打下了坚实的基础。监测系统的工作原理主要是对电气参数、和动作信号的检测以及报警、记录和显示。从而判断和控制电站的运行情况并保持电站工作的连续性，一旦某个机组出现故障，系统可以自动将指令转移给另一机组，并保证间断不超过45秒便自动进入供电状态。
2.船舶电站的组成
船舶电站是一个发电系统，主要构成元素有电源装置、配电装置、电网和电力负荷等几部分。
系统中将机械能和化学能转变为电能的装置就是电源。船舶上的供电系统主要由发电机组提供。船舶上的发电机组一般有以下几种方式，柴油发电机组、汽轮发电机组、燃气轮机发电机组、蒸汽发电机组、核能发电机组等。目前我国船舶电站普遍使用柴油型发电机组，因其效率高，易维修，启动快等特点，非常受欢迎。
配电装置是保护船舶电力系统的一组仪器设备，包括对电源、电力荷载、电网、测量等实施保护和监控。整个系统有开关电器，各种仪表和互感器，还有自动化设施，继电保护器以及连接母线，等设备仪表组成。
电网是船舶工作的血脉，是对全船电力系统的网络组成的总称，包括动力电网，照明电网，应急电网等三部分不同工作性质的分网组成。
船舶的电力负载主要由船舶前进的电动机及电力拖动装置、电气照明、厨房及设备用电、通信用电、电航设备用电负荷等。
3.船舶电站维修存在的问题
传播电站监控维修的问题主要有测量难、监控难、故障查找难。导致无法事前作出预警，也无法在故障出现后迅速定位和提供判断信息及排除故障的方案。船舶电动设备及电控柜拆检维修、损坏电缆更换和主发电机系统供电故障的修复等内容，构成了船舶电站维修的重要工作。由于船舶自身的特点，对于船舶电力系统的检测和维修存在复杂、不易操作的特点，影响着电力系统的维修质量和效率。在进行检测中，工作程序复杂艰巨，一些数据判断不准确等情况普遍存在，对于提高检测和维修效率及其不利。解除大量的劳动，提高工作效率，加强检测及维修的迅捷和方便，是现代船舶电力维修的发展趋势。研究和探讨自动化检测和维修技术，是船舶电力人员面对的重要课题。
4.船舶电站监控专家分析系统的功能及原理
4.1关于船舶电站监控专家分析系统
由于我国船舶业的迅速发展，船舶电站监测系统的自动化研究已经进入了一个新的时期。《船舶电站监控与分析专家系统》正是为此而开发的。由中国远洋运输总公司设立，上海交通大学和青岛远洋船员学院联合研制和开发。本系统的科研依据是以船舶电站为核心的船舶电力系统，是船舶安全运行的重要保证。同时也是目前对于船舶电站维护所存在的难以克服的障碍的突破。
4.2船舶电站监控专家分析系统的功能
船舶电站监控专家分析系统的功能包括两方面，第一是监控功能；第二是分析功能。监控功能是指随时随地地测量三相或者单相电源系统的电压、电流和功率实时趋势曲线。系统的分析功能包括分析电压、电流、功率和相角等参量，给出信息提示，供轮机管理人员分析电气设备运行状态、判断故障原因和故障定位。
图1船舶电站监控专家分析系统的部分软件界面
4.3毕设任务
实船船舶电站及其自动化系统的资料分析。针对船舶电力系统的特点，研究船舶电力系统计算机数据采集方法与算法。记录和监控电气参量的连续运行数据和曲线。将状态检测存储的历史数据结合专家系统进行趋势分析。
4.3.1传统的船舶电站及其自動化系统的管理和维修，多依靠万用表，没有专业的监测分析仪器，本项目的研制可以提高中远机务、轮机员的电站自动化管理水平，填补国内外便携式船舶电站监控与分析专家系统的空白。
4.3.2采用便携式计算机为核心，集成了高速同步采集终端、信号变换单元和信号调理模块，能够方便测量一组或多组船舶电源系统，计算机软件采集数据。
4.3.3目前的电站系统只能提示故障种类，却不能指出故障原因。这需要轮机员的丰富经验，现场排查所有可能的原因，将会浪费大量的时间。本系统正式弥补了这一缺陷。
4.3.4便携式笔记本/工作站，携带方便，使用灵活，便于移动测试。超轻体型不超过10KG。
4.4船舶电站监控专家分析系统的工作重点
重要包括研究船舶电站监测中，个参数的测量方法。对船舶电站的监测；发电机组转速检测；磁性传感器检测转速；频率检测；频率变换器的监测等内容。
5.该系统的优势所在
5.1传统的船舶电站及其自动化系统的管理和维修，多依靠万用表，没有专业的监测分析仪器，本项目的研制可以提高中远机务、轮机员的电站自动化管理水平，填补国内外便携式船舶电站监控与分析专家系统的空白。
5.2采用便携式计算机为核心，集成了高速同步采集终端、信号变换单元和信号调理模块，能够方便测量一组或多组船舶电源系统，计算机软件采集数据。
5.3目前的电站系统只能提示故障种类，却不能指出故障原因。这需要轮机员的丰富经验，现场排查所有可能的原因，将会浪费大量的时间。本系统正式弥补了这一缺陷。
5.4便携式笔记本/工作站，携带方便，使用灵活，便于移动测试。超轻体型不超过10KG。
参考文献：
[1] 曹东,宋运伟.大型货轮自动电站的功能设计与实现[J]. 机电设备. 2011年01期.
[2] 董飞,魏文轩,王庆红,吴盛.船舶电网的配电装置设计软件[J]. 中国水运(下半月刊). 2011年02期.
[3] 倪依纯,刘维亭.船舶电站现场总线式监控系统的构建[J]. 江苏船舶. 2010年06期.