輪機概論 第11章 船舶電氣及自動化概述

1、輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering第第八八章章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述 1 第八章第八章 船舶電氣及自動化概述船舶電氣及自動化概述Chapter 8 Introduction to marine electrical system & automationl 船舶電力系統(tǒng)l 軸帶發(fā)電機l 船舶電氣安全管理l 油船電氣系統(tǒng)的安全管理輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 2 第一節(jié)第一節(jié) 船用電力系統(tǒng)船用電力系統(tǒng)Section 1 Marine power system一、船

2、舶電力系統(tǒng)的組成及特點一、船舶電力系統(tǒng)的組成及特點1. 系統(tǒng)組成 ( () ) 電源裝置配電裝置第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 3 （1）電源裝置將機械能、化學能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，主要指發(fā)電機和蓄電池 （2）配電裝置對電源和用電設(shè)備進行保護、監(jiān)測、分配、轉(zhuǎn)換、控制的裝置 （3）船舶電網(wǎng)電纜電線的總稱 ，是中間傳遞環(huán)節(jié) （4）負載 各種用電設(shè)備 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering

3、4 2.2.船舶電力系統(tǒng)的特點船舶電力系統(tǒng)的特點( () ) l 電站容量 l 連接方式 l 電壓等級 l 配電裝置 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 5 二、船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)二、船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)1.1.電流種類（電制）電流種類（電制）l 直流電 早期采用； 但在可靠性、經(jīng)濟學、可維修性等方面有很多缺陷；l 交流電 目前幾乎所有的船舶采用；調(diào)壓、變頻和并聯(lián)運行；l 交直流混合電力系統(tǒng)第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction

4、to Marine Engineering 6 2. 2. 額定電壓等級額定電壓等級l 意義 電氣設(shè)備的重量和尺寸 經(jīng)濟性 安全性l 各國的電壓等級 中國 美國 日本第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 7 3.3.額定頻率額定頻率中國：50Hz; 美國：60Hz三、配電裝置三、配電裝置1.主配電板的構(gòu)成及功能l 發(fā)電機控制屏 l 并車屏 l 負載屏 l 匯流排 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineer

5、ing 8 發(fā)電機控制屏發(fā)電機控制屏 組成： 發(fā)電機開關(guān)及操縱器件、指示燈和儀表、發(fā)電機勵磁控制 和保護環(huán)節(jié) 控制屏及儀表 并車屏并車屏 儀表與開關(guān)： 同步表、同步指示燈、投切順序選擇和轉(zhuǎn)換開關(guān)、操縱按鈕 及狀態(tài)顯示指示燈、匯流排分段隔離開關(guān)、粗同步并車電抗 器、自動并車裝置等。 用于交流發(fā)電機組的并聯(lián)運行、解列等操作 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 9 負載屏負載屏 儀表及開關(guān) 用途匯流排匯流排 用途 相序第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Intro

6、duction to Marine Engineering 10 2. 2. 分配電板分配電板 由過載保護電器組成的集合體，對額定電流不超過 16 A 的電氣設(shè)備進行供電； 動力分配電板和照明分配電板；3. 3. 應(yīng)急配電板應(yīng)急配電板 用于應(yīng)急發(fā)電機的控制和監(jiān)視，并向應(yīng)急用電設(shè)備供 電 ； 由應(yīng)急發(fā)電機控制屏和應(yīng)急配電屏組成 ； 與主配電板的互聯(lián)； 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 11 5. 蓄電池用途：備用電源類別： 酸性、堿性蓄電池性能： 開路電壓、工作電壓、電池容量、使用溫度 壽命

7、和儲存期第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 12 1 1）酸性蓄電池）酸性蓄電池結(jié)構(gòu)組成：電極、電解質(zhì)、隔離物及外殼 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 13 放電過程放電過程負極：正極：氧化反應(yīng)還原反應(yīng)第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 14 充電過程：充電過程：負極：還原反應(yīng)正極：氧

8、化反應(yīng)第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 15 2 2）堿性鎘鎳蓄電池）堿性鎘鎳蓄電池（ Nickel Cadmium Cell ）第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 16 3 3）蓄電池的充放電方式）蓄電池的充放電方式 4 4）船用蓄電池的維護保養(yǎng)）船用蓄電池的維護保養(yǎng) 恒電流充電 恒電壓充電 恒電流恒電壓充電 初次充電 正常充電 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪

9、機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 17 6. 6. 岸電箱岸電箱l 供電方式： 接用單相交流岸電，僅供船上照明電路使用； 船上安裝一臺變流機組或整流裝置，將交流岸電變?yōu)?直流電，再供電給船上的停泊負載 ； l 基本要求： 岸電箱的設(shè)施 注意事項第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 18 7.7.船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) ( () ) l 主電網(wǎng)： 主發(fā)電機通過主配電板供電的網(wǎng)絡(luò)，包括動力電 網(wǎng)和照 明電網(wǎng)，分別供電給動力負載和照明負載 l 應(yīng)急電網(wǎng)：

10、由應(yīng)急發(fā)電機通過應(yīng)急配電板供電，或由蓄電池通過蓄電 池充放電板供電的電路 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 19 第二節(jié)第二節(jié) 軸帶發(fā)電機軸帶發(fā)電機Section 2 Shaft motor generator第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 20 一、主要類型一、主要類型( () ) l 頻率變動型 l 頻率穩(wěn)定型 l 復(fù)合型l:軸帶發(fā)電機；2 :晶閘管整流器；3 :電抗器；4 :晶

11、閘管道變器；5 :短路電抗器；6 :同步調(diào)相機；7 :勵磁變換器；8 :控制裝置；9 :勵磁變壓器；10 :負載 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 21 l 關(guān)鍵問題 ： 根據(jù)主機的運行條件，對主機轉(zhuǎn)速的變化進行補償，以獲 得恒頻、恒壓的電力 l 轉(zhuǎn)速補償方式： 無頻率補償型：發(fā)電機的頻率隨主機轉(zhuǎn)速而變化二、變距漿船舶的軸帶發(fā)電機二、變距漿船舶的軸帶發(fā)電機 頻率補償型：采用機械或電氣的控制手段保持船舶電網(wǎng)的頻率 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Intr

12、oduction to Marine Engineering 22 圖7-3 CPP+S/G 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 23 l 變距槳和軸帶發(fā)電機變距槳和軸帶發(fā)電機 工作原理工作原理( () ) 發(fā)電機與主機轉(zhuǎn)軸靠機械傳動裝置（減速齒輪箱）聯(lián)在一起； 缺點： 輸出電源頻率受主機負荷變化的影響； 可以和其他發(fā)電機并聯(lián)運行，但時間不宜過長； 輸出功率的大小受主機允許輸出功率的限制； 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to

13、Marine Engineering 24 三、定距漿船舶的軸帶發(fā)電機三、定距漿船舶的軸帶發(fā)電機第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 25 第三節(jié)第三節(jié) 船舶電氣安全管理船舶電氣安全管理Section 2 Safety Management of Electrical systme 一、船舶照明系統(tǒng)的維護保養(yǎng)一、船舶照明系統(tǒng)的維護保養(yǎng) 1. 1. 照明系統(tǒng)的維護周期和要求照明系統(tǒng)的維護周期和要求 ( () ) 測量線路的絕緣電阻檢查燈頭接線是否老化和開斷 檢查室外燈具水密性能與銹蝕 開航前，應(yīng)

14、檢查航行燈、信號燈的供電電源、 燈具及故障報警裝置 探照燈、運河燈在使用前應(yīng)檢查其電源、開關(guān)、 連接電纜和燈具的水密性能及絕緣電阻情況 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 26 2. 2. 照明系統(tǒng)維護保養(yǎng)注意事項照明系統(tǒng)維護保養(yǎng)注意事項盡量避免帶電更換燈泡，更換的燈泡應(yīng)與電源電壓一致，功率不能超過燈具允許的容量。在檢修某些特殊部位，例如輔鍋爐內(nèi)部、柴油機曲軸箱、壓載艙、儲水柜等地方需用臨時照明時，必須使用帶有安全網(wǎng)罩的36 V以下的低壓燈。裝卸易燃危險貨物時，不可使用攜帶式貨艙燈。應(yīng)急照明

15、燈具應(yīng)涂以紅漆標記，以示區(qū)別。經(jīng)常檢查燈泡是否良好，損壞的應(yīng)及時更換.。第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 27 甲板、船橋等露天投光燈具，開燈前應(yīng)先脫去帆布，用完要及時將帆布罩妥。室外水密插座，通電前先檢查插頭螺母是否旋緊，取出插頭前檢查電源是否切斷，用畢后應(yīng)旋緊防水蓋。需要張掛彩燈時，要考慮到供電線路和開關(guān)的載流量、各相電流分配是否平衡，并要配備好保護裝置。油船嚴禁張掛彩燈 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine

16、 Engineering 28 二、船舶電氣火災(zāi)的預(yù)防二、船舶電氣火災(zāi)的預(yù)防1.電氣設(shè)備起火原因電氣設(shè)備的絕緣下降或損壞，電氣線路發(fā)生短路、接地等 故障引起的火花；電氣設(shè)備長期過載、超負荷工作，溫升超過允許值，甚至 燃燒；繼電器、接觸器通斷情況不良，滅弧不好；直流電機換向不好，換向火花過大；導(dǎo)體或電纜連接點松動，接觸不好，引起局部發(fā)熱甚至燃 燒。 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 29 2.2.電氣設(shè)備的防火要求電氣設(shè)備的防火要求 經(jīng)常檢查電氣線路及設(shè)備的絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)接地、短路等 故障時

17、要及時排除；電氣線路和設(shè)備的載流量必須控制在額定范圍內(nèi)；嚴格按施工要求，保證電氣設(shè)備的安裝質(zhì)量；按環(huán)境條件選擇使用電氣設(shè)備，易燃易爆場所要使用防爆 電器；電纜及導(dǎo)線連接處要牢靠，防止松動脫落 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 30 3.3.電氣滅火器具電氣滅火器具 對于已經(jīng)切斷電源而范圍較大的電氣火災(zāi)，可使用水和常規(guī)滅火器 ；對于未切斷電源的電氣火災(zāi)應(yīng)采用絕緣性能好、腐蝕性小的滅火器具 ；H氧化碳滅火器、1211滅火器、干粉滅火器 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機

18、概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 31 第四節(jié)第四節(jié) 油船電氣系統(tǒng)的安全管理油船電氣系統(tǒng)的安全管理Section 4 Electrical system Safety Management of tanker一、油船靜電起火的預(yù)防一、油船靜電起火的預(yù)防 1. 1. 靜電的產(chǎn)生靜電的產(chǎn)生 ( () ) 油與管壁、油艙的摩擦和沖擊 油品與油艙壁的摩擦 油品通過多孔或網(wǎng)狀過濾器、隔離裝置 油品微滴的飛濺與空氣摩擦及油中結(jié)晶水滴的沉降過程 油艙內(nèi)的油品與油面漂浮物的相互撞擊在對油艙采樣測量時，測桿和采樣器具在施放和提升過程中，油艙內(nèi)會產(chǎn)生靜電；洗艙機和噴

19、嘴軟管在洗艙工作過程中會產(chǎn)生靜電，洗艙水柱、水霧、水珠等形成的水滴；降落在油品中發(fā)生沖擊時，也能產(chǎn)生靜電； 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 32 油艙內(nèi)的鐵銹、石鈾渣滓等沉淀物在下沉時，會產(chǎn)生靜 電； 油艙上索具和吊桿的摩擦，會產(chǎn)生靜電；落到油艙的物品及工具等，在墜落和發(fā)生碰撞時，會產(chǎn)生 靜電；人體穿脫毛料和合成纖維衣服時，會產(chǎn)生極高的靜電電 壓，足以引燃周圍的爆炸性氣體。第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine

20、Engineering 33 二、油船靜電的預(yù)防l 向艙內(nèi)充入惰性氣體，以使含氧量極低l 在裝卸油時應(yīng)控制貨油的流速l 油管要用接地電纜連接l 裝完后30min進行取樣 l 按要求進行洗艙l 油船工作人員應(yīng)穿導(dǎo)電好的衣服和鞋襪，不宜配帶與人體 絕緣的金屬器件 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 34 三、油船電氣設(shè)備的管理要求三、油船電氣設(shè)備的管理要求l 采用對地絕緣系統(tǒng)；l 采用防爆型或本質(zhì)安全型設(shè)備或電路；l 定期檢測電纜、電氣設(shè)備的絕緣電阻，保持絕緣良好； l 防止工具碰擊短路產(chǎn)生電火

21、花； l 在室外禁止使用非防爆式燈具，手電筒也應(yīng)是防爆型； l 主電站和應(yīng)急電站應(yīng)定期清潔，防止油污造成短路 ；l 嚴格控制使用電爐，絕對禁止使用明火電爐；l 防止電纜、電氣設(shè)備與高溫管道接觸，保證絕緣不損壞； 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 35 四、特殊注意事項四、特殊注意事項不許動用電焊、氣焊、噴燈以及易于發(fā)生火災(zāi)的工具；停止蓄電池的充電；無線電通信只許收報，不能發(fā)報；斷開靠貨艙口及貨艙進氣口的電動機電源，關(guān)好各種起動箱控制室、插 座的門蓋，以防油氣和水侵人；禁止在室外和氣密場所使

22、用萬用表和兆歐表；關(guān)閉變流機組、通風機、加溫器等的電源；斷開雷達電源，天線轉(zhuǎn)至背向油艙的方向；使用防爆式報話機時，應(yīng)站在貨艙口的下風。如需換電池，要在室內(nèi)進行，使用固定式超短波電話時，應(yīng)將輸出功率調(diào)到IW以下；修理雷達、發(fā)報機和各種助航儀器時，應(yīng)先經(jīng)測爆，在確認無可燃氣體威脅時，方可進行修理，嚴禁懸掛彩燈； 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 36 第五節(jié)第五節(jié) 輪機自動化概述輪機自動化概述Section 5 Introduction for marine engineering autom

23、ation一、輪機自動化系統(tǒng)是集機艙動力系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的自動一、輪機自動化系統(tǒng)是集機艙動力系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的自動控制、監(jiān)測、報警等于一體的監(jiān)控系統(tǒng)。主要包括以下內(nèi)控制、監(jiān)測、報警等于一體的監(jiān)控系統(tǒng)。主要包括以下內(nèi)容和技術(shù)：船舶主機自動遙控，各種參數(shù)和工況的自動監(jiān)容和技術(shù)：船舶主機自動遙控，各種參數(shù)和工況的自動監(jiān)測、報警；各種輔機的自動控制、集中控制、自動調(diào)節(jié)；測、報警；各種輔機的自動控制、集中控制、自動調(diào)節(jié)；電站自動化；火警探測及自動滅火；系統(tǒng)的故障診斷等。電站自動化；火警探測及自動滅火；系統(tǒng)的故障診斷等。 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduct

24、ion to Marine Engineering 37 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述主機遙控系統(tǒng)主機遙控系統(tǒng)( () ) 主機遙控系統(tǒng)保證主機可在駕駛室用車鐘手柄直接操縱，主機遙控系統(tǒng)保證主機可在駕駛室用車鐘手柄直接操縱，或者在機艙集中控制站操縱?；蛘咴跈C艙集中控制站操縱。 通過邏輯回路控制主機的起動、換向和停車等操作；通過邏輯回路控制主機的起動、換向和停車等操作； 通常采用電子組件執(zhí)行轉(zhuǎn)速的通常采用電子組件執(zhí)行轉(zhuǎn)速的PIDPID控制任務(wù)?？刂迫蝿?wù)。 系統(tǒng)還設(shè)有故障停車、故障減速、應(yīng)急操縱、三次連續(xù)系統(tǒng)還設(shè)有故障停車、故障減速、應(yīng)急操縱、三次連續(xù)起動、自動避開臨界轉(zhuǎn)

25、速和冷車起動時按時間程序增加熱負起動、自動避開臨界轉(zhuǎn)速和冷車起動時按時間程序增加熱負荷等一系列功能。荷等一系列功能。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 38 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 39 第八章第八章 船舶電氣及自動化概船舶電氣及自動化概述述電站自動化系統(tǒng)電站自動化系統(tǒng)( () ) 電站自動化系統(tǒng)主要功能是自動控制電站系統(tǒng)正常運電站自動化系統(tǒng)主要功能是自動控制電站系統(tǒng)正常運行，保護連續(xù)安全供電。要求能夠自動處理系統(tǒng)的不正?，F(xiàn)行，保

26、護連續(xù)安全供電。要求能夠自動處理系統(tǒng)的不正?，F(xiàn)象以及故障處理。象以及故障處理。 基本功能：自動并車、調(diào)頻調(diào)載、負荷分配、有按負基本功能：自動并車、調(diào)頻調(diào)載、負荷分配、有按負荷的變化，使發(fā)電機自動投入或解列等。荷的變化，使發(fā)電機自動投入或解列等。 原動機故障處理：例如冷卻水溫度高、滑油進口壓力原動機故障處理：例如冷卻水溫度高、滑油進口壓力低等，則起動備用機組，然后換車；例如滑油失壓、原動機低等，則起動備用機組，然后換車；例如滑油失壓、原動機超速等，立即自動停車，同時起動備用機組。超速等，立即自動停車，同時起動備用機組。 發(fā)電機故障：短路故障跳閘，啟動備用機組外；其他發(fā)電機故障：短路故障跳閘，啟動備用機組外；其他故障，例如發(fā)電機過載、電壓、頻率不正常等，先起動備用故障，例如發(fā)電機過載、電壓、頻率不正常等，先起動