干式负载在船舶负载站中的应用.pdf

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船电技术l应用研究 干式负载在船舶负载站中的应用 赵群 (渤海船舶职业学院,辽宁葫芦岛125003) 摘要:传统的水电阻负载站已经不能满足现代化船舶柴油发电机组性能检测。为了克服传统负载站的缺 点,改用干式负载的新型船舶自动交流负载站。文章介绍了传统的水电阻负载站和干式负载站的构成,比 较了它们的优缺点。认为干式负载站是今后的发展趋势。 关键词:负载站水电阻千式负载柴油发电机 中图分类号:u663.12 文献标识码:A 文章编号:1003.4862(2014)04.0039.03 Application of Dry Load to Ship Load Station Zhao Qun (Bohai Shipbuilding Vocational College,Huludao,Liaoning 1 25000) Abstract:Traditional load station of water resistance could not meet the performance test fo,the diesel generator set ofmodern ship.In order to solve the problem ofthe traditional load station ofwater resistance, novel dry load station is used.This paper introduces the structure of two load stations,and compares their advantages and disadvantages.It thinks that dry load station will be development trend. Keywords:load station;dry load;diesel generators 0 引言 传统的船舶供电发电机组测试通常采用的是 水负载进行静态测试,但实际上,负载是随时间、 频率、用电量变化而不断变化的动态过程。当负 载变化的时候,需要的发电机组数也变化的,形 式非常复杂,因此静态负载难以满足实际发电机 测试需要。船舶电力系统越来越庞大、用电量和 使用频率不断增加,传统的水电阻负载站已经不 能满足现代化船舶柴油发电机组性能检测。而干 式负载克服了传统水电阻负载站的诸多缺点,并 可与检测系统集成使用组成智能柴油机组性能检 测系统。为船舶柴油发电机组正常给船舶电气设 备供电提供有力依据。所以新式测试系统采用干 式负载代替水负载的进行动态测试,即自动交流 负载测试系统。 l 自动交流负载使用意义 收稿日期:2013.10.28 作者简介:赵群(1979.),男,讲师。研究方向:船舶电 气、检测技术。 船舶作为独立的活动单元,其电力系统与陆 地电力系统相比,最显著特点是船舶电力系统仅 局限于一艘舰艇范围内,其发电机的容量有限, 不能像陆地电力系统那样联成无限大的电网。其 次船舶长年累月航行,运行工况复杂,致使类型 众多的用电负载频繁地起动或停止,故船舶电力 系统的负荷变化要比陆地电力系统大得多。这对 船舶发电机组提出了更高的要求。再者船舶电力 系统的负载不断地向大型化方向发展,其结构变 得越来越复杂,造价和维护费用日益昂贵,其安 全性、可靠性和对操作、维护人员的技能要求也 越来越高。由于船舶上的用电负载大多数是靠安 装在船舶上的大量发电机组来连续供电的,发电 机组一般由几台柴油发电机组成,所以,发电机 组是交替为船舶上的用电设备供电的。发电机组 是否能正常工作是船舶供电是否正常的重要前 提。所以,对发电机组的测试是非常重要的。为 了保证船舶用电设备正常运行,必须研究船舶发 电机组在船舶电力系统中的动态性能,在整个船 舶投入使用前对船舶的发电机组进行必要的测 39 万方数据 船电技术l应用研究 试,保证整个机组可以满足船舶用电的所有需要。 2自动交流负载系统对比 传统船舶发动机组负载站测试系统主要由水 负载、测量仪表、电缆组成。结构简单、造价低 廉、实际使用操作繁琐。如图1所示为传统船舶 负载站在对发电机组进行测量的方框图,图中水 负载、测量仪表以独立形式出现,测量时将水负 载模拟成船舶用电设备,改变水负载中水量多少 模拟船舶用电设备负载的变化,测量不同水量时 的电量参数变化完成对发电机组的测试。在整个 测试过程中必须人工干预并由人工记录数据。在 实际的操作时存在许多问题:首先水负载容易被 海水侵蚀影响导电性能变化。其次由海水冷却负 载使得负载温度变化大、冷却后海水直接排入大 海污染环境。再次数据需要人工记录,数据为断 点式记录,对数据后期处理不利。最后人员现场 测量、记录,危险系数大,费时费力,并容易产 生人为误差。最大的问题是传统负载站没有感性 负载,而船舶电气设备中最常用的负载如电动机 等大多为感性负载,所以传统负载站并不能完全 模拟船舶电气设备的动态特性。为了克服传统负 载站的缺点改用干式负载的新型新型船舶自动交 流负载站。 图1传统船舶负载站方框图 新型船舶自动交流负载站解决了的传统船舶 负载站中存在的问题,并且可以实现遥控及自动 智能测量。如图2所示为新型船舶自动交流负载 站方框图。新型船舶自动交流负载站使用了干式 负载与集成化的检测系统,把所有的部件安装在 一个设备内组成一个整体化的带有真实负载检测 系统,而传统船舶负载站每个部件都是独立的不 利于操作。 图2新型船舶自动交流负载站方框图 3新型干式负载优点 新型船舶自动交流负载站最大的优点就是使 用了干式负载。 该系统采用大功率交流干式负载,干式负载 相比而言确实优势很多,无论在安全性、可靠性 和准确性上,只是目前成本相对较高。 1)干式负载可以节省很多人力,大大提高工 作效率,免去了对水负载的维护工作。 2)干式负载为电子负载的一种,其原理是控 制功率MOSFET或晶体管的导通量(占空比大 小),靠功率管的耗散功率消耗电能的设备。随着 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管等电力 电子器件的出现以及电力电子变换器拓扑结构的 发展,交流电子负载得到了实现。由于采用了电 力电子开关器件作为电能消耗的载体,使得负载 连续可调、易于控制,可以获得更高的调节精度 和稳定性。 3)干式负载可以配发电机组专用测试仪表并 与计算机通信。通过试验得到数据由软件记录与 处理,并自动生成发电机组专业测试报告,在船 舶验收的时候会更具说服力。所得数据也可以作 为后期维护的参考依据。 4)控制方式灵活多样。可以在船上通过负载 控制板进行控制,也可以通过RS232/RS485通讯 口在120 m远距离范围内遥控进行发电机组的试 验,或者通过上位机软件控制。对船体供电平台 发电机组动态特性的测试更加灵活,与上位计算 机配合使用,实现智能化,自动完成对发电机组 所有电参数的专项测试。 5)克服水负载极板会被海水腐蚀问题。海水 是个复杂的反应体系,含有大量的有机物和无机 万方数据 船电技术I应用研究 物,还有一些细菌藻类。这些微生物吸附在钢铁 材料表面,在新陈代谢过程中,直接或间接地参 与了氧化一还原反应,海水中的一些阴阳离子对氧 还原反应产生了一定的影响。此外.钢铁材料本 身不稳定,钢铁材料组成复杂(含有碳、氮、硅、 铬、镍、钼等元素),结构也多样(奥氏体、铁泰 体、渗碳体等),这也加速氧还原反应。 6)干式负载增加了感性负载,这是传统负载 站不可比拟的。感性负载的加入增加了测试系统 的功能,完善了发电机组测试数据。使最终的测 试数据更为准确和全面。 7)干式负载组成的自动交流负载站使用灵 活。一套干式负载站不是只针对一条船或者一类 船,而是可满足多种规格发电机组的功率和特殊 功能。如果发电机组功率大,负载也可以几台并 机使用。 从以上几点上讲,干式负载克服了水负载的 不足。 从长远看,在大功率的发电机组测试上, 干式负载会逐步取代水负载,进而得以普及。 4结论 目前,水负载式负载站逐步被淘汰,干式负 载自动交流负载测试系统逐渐被各大造船企业使 用。新式干式负载自动交流负载测试系统可以用 于整船系泊试验、航行试验、船用发电机组负荷 试验、静态调压特性试验、调速特性试验、过载 保护试验、逆功率和逆电流保护试验、并车试验 等试验等,解决了测试人员工作量大、操作繁琐、 危险系数大、数据处理复杂、不能有效的测试整 船系统功能等问题。还可以为船舶后期维修提供 有力的技术数据,通过测试数据与原有数据对比 方便检修故障点,简化维修过程。方便研发新型 船舶发电机组,缩短研制周期,提高系统质量从 而加速航海领域技术更新。 参考文献: [1】于亮.船舶电站运行的负载管理.机电设备,2009. [2】王小勇.舰船电力系统动态模拟负载特性仿真控制 研究.华中科技大学,2004. [3】杨宪惠,阳佃福,伊红卫等.现场总线技术及其应 用【M】.第l版.北京:清华大学出版社,1999. [4】 刘淑春.发电机电参量测试装置的研制[D】.重庆大 学.2007. 【5】莫宏伟.船舶电站数据采集与监测系统的设计研究 [D】.哈尔滨工程大学,2001. [6】 郭江荣.船舶电站可靠性研究[D】.上海海事大学, 2004. [7】 方杰.船舶电站自动调频调载系统的设计[D】.武汉 理工大学,2011. [8】 安亮.基于网络控制的船舶电站的研究与设计[D】. 大连海事大学,2009. 【9】 盛健.船舶电站的实用性能研究[D】.哈尔滨工程大 学,2001. [10】刘淑春.发电机电参量测试装置的研制[D】.重庆大 学,2007. (上接第38页) 理论和实践证明该系统性能稳定可靠,测量 精度高,适用各类油品应用范围广泛,实时监测 运行,能有效控制产品质量和产量,适用于各种 恶劣环境,系统还具有防爆功能,也适用与易燃 易爆的危险场所,同时用于计量统计。该系统作 为在线监测系统,用于油船、油田、炼油厂、计 量站、油库、化工厂、食用油加工厂等需要连续 测量油品含水量的场所。 参考文献: 沈致远.微波技术,1998. 赵克玉等.微波相移法在测湿中的应用.兰州大学, 1999. 张福学.传感器应用及其电路精选. 北京:电子工 业出版社,2001. 李腊元,李春林.计算机网络技术.北京:国防工 业出版社,2002. 陈曾汉.工业PC及测控系统.北京:机械工业出版 社。2004. 潘新民,王燕芳.微型计算机技术.北京:电子工 业出版社,2003. 41 ⅢⅢ 吲 川 吲 吲 万方数据
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