船舶电站监控系统的设计与应用分析.pdf
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1、中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 17 船舶电站监控系统的设计与应用分析 牛二春 上海船舶运输科学研究所有限公司,上海 200135 摘要:摘要:本文主要探讨船舶电站监控系统的设计与应用。首先介绍了船舶电站监控系统体系结构的发展,包括船舶自动化电站组成和保护功能。然后详细介绍了船舶电站自动监控系统的 PLC 设计,包括基于 PLC 的船舶电站监控系统的总体构成和监控系统硬件设备选用。最后通过船舶电站系统应用案例,展示了船舶电站监控系统的实际应用效果。船舶电站监控系统通过实时监测船舶电站的运行状态和参数,及时发现并解决潜在问题,提高船舶电站的可靠性和安全性。关键词:关键词:船舶电站;监控系统
2、;自动化;PLC;安全性 中图分类号:中图分类号:U66 0 引言 随着船舶的发展和技术的进步,船舶电站的重要性日益突显。船舶电站不仅为船舶提供必要的电力供应,还负责驱动船舶上的各种设备和系统。为了确保船舶电站的正常运行和安全性,船舶电站监控系统应运而生。1 船舶电站监控系统体系结构的发展 1.1 初期的船舶电站监控系统 最早期的船舶电站监控系统采用的是传统的硬件控制方式,包括电气仪表和开关控制等,这种系统的缺点是可靠性不高、维护成本高以及无法实现远程监控,随着船舶电力需求的增长和技术的进步,船舶电站监控系统开始采用计算机控制系统。1.2 计算机控制系统的引入 计算机控制系统的引入使船舶电站监
3、控系统的功能和性能得到了极大的提升,计算机控制系统可以实现对电力系统的自动化控制和监测,大大减少了人工操作的工作量和错误率,此外,计算机控制系统还可以实现数据的存储和分析,提供实时的电力系统状态和性能指标,这种系统的优点是操作简便、可靠性高、维护成本低以及具有远程监控的能力1。1.3 网络化和智能化 随着网络技术和智能化技术的发展,船舶电站监控系统逐渐实现了网络化和智能化,网络化使得不同部分的电站监控系统可以实现数据的共享和传输,提高了系统的整体性能和效率,智能化技术则通过引入人工智能算法和机器学习技术,实现对电力系统的智能分析和优化。这样可以提高系统的自动化程度和能源利用效率,减少能源的浪费
4、和排放。1.4 数据安全和故障诊断 随着船舶电站监控系统的发展,数据安全和故障诊断成为了系统设计的重要考虑因素,船舶电站监控系统需要保证数据的安全性和完整性,防止数据泄露和篡改,同时,系统还需要具备故障诊断的能力,能够及时发现和修复电力系统的故障,确保船舶的安全运行。1.5 系统集成和云平台 为了进一步提高船舶电站监控系统的性能和功能,系统集成和云平台的概念被引入,系统集成将不同的子系统和模块进行整合,提供一个统一的接口和操作界面,这样可以方便用户对系统进行管理和控制,提高用户体验。云平台则可以实现对船舶电站监控系统的远程管理和监控,用户可以通过云端平台随时随地对系统进行监控和控制2。2 船舶
5、自动化电站组成和保护功能 2.1 船舶电力系统的组成(1)电源 船舶电力系统的电源主要包括发电机和电池,发电机是船舶电力系统的主要电源,可以通过燃油或其他能源驱动。电池主要用于应急电力供应,当发电机故障或停机时,电池可以提供短时间的电力支持。(2)配电装置 中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 18 配电装置将发电机产生的电能分配到各个电力负载上。配电装置包括开关柜、断路器、接触器等设备,可以实现对电力负载的分配和控制。(3)船舶电力网 船舶电力网是船舶电力系统的主要传输通道,将电能从发电机传输到各个电力负载。船舶电力网由电缆和开关设备组成,具有较高的电压和电流。(4)电力负载 电力负载是指船
6、舶上需要使用电能的设备,如船舶的主机、辅机、船舶设备等。电力负载的种类繁多,不同的负载对电力系统的要求也不同。2.2 船舶自动化电站的自动控制功能 船舶自动化电站具有多种自动控制功能,可以提高电力系统的运行效率和可靠性。以下是一些常见的船舶自动化电站的自动控制功能:(1)电压自动调整 船舶电站可以根据电力负载的变化自动调整电压,以保持电力系统的稳定运行(2)机组自动起动 当电力需求增加时,船舶电站能够自动启动额外的发电机组,以保证电力供应的稳定。(3)首机自动投入 当电力需求减少时,船舶电站能够自动停止不需要的发电机组,以节省能源和减少燃料消耗3。(4)自动准同步并车 船舶电站能够自动将多个发
7、电机组连接并行运行,以满足大功率负载的需求。(5)自动调频调载 船舶电站能够根据负载需求自动调整发电机组的频率和负载。(6)动转移负荷及分闸 船舶电站能够自动将负载从一台发电机组转移到另一台发电机组,以平衡负载和提高电力系统的可靠性。(7)机组自动停机 当电力需求减少到一定程度时,船舶电站能够自动停止不需要的发电机组,以节省能源和减少燃料消耗。(8)重载询问控制 船舶电站能够自动检测并控制负载的重载情况,以保护发电机组和电力系统的安全运行。(9 原动机预润滑预热控制 船舶电站能够自动控制发电机组的原动机预润滑和预热,以提高发电机组的启动性能和寿命。2.3 船舶电站的保护功能(1)船舶同步发电机
8、外部短路保护 在船舶电站中,同步发电机是主要的发电设备之一,同步发电机的外部短路保护是船舶电站中的关键保护功能之一。外部短路是指发电机输出电路与船舶电网之间的短路故障,可能导致电流过大、发电机过热以及设备损坏等问题。因此,及时准确地检测和处理外部短路故障至关重要。船舶电站监控系统通常配备了专门的电流和电压传感器,用于监测同步发电机输出电路的电流和电压变化。当监测到电流或电压异常时,监控系统会立即触发保护装置,切断发电机与电网的连接,防止短路故障进一步扩大。同时,监控系统还会记录和报警异常情况,以便工作人员及时采取措施修复故障。(2)船舶同步发电机过载保护 船舶电站中的同步发电机容量有限,如果超
9、过其额定负载运行,会导致设备过热、损坏甚至发生火灾等安全事故。因此,同步发电机过载保护是船舶电站中必不可少的保护功能之一4。过载保护主要通过监测发电机的电流和温度来实现。船舶电站监控系统会实时监测发电机的电流变化,并与额定负载进行比较。当电流超过额定负载一定的阈值时,监控系统会立即触发保护装置,切断发电机与电网的连接,防止发电机过载运行。此外,监控系统还会监测发电机的温度,当温度超过安全范围时,也会触发保护装置进行保护。(3)船舶同步发电机欠压保护 电力系统中的欠压是指电压低于正常运行范围的情况。在船舶电站中,同步发电机的电压过低可能会导致电力设备无法正常运行,甚至引起故障。因此,同步发电机欠
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