【摘要】：隨著微機控制技術(shù)的飛速發(fā)展,船舶自動化和大型化的趨勢不斷上升,對船舶電力系統(tǒng)可靠性的要求也逐漸升高,船舶電站控制系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到整條船舶的航行安全。本文在船舶電站自動化功能的基礎(chǔ)上,設(shè)計并實現(xiàn)了船舶電站熱備冗余控制系統(tǒng),以提高整個船舶電站的可靠性。本課題的研究是以實驗室船舶電站作為試驗平臺,采用的是德國西門子S7-1200PLC作為核心控制器,在設(shè)計船舶電站自動化的基礎(chǔ)上,對船舶電站可靠性進行研究,并且對核心控制器進行冗余設(shè)計與實現(xiàn)。最后在實驗室環(huán)境下啟動電站自動化功能,模擬故障的發(fā)生并進行冗余調(diào)試,記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。該控制器通過檢測船舶電站的實時運行參數(shù),并加以分析、判斷,在合適的條件下自動地采取適當(dāng)?shù)拇胧?處理船舶電站運行中可能出現(xiàn)的各種情況,從而確保船舶電站安全、可靠、經(jīng)濟的運行。本文設(shè)計的船舶電站熱備冗余控制系統(tǒng)具備并實現(xiàn)了以下主要功能:(1)發(fā)電機組的自動啟停、自動準(zhǔn)同步并車以及并聯(lián)運行時的調(diào)頻調(diào)載;(2)發(fā)電機組主開關(guān)的自動合閘與分斷;(3)可視化的人機交互監(jiān)控系統(tǒng);(4)故障發(fā)生時,主備控制器可以進行無縫切換。本文設(shè)計的船舶電站熱備冗余控制系統(tǒng)以大連海事大學(xué)船舶電站實驗室的船舶自動化物理仿真電站為實驗平臺進行調(diào)試。經(jīng)過反復(fù)實驗證明,此控制系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定可靠地工作,達到了預(yù)期制定的目標(biāo),極大地提高了船舶電站自動化的可靠性。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U665.12
【圖文】：

推進負載斷路器。本實驗平臺配電盤的耐壓等級、柜體尺寸、儀表系統(tǒng)、空間布逡逑局和“五防”措施，與實船上的高壓電站完全相同。本實驗平臺配電盤的總體布逡逑置如圖３．２所示，配電盤共有５屏，從左到右依次為：日用變壓器控制屏、１＃發(fā)電逡逑機控制屏、同步聯(lián)絡(luò)控制屏、２＃發(fā)電機控制屏和推進負載控制屏。逡逑Ｐ１邐Ｐ２邐Ｐ３邐Ｐ４邐Ｐ５逡逑日用變壓器控制屏邐１嗤電機控制屏邐同步聯(lián)絡(luò)控制屏邐２嗖電機控制屏推進負載控制屏逡逑ａ邋邐邋ａ邋？邐邐邋＆邋＆邐ａ邋ｏ邐６邋ａ邐６逡逑［ＳｗＳＳｉＳ］邐［ｘ＊＾ｔｆｅＨｉＲｉｈ９］邋１邐［５５５５Ｓ５］邐［ｘ，＊？ｊｉ＿］逡逑0邐0邐ｏ邋ｅ邐ｑ邐＆邋0邐＆逡逑□邐０邐ＱＨＨＱ０邐ＨＨ００邋ＥＨＥＨ０邋□邐０逡逑＿邐＿邋ｌｐｉ

邐０．８逡逑為了模擬實船上的各種負載，本電站實驗室專門設(shè)置了一個負載柜，用于消逡逑耗發(fā)電機產(chǎn)生的電能，如圖３．３所示為本實驗平臺的負載柜實物圖。負載柜由阻性逡逑負載和感性負載組成，不僅可以消耗有功功率，也可以消耗無功功率，以便模擬逡逑實船用電設(shè)備的運行，來測試實驗室電站的配電盤對電能的控制功能。負載柜控逡逑制板上有電感升、電感降、電阻升和電阻降四個按鈕，以便根據(jù)實驗室需要調(diào)節(jié)逡逑投入船舶電網(wǎng)的有功功率和無功功率。每一相設(shè)有３２Ａ的熔斷器，為了防止負載逡逑電流過大導(dǎo)致負載柜電感和電阻燒毀。逡逑圖３．３負載柜實物圖逡逑Ｆｉｇ．３．３邋Ｔｈｅ邋ｒｅａｌ邋ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｌｏａｄ逡逑考慮到柴油機震動劇烈、噪聲大、燃氣排放等問題，船舶上常用的柴油機無逡逑法在本電站實驗室使用，因此發(fā)電機組的原動機采用上海革新電機有限公司生產(chǎn)逡逑的三相異步電動機，即電動機與發(fā)電機同軸連接驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，該型號電動機逡逑－１９－逡逑

３．２船舶電站自動化功能概述逡逑為了滿足船舶在海上的航行需要，必須保證船舶電站能夠合理的發(fā)電、配電逡逑和控制電能的消耗，也就要求船舶電站有一些基本的自動化功能，如圖３．４所示為逡逑實驗室船舶電站主要自動化功能框圖。逡逑重載詢問功能邐？＇船舶電站自動化功能邐？監(jiān)測報Ｓ、保護逡逑”邐＼邋ｒ邐Ｖ邐１邋ｒ邐Ｖ逡逑自動并聯(lián)運行自動調(diào)灥載機組解列控制逡逑圖３．４船舶電站自動化功能框圖逡逑Ｆｉｇ．３．４邋Ｔｈｅ邋ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎ邋ｆｒａｍｅ邋ｏｆ邋ｓｈｉｐ邋ｐｏｗｅｒ邋ｓｔａｔｉｏｎ逡逑ｉ．機組自動啟動與停止逡逑對船舶電站進行自動化設(shè)計時，最基本的功能之一是發(fā)電機組的自動啟停。逡逑船舶電站在自動狀態(tài)運行期間，當(dāng)滿足一定的條件時，發(fā)電機組應(yīng)當(dāng)能夠自動啟逡逑停。在本課題中，發(fā)電機組自動啟動次數(shù)設(shè)置為３次，當(dāng)發(fā)電機組３次自動啟動逡逑－２０－逡逑

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許冬晨;劉彤;;小型船舶電氣系統(tǒng)常見故障及解決措施[J];電子技術(shù)與軟件工程;2015年12期

2 楊杰君;易靈芝;龍辛;戴建利;;PLC冗余設(shè)計的風(fēng)力發(fā)電機控制系統(tǒng)[J];電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報;2015年06期

3 劉成俊;彭文才;趙涌;;PLC熱備冗余的研究與設(shè)計[J];自動化與儀表;2015年02期

4 殷明勇;孔思淇;劉愛民;廖曉菊;;基于故障樹分析的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性研究[J];兵工自動化;2014年11期

5 王剛;畢為民;鄭麗超;;對PLC冗余系統(tǒng)性能的分析與研究[J];自動化技術(shù)與應(yīng)用;2014年09期

6 夏秋芬;;船舶電站供配電系統(tǒng)的研究[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2014年25期

7 高闊;吳志良;;基于PROFINET的船舶高壓電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J];船電技術(shù);2014年01期

8 赫永霞;;淺談船舶電氣故障的檢修方法[J];電子世界;2013年24期

9 任振東;;和利時大型PLC在北京地鐵14號線中的應(yīng)用[J];國內(nèi)外機電一體化技術(shù);2013年05期

10 孫培廷;;“十二五”期間航運業(yè)和造船業(yè)熱點與難點問題[J];世界海運;2013年01期

相關(guān)會議論文 前1條

1 陳咸康;;船舶工業(yè)可靠性工程的現(xiàn)狀與發(fā)展策略[A];中國造船工程學(xué)會電子技術(shù)學(xué)術(shù)委員會2006學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 吳志良;船舶電站可靠性建模及故障樹分析法研究[D];大連海事大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 徐昭;船舶電站PMS發(fā)電管理模塊的設(shè)計與實現(xiàn)[D];大連海事大學(xué);2015年

2 陳飛;某火炮交流伺服系統(tǒng)的冗余控制研究[D];南京理工大學(xué);2014年

3 李泉;PLC冗余系統(tǒng)的應(yīng)用與實現(xiàn)[D];新疆大學(xué);2012年

4 譚錦安;大型實驗室環(huán)境控制工程的PLC冗余設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2012年

5 曾步輝;船舶電站自動控制系統(tǒng)原理及可靠性分析[D];大連海事大學(xué);2010年

6 孫琪輝;EEA-22船舶電站自動控制系統(tǒng)故障樹的建立及分析[D];大連海事大學(xué);2010年

7 郭遠星;船舶綜合控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];浙江大學(xué);2010年

8 李龍;PLC冗余控制在機房監(jiān)控系統(tǒng)中的實現(xiàn)[D];天津大學(xué);2009年

9 郭江榮;船舶電站可靠性研究[D];上海海事大學(xué);2004年

本文編號：2805846