船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件

第四章船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整一概述1

頻率變化的原因發(fā)電機(jī)電壓的頻率和原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系：f=P

n/60發(fā)電機(jī)功率平衡方程式：Pg*=PF*+P*+Tcdn*/dt（標(biāo)么值）

Pg*------機(jī)械功率標(biāo)么值PF*------發(fā)電機(jī)負(fù)載功率標(biāo)么值P*------機(jī)電損耗功率標(biāo)么值Tc------機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)

當(dāng)dn*/dt=0頻率恒定，說明功率平衡；若負(fù)載增加，油門尚未變化，Pg*不變，功率平衡被破壞，dn*/dt

0，頻率下降可見，負(fù)載變化時(shí)，要保持頻率恒定，應(yīng)相應(yīng)地調(diào)整原動(dòng)機(jī)的油門，保持功率平衡。這部分工作由調(diào)速器完成。第四章船舶電力系統(tǒng)頻率及12（離心式）調(diào)速器基本原理及特性A結(jié)構(gòu)：主要由飛鐵3、套筒5、彈簧6、杠桿7、拉桿8組成B原理：按實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速（彈簧予緊力）之差，自動(dòng)調(diào)節(jié)油門，維持原動(dòng)機(jī)接近定速運(yùn)行。（有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)）傳動(dòng)軸1將轉(zhuǎn)速傳給軸2，飛鐵3繞2旋轉(zhuǎn)，離心力作用下，力圖張開，通過拔爪4將套筒5上頂，壓縮6直到平衡，5固定在某一位置，7、8將油門拉到一定開度，使機(jī)組在一定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。若某原因使轉(zhuǎn)速下降（如負(fù)載增加），以上平衡被破壞，轉(zhuǎn)速下降------離心力減小------5下降------油門加大，阻止轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，出現(xiàn)了新的平衡，使機(jī)組在一定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。（此時(shí)轉(zhuǎn)速比原轉(zhuǎn)速下降了）（5位置下降，換取了油門增加，維持功率平衡，阻止轉(zhuǎn)速更大下降）上述調(diào)速器自動(dòng)調(diào)速過程，又叫一次調(diào)節(jié)；改變彈簧予緊力的調(diào)節(jié)稱二次調(diào)節(jié)。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件2船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件3C靜態(tài)調(diào)速特性------在調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)下，機(jī)組的轉(zhuǎn)速（f）隨有功功率變化的關(guān)系，稱發(fā)電機(jī)組的調(diào)速特性（下傾特性）定義：n*=f*=G(P*)

調(diào)差系數(shù)：Knc=-f*/P*=tg---------------

通常調(diào)差系數(shù)在3---5%規(guī)范規(guī)定：

Knc≤5%

二單機(jī)運(yùn)行頻率調(diào)整（二次調(diào)節(jié)使調(diào)速特性曲線平移）

ffPC靜態(tài)調(diào)速特性------在調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)下，機(jī)組的4

三并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間有功功率的轉(zhuǎn)移和分配方法：增加新并入網(wǎng)機(jī)的彈簧予緊力，同時(shí)相應(yīng)地減小在網(wǎng)機(jī)的彈簧予緊力，保持頻率不變，均分負(fù)荷。

5船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件6有差調(diào)節(jié)法借助帶有差調(diào)速特性機(jī)組的并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)頻、調(diào)載的方法稱有差調(diào)節(jié)法（最簡(jiǎn)單的一種自動(dòng)調(diào)頻、調(diào)載方法）設(shè)特性曲線1、2為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的特性曲線，調(diào)差系數(shù)分別為Knc1、Knc2

開始，系統(tǒng)運(yùn)行于A點(diǎn)：P1=P2=1/2PfZ，f=fe負(fù)荷增加P，電網(wǎng)頻率降至f1,系統(tǒng)達(dá)到新的平衡1號(hào)機(jī)組工作在A1點(diǎn)，2號(hào)機(jī)組工作在A2點(diǎn)1號(hào)機(jī)的功率增量P1=-f/Knc1

（1）2號(hào)機(jī)的功率增量P2=-f/Knc2

（2）船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件7P=

P1+P2(功率平衡）P=-（

f/Knc1+

f/Knc2

）

-

f=——————————=-f

/KP1

————————1/Knc1+1/Knc2其中

1KP=————————1/Knc1+1/Knc2稱其為并聯(lián)系統(tǒng)的平均調(diào)差系數(shù)船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件8

f=-

P

KP（3）代入（1）、（2）得P1=P

KP/Knc1

P2=

P

KP/Knc2結(jié)論：1）有差調(diào)節(jié)法中，負(fù)荷變化時(shí)，頻率將變化，頻差正比于負(fù)荷增量

2）各機(jī)組功率分配關(guān)系也將變化，與P

成正比,與各自的調(diào)差系數(shù)成反比3）若Knc1=Knc2=-------=Kncn=Kc

則KP=

Kc/n

P1=P2=----=Pn=P/n能夠均分有功分量f=-PKP9四自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置的組成和調(diào)頻調(diào)載的方法1自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載所謂自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載，就是能：自動(dòng)維持電網(wǎng)頻率恒定，保證有功功率按比例分配，接受解列指令時(shí)，能自動(dòng)控制負(fù)荷轉(zhuǎn)移。實(shí)質(zhì)是能：自動(dòng)地調(diào)節(jié)調(diào)速器的伺服馬達(dá)，改變彈簧予緊力（二次調(diào)節(jié)）（調(diào)速器的靜態(tài)校正器）四自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置的組成和102自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置的基本組成（四部分）1）

頻率變換器（一臺(tái)/每船）又叫頻率檢測(cè)器，自動(dòng)檢測(cè)出頻差，并將此偏差變換成相應(yīng)大小和極性的直流電壓信號(hào)。特性關(guān)系：Uf

=Kff=Kf(fsh-fe)Kf---------

頻率變換系數(shù)框圖：實(shí)際線路舉例：諧振式頻率變換器船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件11船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件122）有功功率變換器（1臺(tái)/機(jī)）它將每臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出的有功功率變換成與之成正比的直流電壓信號(hào)。特性關(guān)系：Up

=Kp

P(Kf---------功率變換系數(shù))框圖：

實(shí)際線路舉例：up

=u1

-u2

u1=k(uu+uicos)u2=k(uu-uicos)up

=2kuicos由于

uikiIup

=2kki

Icos=Kp

P2）有功功率變換器（1臺(tái)/機(jī)）13船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件143）

有功功率分配器有功功率分配器應(yīng)得到功差信號(hào)Up=KpPi=Kp(Pi-Pi/n)得到功差信號(hào)及實(shí)現(xiàn)有功功率按比例分配，方法很多，虛有差調(diào)整法實(shí)際線路中討論。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件154）

調(diào)整器根據(jù)頻差和功差的綜合信號(hào)，按其極性和大小，變換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)，進(jìn)行加減速控制，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)載。特性關(guān)系：usr=kf

f+kp

Pi=uf+u

pusr>0輸出減速脈沖

usr<0輸出加速脈沖

usr=0停止調(diào)節(jié)框圖：調(diào)整器功能：（1）判斷綜合信號(hào)的極性，決定調(diào)速方向，根據(jù)綜合信號(hào)的大小，決定調(diào)速脈沖周期（脈寬一定）或脈沖寬度（周期一定）（2）要有延時(shí)（5S）避開動(dòng)態(tài)過程（不參與一次調(diào)節(jié)）（3）要有一定的死區(qū)，防止工作太頻繁(具體電路)4）

調(diào)整器16船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件17

2自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載的方法1）虛有差調(diào)整法方框圖：（三點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)）基本原理分析：頻率調(diào)整：假設(shè)條件：各臺(tái)發(fā)電機(jī)有功功率已均分這樣，“4”點(diǎn)為等電位，見等效電路。若f>fe則usri>0，各調(diào)節(jié)器均發(fā)出減速信號(hào)，調(diào)速特性向下平移，系統(tǒng)頻率減小，直到f=fe，usri=0，調(diào)整完畢。2自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載的方法18功率分配的調(diào)整假設(shè)條件：均功分配過程中頻率保持為額定值。這樣，頻率變換器輸出為零，“2、3”點(diǎn)等電位，功率變換器可視為一個(gè)電壓源，并忽略其內(nèi)阻，見等效電路。各調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)就是各自的均功電阻上的電壓信號(hào)。設(shè)有n臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，“3”到“1”端的電壓為U各均功電阻R上的電壓、電流分別為Uri、IiU=I1R-UP1=I2R-UP2

=In

R-Upn

=IiR-UPiIi=(U+Upi)

/

RIi=0(U+Upi)/R

=0U=-Upi/n船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件19各均功電阻R上的電壓為URi=Ii

R=U+Upi=U+KpPi(Upi=KpPi)=KpPi-Upi

/n=KpPi-

KpPi

/n=Kp(Pi-Pi

/n)URi=Kp

Pi即：各均功電阻R上的電壓就是功差信號(hào)設(shè)有一機(jī)組實(shí)際功率Pi>平均功率則加于調(diào)節(jié)器的信號(hào)>0該機(jī)組發(fā)出減速信號(hào)，減負(fù)荷；同時(shí)，必有另一機(jī)組實(shí)際功率Pi<平均功率，則加于調(diào)節(jié)器的信號(hào)<0該機(jī)組發(fā)出加速信號(hào)，加負(fù)荷。直到均功，此時(shí)，URi=0=usri，調(diào)整完畢。各均功電阻R上的電壓為20船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件21解列功能的實(shí)現(xiàn)假如機(jī)組已均功、恒頻，（JB1、JB2）解列1號(hào)機(jī)組：“解列指令”使Jj1解列繼電器動(dòng)作，功率變換器P1經(jīng)R1、R自成回路（解列回路），1號(hào)機(jī)組承擔(dān)負(fù)荷，P1有輸出電壓信號(hào)，產(chǎn)生電流，在R上形成壓降。經(jīng)頻率變換器（輸出=0）加在調(diào)節(jié)器T1上，usr1>0，使1號(hào)機(jī)組發(fā)出減速信號(hào)，卸載；此時(shí)，2號(hào)機(jī)組還未加大油門，系統(tǒng)頻率下降，頻率變換器輸出不在為零，加在調(diào)節(jié)器T2上，使2號(hào)機(jī)組發(fā)出加速信號(hào)，加載，力圖維持恒頻；另一方面，頻率變換器的輸出與解列回路產(chǎn)生的信號(hào)反向串聯(lián)加在T1，使其綜合信號(hào)不致太大，降低了卸載速度，使頻差不致太大。（有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定）這樣，能自動(dòng)控制負(fù)荷轉(zhuǎn)移，維持電網(wǎng)頻率不變。解列功能的實(shí)現(xiàn)222）

主調(diào)發(fā)電機(jī)法在并聯(lián)發(fā)電機(jī)中選一臺(tái)作主調(diào)發(fā)電機(jī)，任務(wù)是當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷變化出現(xiàn)頻差時(shí)，只改變主調(diào)發(fā)電機(jī)的油門，調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率維持額定值，并承擔(dān)負(fù)荷的變化量，其余機(jī)組為機(jī)載發(fā)電機(jī)，總保持運(yùn)行于接近額定負(fù)載（油門經(jīng)一次整定后不再調(diào)節(jié)）。

船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件23船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件243）二次調(diào)頻調(diào)栽系統(tǒng)的穩(wěn)定問題A不靈敏區(qū)（ε）即：相應(yīng)調(diào)節(jié)器的啟動(dòng)值功能：（1）防止調(diào)節(jié)過于頻繁（以免磨損過度）規(guī)范允許：f%的絕對(duì)值

2.5%，

P%的絕對(duì)值≤15%

（2）提高二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性B二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的振蕩現(xiàn)象及消振措施1調(diào)頻的振蕩現(xiàn)象（設(shè)調(diào)節(jié)器輸出為脈沖調(diào)節(jié)信號(hào)）設(shè)每一個(gè)調(diào)節(jié)脈沖產(chǎn)生的單機(jī)頻率變化量為f

（與脈沖寬度相關(guān)）與調(diào)節(jié)器的ε對(duì)應(yīng)的頻率變化量為fε

則當(dāng)f

2fε時(shí)系統(tǒng)可能產(chǎn)生不衰減振蕩（與初始條件有關(guān)）船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件252）功率分配調(diào)節(jié)時(shí)的振蕩現(xiàn)象設(shè)每一個(gè)調(diào)節(jié)脈沖產(chǎn)生機(jī)組的功率變化量為P

（與脈沖寬度相關(guān)）與調(diào)節(jié)器的ε對(duì)應(yīng)的功率變化量為

Pε則當(dāng)P

2Pε

時(shí)系統(tǒng)可能產(chǎn)生功率調(diào)節(jié)振蕩（與初始條件有關(guān)）

（3）

消振措施減小脈寬------但調(diào)節(jié)時(shí)間拉長加大不靈敏區(qū)------但靜態(tài)誤差加大以上兩條應(yīng)權(quán)衡處理避免產(chǎn)生振蕩的最好方式是設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器時(shí)，使其輸出的調(diào)節(jié)脈寬受誤差信號(hào)大小的調(diào)節(jié)：即當(dāng)系統(tǒng)的頻差、功率分配差信號(hào)大時(shí)，調(diào)節(jié)脈寬隨之加大，在調(diào)節(jié)過程中，當(dāng)誤差信號(hào)變小時(shí)，調(diào)節(jié)脈寬也隨之減小。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件26船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件27五EEA—22船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介EEA—22船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)由SGA23發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制子系統(tǒng)和SDA22柴油機(jī)自動(dòng)控制子系統(tǒng)組成。主要功能：1手動(dòng)、自動(dòng)起、停柴油機(jī)組2自動(dòng)起動(dòng)柴油機(jī)組時(shí)，允許三次起動(dòng)3自動(dòng)頻率予調(diào)

，當(dāng)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)同步時(shí)，根據(jù)主開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間，提前發(fā)出合閘脈沖，使發(fā)電機(jī)自動(dòng)并網(wǎng)4自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載5滿足增機(jī)條件，經(jīng)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組投入電網(wǎng)6輕載自動(dòng)減機(jī)7如果電網(wǎng)失電，自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組，并且只要發(fā)電機(jī)電壓大于85%額定電壓時(shí)就自動(dòng)合閘，使發(fā)電機(jī)迅速投入電網(wǎng)8根據(jù)運(yùn)行機(jī)組故障的性質(zhì)，發(fā)出相應(yīng)的指令：自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組；故障機(jī)組分?jǐn)?，退出電網(wǎng)；停止故障機(jī)組；發(fā)出報(bào)警信號(hào)等五EEA—22船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介28SGA23發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制子系統(tǒng)包括自動(dòng)頻率予調(diào)功能、自動(dòng)并車功能和自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載功能三部分。共有7塊印刷電路版組成（每臺(tái)發(fā)電機(jī)組）。分別為：WMG23有功功率檢測(cè)單元FRG23頻率控制器LAG23負(fù)荷分配調(diào)節(jié)器RAG23繼電器出口單元EVG23合閘脈沖發(fā)生器FAG23頻率予調(diào)單元SNT23電源單元自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載部分由WMG23、FRG23、LAG23、RAG23以及SNT23單元實(shí)現(xiàn)自動(dòng)頻率予調(diào)部分由FAG23以及SNT23單元實(shí)現(xiàn)自動(dòng)并車部分由EVG23以及SNT23單元實(shí)現(xiàn)SGA23發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制子系統(tǒng)包括自動(dòng)頻率予調(diào)功能、自動(dòng)并車29七船舶軸帶發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)及裝置船舶軸帶發(fā)電機(jī)裝置是由船舶主機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)供電的裝置

1主要優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)節(jié)能：主機(jī)效率高，耗油量少，使用低價(jià)的重柴油改善機(jī)艙環(huán)境，航行時(shí)船舶機(jī)艙只有主機(jī)運(yùn)行，噪聲和熱源減少2分類：變螺距軸帶發(fā)電機(jī)裝置和定螺距軸帶發(fā)電機(jī)裝置變螺距軸帶發(fā)電機(jī)裝置，主機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，發(fā)電裝置頻率基本恒定，此裝置只能在切換發(fā)電機(jī)時(shí)作短暫并聯(lián)運(yùn)行定螺距軸帶發(fā)電機(jī)裝置應(yīng)用最廣，可以和其它柴油發(fā)電機(jī)長期并聯(lián)運(yùn)行七船舶軸帶發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)及裝置303可控硅軸帶發(fā)電機(jī)裝置的組成和作用（1）軸帶發(fā)電機(jī)：一般為無刷同步發(fā)電機(jī)，無阻尼繞組（2）可控硅變流器：包括整流器和逆變器軸帶發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟?，再由逆變器變?yōu)楹泐l、恒壓的三相交流電向電網(wǎng)供電（3）同步補(bǔ)償機(jī)：提供無功功率，維持電網(wǎng)恒壓（4）交流電抗器：限制諧波電流，改善輸出電壓波形（5）勵(lì)磁用可控硅整流裝置：改變其控制角，改變軸帶發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，調(diào)節(jié)軸帶發(fā)電機(jī)輸出功率（6）控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)軸發(fā)裝置的自動(dòng)控制船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件31西門子可控硅軸帶發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)基本原理電壓與無功功率自動(dòng)控制原理同步補(bǔ)償器的電壓調(diào)節(jié)器保證電壓恒定，它產(chǎn)生的無功功率滿足全船負(fù)荷的要求。頻率與有功功率自動(dòng)控制原理當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，根據(jù)軸帶發(fā)電機(jī)功率輸出特性的不同狀態(tài)，采用兩種控制方式：1）勵(lì)磁電流自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)軸帶發(fā)電機(jī)運(yùn)行在I區(qū)，逆變器的逆變角為最小并保持恒定（30）當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速下降，增大勵(lì)磁電流，維持輸出功率恒定并保證頻率不變2）逆變角自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)軸帶發(fā)電機(jī)運(yùn)行在II區(qū)，此時(shí)軸帶發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流為最大（恒定），當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速下降，只有增加逆變角，使整流電壓與逆變電壓隨轉(zhuǎn)速下降而減少，輸出功率線性遞減，自動(dòng)卸去電網(wǎng)的次要負(fù)載，保證頻率恒定不變船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件32一可靠性的基本概念

1可靠性一般常用的可靠性定義是：“產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力”。從可靠性定義可知：研究可靠性應(yīng)掌握以下四個(gè)方面的內(nèi)容：

1．1對(duì)象。研究系統(tǒng)可靠性時(shí)，一般把研究對(duì)象區(qū)分為元件和系統(tǒng)。元件（Component）是構(gòu)成系統(tǒng)的基本單位，在一個(gè)具體的系統(tǒng)中，元件不能再分割。系統(tǒng)（Ｓｙｓｔｅｍ）是由元件組成的，它可看成是元件組成的總體。有時(shí)，系統(tǒng)包容的范圍太大，又可分為若干子系統(tǒng)（Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）。1．2功能。所謂“功能”是指設(shè)備的主要性能和技術(shù)指標(biāo)（如調(diào)速系統(tǒng)的平滑變速、正反向運(yùn)行、調(diào)速范圍、調(diào)速精度、穩(wěn)速精度等性能和技術(shù)指標(biāo)）。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件33“產(chǎn)品喪失規(guī)定功能”就是失效或故障。如船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)，因某一元件失效而使系統(tǒng)停止運(yùn)行，無法向船舶電網(wǎng)供電，這就是完全喪失了規(guī)定的功能，即發(fā)生一次故障。又如有一穩(wěn)速系統(tǒng)，在某工作環(huán)境下，在一規(guī)定的運(yùn)行期間內(nèi)，由于系統(tǒng)元件的參數(shù)偏移了標(biāo)稱值，使系統(tǒng)性能發(fā)生了變化，其穩(wěn)速精度由0.1％變化到了0.5％，若系統(tǒng)性能規(guī)范要求穩(wěn)速性能必須小于0.5％，這表明系統(tǒng)性能已不符合規(guī)范要求，那么就認(rèn)為系統(tǒng)已發(fā)生漂移性故障。若系統(tǒng)性能規(guī)范要求穩(wěn)速精度為1％，則可以認(rèn)為該系統(tǒng)有較高的可靠性。1．3時(shí)間。設(shè)備或系統(tǒng)工作的可靠性一定要和工作的時(shí)間聯(lián)系起來，這個(gè)時(shí)間可以是連續(xù)的，也可以是斷續(xù)的。1．4條件。通常“規(guī)定條件”是指包括環(huán)境條件（戶內(nèi)外、溫度、濕度、氣壓、震動(dòng)、沖擊輻射等）、工作條件（如功能模式、操作方式、負(fù)載條件、工作電源、維修條件等）、使用方法及運(yùn)行、管理人員的技術(shù)水平等?！爱a(chǎn)品喪失規(guī)定功能”就是失效或故障。如船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)，342不可維修系統(tǒng)與可維修系統(tǒng)從可靠性觀點(diǎn)來看，元件可分為可修復(fù)元件(RepairableComponent)和不可修復(fù)元件(Non-repairableComponent)兩大類。如果元件使用一段時(shí)間后發(fā)生故障，經(jīng)過修理就能再次恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，這種元件稱為可修復(fù)元件，如果元件工作一段時(shí)間后發(fā)生故障，不能修復(fù)或雖能修復(fù)，但很不經(jīng)濟(jì)，這種元件便稱為不可修復(fù)元件。電力元件大部分是可修復(fù)元件。由元件組成的系統(tǒng)也可以分為兩大類，即可修復(fù)系統(tǒng)（RepairableSystem）和不可修復(fù)系統(tǒng)（Non-repairableSystem）。如果系統(tǒng)使用一段時(shí)間以后發(fā)生故障，經(jīng)過修復(fù)能再次恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，這種系統(tǒng)稱為可修復(fù)系統(tǒng)；如果系統(tǒng)發(fā)生故障后，無法修復(fù)或無法恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)或這種修復(fù)很不經(jīng)濟(jì)，就稱這種系統(tǒng)為不可修復(fù)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)屬于可修復(fù)系統(tǒng)。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件35現(xiàn)在我們可以明確易于混淆的兩個(gè)概念故障與失效。一般來講，對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品如其喪失了規(guī)定的功能則稱為“失效”（failure）對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品雖然暫時(shí)喪失了規(guī)定的功能但可以通過維修恢復(fù)其規(guī)定的功能則稱為“故障”（fault）。另外，不論可修復(fù)的產(chǎn)品或不可修復(fù)的產(chǎn)品，如果由于其它因素的影響而非產(chǎn)品本身的原因引起該產(chǎn)品喪失了規(guī)定的功能，也稱為故障。這樣，一般來講，所有的失效都是故障，但不是所有的故障都是失效。例如：考慮一個(gè)繼電器，如果在它的線圈兩端加上電壓時(shí)它的常開觸點(diǎn)能正確地閉合，我們稱這個(gè)繼電器工作正常，反之，在此條件下，若此繼電器的常開觸點(diǎn)沒能閉合，（比如繼電器線圈已燒斷，無法修復(fù)），我們稱這個(gè)繼電器失效；如果繼電器的常開觸點(diǎn)沒能閉合的原因是由于繼電器線圈開路，經(jīng)修復(fù)后可以恢復(fù)其功能，我們稱這個(gè)繼電器故障；還有一種可能是由于其它部件不適當(dāng)?shù)淖饔枚估^電器得電錯(cuò)誤地閉合，顯然這不是繼電器失效，然而，繼電器錯(cuò)誤地工作使電路進(jìn)入了一個(gè)錯(cuò)誤的狀態(tài)，我們則稱這個(gè)繼電器故障。現(xiàn)在我們可以明確易于混淆的兩個(gè)概念36二可靠性的主要指標(biāo)

１可靠度與不可靠度1．1可靠度Ｒ（ｔ）可靠度的定義是：“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率”用數(shù)學(xué)形式表達(dá)，它是一個(gè)時(shí)間的函數(shù)，又稱可靠度函數(shù)，記作Ｒ（ｔ），1．2不可靠度Ｆ（ｔ）不可靠度定義為：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完不成規(guī)定功能的概率，用Ｆ（ｔ）表示。2失效率入（ｔ）失效率又稱故障率，它是產(chǎn)品可靠性的重要指標(biāo)，不少產(chǎn)品如電子元器件就是依據(jù)其失效率的大小確定其可靠性等級(jí)的。失效率入（ｔ）定義是：已工作到時(shí)刻ｔ尚未失效的產(chǎn)品在時(shí)刻ｔ后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率稱為該產(chǎn)品在時(shí)刻ｔ的失效率，它是一個(gè)時(shí)間的函數(shù)，又稱失效率函數(shù)，記作入（ｔ）。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件37對(duì)一般元器件或系統(tǒng)而言，失效率入(t)隨時(shí)間t的變化如圖所示，一般稱可靠性特性曲線。由于其圖形有些象浴盆，所以又叫浴盆曲線。它反映了元器件或系統(tǒng)的可靠性水平，失效率越高，既單位時(shí)間內(nèi)元器件或系統(tǒng)的失效次數(shù)越多，其可靠性水平就越低。根據(jù)失效率的變化情況，一般元器件或系統(tǒng)在其壽命期要經(jīng)過早期失效期、偶然失效期、耗損失效期三個(gè)階段。

早期失效期早期失效期見圖的階段Ⅰ。偶然失效期偶然失效期見圖的階段Ⅱ。耗損失效期耗損失效期見圖的階段Ⅲ。對(duì)一般元器件或系統(tǒng)而言，失效率入(t)隨時(shí)間t的變化如圖所示38船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件393平均壽命產(chǎn)品在規(guī)定的條件下壽命T的平均值則稱平均壽命，對(duì)不可修復(fù)產(chǎn)品其平均壽命即到失效前的平均時(shí)間，用MTTF(Meantimetofailure)表示，對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品來說常用MTBF(Meantimebetweenfailure)即平均無故障間隔時(shí)間表示其平均壽命。

三可靠性模型及計(jì)算

1可靠性模型的組成可靠性模型包括可靠性框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型兩項(xiàng)內(nèi)容。評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可靠性，首先可以將系統(tǒng)的工程原理圖轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)的可靠性框圖（ReliabilityBlockDiagram），用框圖去計(jì)算系統(tǒng)的可靠性稱之為框圖法。系統(tǒng)的工程原理圖是表示組成系統(tǒng)的元件、單元之間的物理關(guān)系和工作關(guān)系，而可靠性框圖則是描述系統(tǒng)的功能與組成系統(tǒng)的元件之間的可靠性功能關(guān)系。它由許多方塊組成，每個(gè)方塊表示一個(gè)元件工作，將方塊移去，則表示該元件故障，如果移去一些方塊后就使系統(tǒng)的輸入和輸出節(jié)點(diǎn)斷開，則表示某些元件故障，亦即導(dǎo)致系統(tǒng)故障。下面舉例說明系統(tǒng)工程原理圖與可靠性框圖的區(qū)別：最簡(jiǎn)單的振蕩電路，它由一個(gè)電感Ｌ和一個(gè)電容Ｃ并聯(lián)連接的。但根據(jù)振蕩電路的工作原理，電感Ｌ和電容Ｃ中任意一個(gè)故障都會(huì)引起振蕩電路故障，因此，振蕩電路的可靠性框圖為串聯(lián)連接。

3平均壽命產(chǎn)品在規(guī)定的條件下壽命T的平均值則稱40

三臺(tái)并聯(lián)連接的發(fā)電機(jī)組組成冗余系統(tǒng)的原理圖，但隨著功能要求的不同，對(duì)應(yīng)的可靠性框圖也不同。當(dāng)電站功能要求三臺(tái)發(fā)電機(jī)組組成全部完好，電站方滿足要求，這時(shí)可靠性框圖是三臺(tái)發(fā)電機(jī)組串聯(lián)連接，當(dāng)電站功能要求三臺(tái)發(fā)電機(jī)組中至少兩臺(tái)完好才滿足要求，得到三中取二的可靠性框圖。顯然，若電站功能要求至少一臺(tái)發(fā)電機(jī)組完好即滿足要求，可靠性框圖和系統(tǒng)原理圖一致。2常見系統(tǒng)的可靠性模型1）串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型串聯(lián)系統(tǒng)是指組成系統(tǒng)的任一元件失效均導(dǎo)致系統(tǒng)失效。反之，系統(tǒng)正常工作的條件是系統(tǒng)中所有單元均須正常工作。若以Es和Ei分別表示系統(tǒng)和單元的正常工作狀態(tài)，則其可靠性框圖和系統(tǒng)正常工作狀態(tài)的表達(dá)式可分別表示為：三臺(tái)并聯(lián)連接的發(fā)電機(jī)組組成冗余系統(tǒng)的原理圖，但隨著功41船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件42船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件43船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件44模型系統(tǒng)的失效率為單元失效率之和。系統(tǒng)平均無故障工作時(shí)間MTBFs=1/s=1/∑i由以上分析計(jì)算可以得出串聯(lián)模型Es=E1

∩E2

∩E3------∩En----------（1）由于元件之間互相獨(dú)立，因而系統(tǒng)正常工作的概率等于元件正常工作概率之積，即

P{Es}=P{E1}P{E2}P{E3}------P{En}

=P{Ei}----------（2）實(shí)際上，系統(tǒng)和元件正常工作的概率就是它們的可靠度，既

Rs(t)=Ri(t)(i=1~n)----------（3）假設(shè)組成各單元的元件失效率i是常數(shù)，各單元的可靠度可以表示為：

Ri(t)=exp(-it)----------(4)把上式代入(3)式得：系統(tǒng)可靠度Rs(t)=

Ri(t)=exp(-∑it)=exp(-st)----------（5）式中：s=∑i

模型系統(tǒng)的失效率為單元失效率之和。45由此可見，假設(shè)元器件失效分布為指數(shù)分布，串聯(lián)系統(tǒng)的三個(gè)重要特性：（1）串聯(lián)模型系統(tǒng)的可靠度等于各單元可靠度的乘積；（2）串聯(lián)模型系統(tǒng)的失效率等于各單元失效率之和；（3）假設(shè)元器件失效分布為指數(shù)分布，則系統(tǒng)失效分布也服從指數(shù)分布2）并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型并聯(lián)系統(tǒng)是指只要有一個(gè)單元正常工作系統(tǒng)就能保證正常工作的冗余系統(tǒng)。反之，系統(tǒng)內(nèi)所有單元全部失效，系統(tǒng)才失效。由此可見，假設(shè)元器件失效分布為指數(shù)分布，串聯(lián)系統(tǒng)的三個(gè)重要特46四系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)的方法：

1元器件記數(shù)法

元器件記數(shù)法是根據(jù)組成系統(tǒng)的所有元器件的數(shù)量及該種元器件的的通用失效率、元器件質(zhì)量等級(jí)并考慮設(shè)備使用環(huán)境類別以估算系統(tǒng)可靠性的一種方法。用此方法計(jì)算失效率所用的通用數(shù)學(xué)表達(dá)式是：

船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件47對(duì)給定的設(shè)備而言,式中：設(shè)備為總設(shè)備失效率；q為第i種通用元器件的質(zhì)量系數(shù)；G為第i種通用元器件的通用失效率；Ni為第i種通用元器件的數(shù)量；n為不同的通用元器件種類數(shù)。預(yù)測(cè)的依據(jù)可以從國軍標(biāo)GJB299《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》查得，進(jìn)口元器件可參考美國軍用手冊(cè)MIL一HDBK217《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》。對(duì)給定的設(shè)備而言,式中：482元器件應(yīng)力分析預(yù)計(jì)法

元器件應(yīng)力分析預(yù)計(jì)法是通過分析元器件所承受的應(yīng)力，計(jì)算元器件在該應(yīng)力條件下的失效率來預(yù)計(jì)系統(tǒng)可靠性。它與元器件記數(shù)法區(qū)別在于所需信息深度的差異，元器件應(yīng)力分析預(yù)計(jì)法需要更詳細(xì)的信息，它適合硬件電路設(shè)計(jì)的后期階段。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件49第四章船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整一概述1

頻率變化的原因發(fā)電機(jī)電壓的頻率和原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系：f=P

n/60發(fā)電機(jī)功率平衡方程式：Pg*=PF*+P*+Tcdn*/dt（標(biāo)么值）

Pg*------機(jī)械功率標(biāo)么值PF*------發(fā)電機(jī)負(fù)載功率標(biāo)么值P*------機(jī)電損耗功率標(biāo)么值Tc------機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)

當(dāng)dn*/dt=0頻率恒定，說明功率平衡；若負(fù)載增加，油門尚未變化，Pg*不變，功率平衡被破壞，dn*/dt

0，頻率下降可見，負(fù)載變化時(shí)，要保持頻率恒定，應(yīng)相應(yīng)地調(diào)整原動(dòng)機(jī)的油門，保持功率平衡。這部分工作由調(diào)速器完成。第四章船舶電力系統(tǒng)頻率及502（離心式）調(diào)速器基本原理及特性A結(jié)構(gòu)：主要由飛鐵3、套筒5、彈簧6、杠桿7、拉桿8組成B原理：按實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速（彈簧予緊力）之差，自動(dòng)調(diào)節(jié)油門，維持原動(dòng)機(jī)接近定速運(yùn)行。（有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)）傳動(dòng)軸1將轉(zhuǎn)速傳給軸2，飛鐵3繞2旋轉(zhuǎn)，離心力作用下，力圖張開，通過拔爪4將套筒5上頂，壓縮6直到平衡，5固定在某一位置，7、8將油門拉到一定開度，使機(jī)組在一定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。若某原因使轉(zhuǎn)速下降（如負(fù)載增加），以上平衡被破壞，轉(zhuǎn)速下降------離心力減小------5下降------油門加大，阻止轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，出現(xiàn)了新的平衡，使機(jī)組在一定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。（此時(shí)轉(zhuǎn)速比原轉(zhuǎn)速下降了）（5位置下降，換取了油門增加，維持功率平衡，阻止轉(zhuǎn)速更大下降）上述調(diào)速器自動(dòng)調(diào)速過程，又叫一次調(diào)節(jié)；改變彈簧予緊力的調(diào)節(jié)稱二次調(diào)節(jié)。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件51船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件52C靜態(tài)調(diào)速特性------在調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)下，機(jī)組的轉(zhuǎn)速（f）隨有功功率變化的關(guān)系，稱發(fā)電機(jī)組的調(diào)速特性（下傾特性）定義：n*=f*=G(P*)

調(diào)差系數(shù)：Knc=-f*/P*=tg---------------

通常調(diào)差系數(shù)在3---5%規(guī)范規(guī)定：

Knc≤5%

二單機(jī)運(yùn)行頻率調(diào)整（二次調(diào)節(jié)使調(diào)速特性曲線平移）

ffPC靜態(tài)調(diào)速特性------在調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)下，機(jī)組的53

三并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間有功功率的轉(zhuǎn)移和分配方法：增加新并入網(wǎng)機(jī)的彈簧予緊力，同時(shí)相應(yīng)地減小在網(wǎng)機(jī)的彈簧予緊力，保持頻率不變，均分負(fù)荷。

54船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件55有差調(diào)節(jié)法借助帶有差調(diào)速特性機(jī)組的并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)頻、調(diào)載的方法稱有差調(diào)節(jié)法（最簡(jiǎn)單的一種自動(dòng)調(diào)頻、調(diào)載方法）設(shè)特性曲線1、2為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的特性曲線，調(diào)差系數(shù)分別為Knc1、Knc2

開始，系統(tǒng)運(yùn)行于A點(diǎn)：P1=P2=1/2PfZ，f=fe負(fù)荷增加P，電網(wǎng)頻率降至f1,系統(tǒng)達(dá)到新的平衡1號(hào)機(jī)組工作在A1點(diǎn)，2號(hào)機(jī)組工作在A2點(diǎn)1號(hào)機(jī)的功率增量P1=-f/Knc1

（1）2號(hào)機(jī)的功率增量P2=-f/Knc2

（2）船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件56P=

P1+P2(功率平衡）P=-（

f/Knc1+

f/Knc2

）

-

f=——————————=-f

/KP1

————————1/Knc1+1/Knc2其中

1KP=————————1/Knc1+1/Knc2稱其為并聯(lián)系統(tǒng)的平均調(diào)差系數(shù)船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件57

f=-

P

KP（3）代入（1）、（2）得P1=P

KP/Knc1

P2=

P

KP/Knc2結(jié)論：1）有差調(diào)節(jié)法中，負(fù)荷變化時(shí)，頻率將變化，頻差正比于負(fù)荷增量

2）各機(jī)組功率分配關(guān)系也將變化，與P

成正比,與各自的調(diào)差系數(shù)成反比3）若Knc1=Knc2=-------=Kncn=Kc

則KP=

Kc/n

P1=P2=----=Pn=P/n能夠均分有功分量f=-PKP58四自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置的組成和調(diào)頻調(diào)載的方法1自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載所謂自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載，就是能：自動(dòng)維持電網(wǎng)頻率恒定，保證有功功率按比例分配，接受解列指令時(shí)，能自動(dòng)控制負(fù)荷轉(zhuǎn)移。實(shí)質(zhì)是能：自動(dòng)地調(diào)節(jié)調(diào)速器的伺服馬達(dá)，改變彈簧予緊力（二次調(diào)節(jié)）（調(diào)速器的靜態(tài)校正器）四自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置的組成和592自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置的基本組成（四部分）1）

頻率變換器（一臺(tái)/每船）又叫頻率檢測(cè)器，自動(dòng)檢測(cè)出頻差，并將此偏差變換成相應(yīng)大小和極性的直流電壓信號(hào)。特性關(guān)系：Uf

=Kff=Kf(fsh-fe)Kf---------

頻率變換系數(shù)框圖：實(shí)際線路舉例：諧振式頻率變換器船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件60船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件612）有功功率變換器（1臺(tái)/機(jī)）它將每臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出的有功功率變換成與之成正比的直流電壓信號(hào)。特性關(guān)系：Up

=Kp

P(Kf---------功率變換系數(shù))框圖：

實(shí)際線路舉例：up

=u1

-u2

u1=k(uu+uicos)u2=k(uu-uicos)up

=2kuicos由于

uikiIup

=2kki

Icos=Kp

P2）有功功率變換器（1臺(tái)/機(jī)）62船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件633）

有功功率分配器有功功率分配器應(yīng)得到功差信號(hào)Up=KpPi=Kp(Pi-Pi/n)得到功差信號(hào)及實(shí)現(xiàn)有功功率按比例分配，方法很多，虛有差調(diào)整法實(shí)際線路中討論。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件644）

調(diào)整器根據(jù)頻差和功差的綜合信號(hào)，按其極性和大小，變換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)，進(jìn)行加減速控制，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)載。特性關(guān)系：usr=kf

f+kp

Pi=uf+u

pusr>0輸出減速脈沖

usr<0輸出加速脈沖

usr=0停止調(diào)節(jié)框圖：調(diào)整器功能：（1）判斷綜合信號(hào)的極性，決定調(diào)速方向，根據(jù)綜合信號(hào)的大小，決定調(diào)速脈沖周期（脈寬一定）或脈沖寬度（周期一定）（2）要有延時(shí)（5S）避開動(dòng)態(tài)過程（不參與一次調(diào)節(jié)）（3）要有一定的死區(qū)，防止工作太頻繁(具體電路)4）

調(diào)整器65船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件66

2自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載的方法1）虛有差調(diào)整法方框圖：（三點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)）基本原理分析：頻率調(diào)整：假設(shè)條件：各臺(tái)發(fā)電機(jī)有功功率已均分這樣，“4”點(diǎn)為等電位，見等效電路。若f>fe則usri>0，各調(diào)節(jié)器均發(fā)出減速信號(hào)，調(diào)速特性向下平移，系統(tǒng)頻率減小，直到f=fe，usri=0，調(diào)整完畢。2自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載的方法67功率分配的調(diào)整假設(shè)條件：均功分配過程中頻率保持為額定值。這樣，頻率變換器輸出為零，“2、3”點(diǎn)等電位，功率變換器可視為一個(gè)電壓源，并忽略其內(nèi)阻，見等效電路。各調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)就是各自的均功電阻上的電壓信號(hào)。設(shè)有n臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，“3”到“1”端的電壓為U各均功電阻R上的電壓、電流分別為Uri、IiU=I1R-UP1=I2R-UP2

=In

R-Upn

=IiR-UPiIi=(U+Upi)

/

RIi=0(U+Upi)/R

=0U=-Upi/n船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件68各均功電阻R上的電壓為URi=Ii

R=U+Upi=U+KpPi(Upi=KpPi)=KpPi-Upi

/n=KpPi-

KpPi

/n=Kp(Pi-Pi

/n)URi=Kp

Pi即：各均功電阻R上的電壓就是功差信號(hào)設(shè)有一機(jī)組實(shí)際功率Pi>平均功率則加于調(diào)節(jié)器的信號(hào)>0該機(jī)組發(fā)出減速信號(hào)，減負(fù)荷；同時(shí)，必有另一機(jī)組實(shí)際功率Pi<平均功率，則加于調(diào)節(jié)器的信號(hào)<0該機(jī)組發(fā)出加速信號(hào)，加負(fù)荷。直到均功，此時(shí)，URi=0=usri，調(diào)整完畢。各均功電阻R上的電壓為69船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件70解列功能的實(shí)現(xiàn)假如機(jī)組已均功、恒頻，（JB1、JB2）解列1號(hào)機(jī)組：“解列指令”使Jj1解列繼電器動(dòng)作，功率變換器P1經(jīng)R1、R自成回路（解列回路），1號(hào)機(jī)組承擔(dān)負(fù)荷，P1有輸出電壓信號(hào)，產(chǎn)生電流，在R上形成壓降。經(jīng)頻率變換器（輸出=0）加在調(diào)節(jié)器T1上，usr1>0，使1號(hào)機(jī)組發(fā)出減速信號(hào)，卸載；此時(shí)，2號(hào)機(jī)組還未加大油門，系統(tǒng)頻率下降，頻率變換器輸出不在為零，加在調(diào)節(jié)器T2上，使2號(hào)機(jī)組發(fā)出加速信號(hào)，加載，力圖維持恒頻；另一方面，頻率變換器的輸出與解列回路產(chǎn)生的信號(hào)反向串聯(lián)加在T1，使其綜合信號(hào)不致太大，降低了卸載速度，使頻差不致太大。（有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定）這樣，能自動(dòng)控制負(fù)荷轉(zhuǎn)移，維持電網(wǎng)頻率不變。解列功能的實(shí)現(xiàn)712）

主調(diào)發(fā)電機(jī)法在并聯(lián)發(fā)電機(jī)中選一臺(tái)作主調(diào)發(fā)電機(jī)，任務(wù)是當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷變化出現(xiàn)頻差時(shí)，只改變主調(diào)發(fā)電機(jī)的油門，調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率維持額定值，并承擔(dān)負(fù)荷的變化量，其余機(jī)組為機(jī)載發(fā)電機(jī)，總保持運(yùn)行于接近額定負(fù)載（油門經(jīng)一次整定后不再調(diào)節(jié)）。

船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件72船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件733）二次調(diào)頻調(diào)栽系統(tǒng)的穩(wěn)定問題A不靈敏區(qū)（ε）即：相應(yīng)調(diào)節(jié)器的啟動(dòng)值功能：（1）防止調(diào)節(jié)過于頻繁（以免磨損過度）規(guī)范允許：f%的絕對(duì)值

2.5%，

P%的絕對(duì)值≤15%

（2）提高二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性B二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的振蕩現(xiàn)象及消振措施1調(diào)頻的振蕩現(xiàn)象（設(shè)調(diào)節(jié)器輸出為脈沖調(diào)節(jié)信號(hào)）設(shè)每一個(gè)調(diào)節(jié)脈沖產(chǎn)生的單機(jī)頻率變化量為f

（與脈沖寬度相關(guān)）與調(diào)節(jié)器的ε對(duì)應(yīng)的頻率變化量為fε

則當(dāng)f

2fε時(shí)系統(tǒng)可能產(chǎn)生不衰減振蕩（與初始條件有關(guān)）船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件742）功率分配調(diào)節(jié)時(shí)的振蕩現(xiàn)象設(shè)每一個(gè)調(diào)節(jié)脈沖產(chǎn)生機(jī)組的功率變化量為P

（與脈沖寬度相關(guān)）與調(diào)節(jié)器的ε對(duì)應(yīng)的功率變化量為

Pε則當(dāng)P

2Pε

時(shí)系統(tǒng)可能產(chǎn)生功率調(diào)節(jié)振蕩（與初始條件有關(guān)）

（3）

消振措施減小脈寬------但調(diào)節(jié)時(shí)間拉長加大不靈敏區(qū)------但靜態(tài)誤差加大以上兩條應(yīng)權(quán)衡處理避免產(chǎn)生振蕩的最好方式是設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器時(shí)，使其輸出的調(diào)節(jié)脈寬受誤差信號(hào)大小的調(diào)節(jié)：即當(dāng)系統(tǒng)的頻差、功率分配差信號(hào)大時(shí)，調(diào)節(jié)脈寬隨之加大，在調(diào)節(jié)過程中，當(dāng)誤差信號(hào)變小時(shí)，調(diào)節(jié)脈寬也隨之減小。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件75船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件76五EEA—22船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介EEA—22船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)由SGA23發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制子系統(tǒng)和SDA22柴油機(jī)自動(dòng)控制子系統(tǒng)組成。主要功能：1手動(dòng)、自動(dòng)起、停柴油機(jī)組2自動(dòng)起動(dòng)柴油機(jī)組時(shí)，允許三次起動(dòng)3自動(dòng)頻率予調(diào)

，當(dāng)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)同步時(shí)，根據(jù)主開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間，提前發(fā)出合閘脈沖，使發(fā)電機(jī)自動(dòng)并網(wǎng)4自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載5滿足增機(jī)條件，經(jīng)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組投入電網(wǎng)6輕載自動(dòng)減機(jī)7如果電網(wǎng)失電，自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組，并且只要發(fā)電機(jī)電壓大于85%額定電壓時(shí)就自動(dòng)合閘，使發(fā)電機(jī)迅速投入電網(wǎng)8根據(jù)運(yùn)行機(jī)組故障的性質(zhì)，發(fā)出相應(yīng)的指令：自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組；故障機(jī)組分?jǐn)?，退出電網(wǎng)；停止故障機(jī)組；發(fā)出報(bào)警信號(hào)等五EEA—22船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介77SGA23發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制子系統(tǒng)包括自動(dòng)頻率予調(diào)功能、自動(dòng)并車功能和自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載功能三部分。共有7塊印刷電路版組成（每臺(tái)發(fā)電機(jī)組）。分別為：WMG23有功功率檢測(cè)單元FRG23頻率控制器LAG23負(fù)荷分配調(diào)節(jié)器RAG23繼電器出口單元EVG23合閘脈沖發(fā)生器FAG23頻率予調(diào)單元SNT23電源單元自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載部分由WMG23、FRG23、LAG23、RAG23以及SNT23單元實(shí)現(xiàn)自動(dòng)頻率予調(diào)部分由FAG23以及SNT23單元實(shí)現(xiàn)自動(dòng)并車部分由EVG23以及SNT23單元實(shí)現(xiàn)SGA23發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制子系統(tǒng)包括自動(dòng)頻率予調(diào)功能、自動(dòng)并車78七船舶軸帶發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)及裝置船舶軸帶發(fā)電機(jī)裝置是由船舶主機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)供電的裝置

1主要優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)節(jié)能：主機(jī)效率高，耗油量少，使用低價(jià)的重柴油改善機(jī)艙環(huán)境，航行時(shí)船舶機(jī)艙只有主機(jī)運(yùn)行，噪聲和熱源減少2分類：變螺距軸帶發(fā)電機(jī)裝置和定螺距軸帶發(fā)電機(jī)裝置變螺距軸帶發(fā)電機(jī)裝置，主機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，發(fā)電裝置頻率基本恒定，此裝置只能在切換發(fā)電機(jī)時(shí)作短暫并聯(lián)運(yùn)行定螺距軸帶發(fā)電機(jī)裝置應(yīng)用最廣，可以和其它柴油發(fā)電機(jī)長期并聯(lián)運(yùn)行七船舶軸帶發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)及裝置793可控硅軸帶發(fā)電機(jī)裝置的組成和作用（1）軸帶發(fā)電機(jī)：一般為無刷同步發(fā)電機(jī)，無阻尼繞組（2）可控硅變流器：包括整流器和逆變器軸帶發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟?，再由逆變器變?yōu)楹泐l、恒壓的三相交流電向電網(wǎng)供電（3）同步補(bǔ)償機(jī)：提供無功功率，維持電網(wǎng)恒壓（4）交流電抗器：限制諧波電流，改善輸出電壓波形（5）勵(lì)磁用可控硅整流裝置：改變其控制角，改變軸帶發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，調(diào)節(jié)軸帶發(fā)電機(jī)輸出功率（6）控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)軸發(fā)裝置的自動(dòng)控制船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件80西門子可控硅軸帶發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)基本原理電壓與無功功率自動(dòng)控制原理同步補(bǔ)償器的電壓調(diào)節(jié)器保證電壓恒定，它產(chǎn)生的無功功率滿足全船負(fù)荷的要求。頻率與有功功率自動(dòng)控制原理當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，根據(jù)軸帶發(fā)電機(jī)功率輸出特性的不同狀態(tài)，采用兩種控制方式：1）勵(lì)磁電流自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)軸帶發(fā)電機(jī)運(yùn)行在I區(qū)，逆變器的逆變角為最小并保持恒定（30）當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速下降，增大勵(lì)磁電流，維持輸出功率恒定并保證頻率不變2）逆變角自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)軸帶發(fā)電機(jī)運(yùn)行在II區(qū)，此時(shí)軸帶發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流為最大（恒定），當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速下降，只有增加逆變角，使整流電壓與逆變電壓隨轉(zhuǎn)速下降而減少，輸出功率線性遞減，自動(dòng)卸去電網(wǎng)的次要負(fù)載，保證頻率恒定不變船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件81一可靠性的基本概念

1可靠性一般常用的可靠性定義是：“產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力”。從可靠性定義可知：研究可靠性應(yīng)掌握以下四個(gè)方面的內(nèi)容：

1．1對(duì)象。研究系統(tǒng)可靠性時(shí)，一般把研究對(duì)象區(qū)分為元件和系統(tǒng)。元件（Component）是構(gòu)成系統(tǒng)的基本單位，在一個(gè)具體的系統(tǒng)中，元件不能再分割。系統(tǒng)（Ｓｙｓｔｅｍ）是由元件組成的，它可看成是元件組成的總體。有時(shí)，系統(tǒng)包容的范圍太大，又可分為若干子系統(tǒng)（Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）。1．2功能。所謂“功能”是指設(shè)備的主要性能和技術(shù)指標(biāo)（如調(diào)速系統(tǒng)的平滑變速、正反向運(yùn)行、調(diào)速范圍、調(diào)速精度、穩(wěn)速精度等性能和技術(shù)指標(biāo)）。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件82“產(chǎn)品喪失規(guī)定功能”就是失效或故障。如船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)，因某一元件失效而使系統(tǒng)停止運(yùn)行，無法向船舶電網(wǎng)供電，這就是完全喪失了規(guī)定的功能，即發(fā)生一次故障。又如有一穩(wěn)速系統(tǒng)，在某工作環(huán)境下，在一規(guī)定的運(yùn)行期間內(nèi)，由于系統(tǒng)元件的參數(shù)偏移了標(biāo)稱值，使系統(tǒng)性能發(fā)生了變化，其穩(wěn)速精度由0.1％變化到了0.5％，若系統(tǒng)性能規(guī)范要求穩(wěn)速性能必須小于0.5％，這表明系統(tǒng)性能已不符合規(guī)范要求，那么就認(rèn)為系統(tǒng)已發(fā)生漂移性故障。若系統(tǒng)性能規(guī)范要求穩(wěn)速精度為1％，則可以認(rèn)為該系統(tǒng)有較高的可靠性。1．3時(shí)間。設(shè)備或系統(tǒng)工作的可靠性一定要和工作的時(shí)間聯(lián)系起來，這個(gè)時(shí)間可以是連續(xù)的，也可以是斷續(xù)的。1．4條件。通常“規(guī)定條件”是指包括環(huán)境條件（戶內(nèi)外、溫度、濕度、氣壓、震動(dòng)、沖擊輻射等）、工作條件（如功能模式、操作方式、負(fù)載條件、工作電源、維修條件等）、使用方法及運(yùn)行、管理人員的技術(shù)水平等?！爱a(chǎn)品喪失規(guī)定功能”就是失效或故障。如船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)，832不可維修系統(tǒng)與可維修系統(tǒng)從可靠性觀點(diǎn)來看，元件可分為可修復(fù)元件(RepairableComponent)和不可修復(fù)元件(Non-repairableComponent)兩大類。如果元件使用一段時(shí)間后發(fā)生故障，經(jīng)過修理就能再次恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，這種元件稱為可修復(fù)元件，如果元件工作一段時(shí)間后發(fā)生故障，不能修復(fù)或雖能修復(fù)，但很不經(jīng)濟(jì)，這種元件便稱為不可修復(fù)元件。電力元件大部分是可修復(fù)元件。由元件組成的系統(tǒng)也可以分為兩大類，即可修復(fù)系統(tǒng)（RepairableSystem）和不可修復(fù)系統(tǒng)（Non-repairableSystem）。如果系統(tǒng)使用一段時(shí)間以后發(fā)生故障，經(jīng)過修復(fù)能再次恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，這種系統(tǒng)稱為可修復(fù)系統(tǒng)；如果系統(tǒng)發(fā)生故障后，無法修復(fù)或無法恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)或這種修復(fù)很不經(jīng)濟(jì)，就稱這種系統(tǒng)為不可修復(fù)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)屬于可修復(fù)系統(tǒng)。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件84現(xiàn)在我們可以明確易于混淆的兩個(gè)概念故障與失效。一般來講，對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品如其喪失了規(guī)定的功能則稱為“失效”（failure）對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品雖然暫時(shí)喪失了規(guī)定的功能但可以通過維修恢復(fù)其規(guī)定的功能則稱為“故障”（fault）。另外，不論可修復(fù)的產(chǎn)品或不可修復(fù)的產(chǎn)品，如果由于其它因素的影響而非產(chǎn)品本身的原因引起該產(chǎn)品喪失了規(guī)定的功能，也稱為故障。這樣，一般來講，所有的失效都是故障，但不是所有的故障都是失效。例如：考慮一個(gè)繼電器，如果在它的線圈兩端加上電壓時(shí)它的常開觸點(diǎn)能正確地閉合，我們稱這個(gè)繼電器工作正常，反之，在此條件下，若此繼電器的常開觸點(diǎn)沒能閉合，（比如繼電器線圈已燒斷，無法修復(fù)），我們稱這個(gè)繼電器失效；如果繼電器的常開觸點(diǎn)沒能閉合的原因是由于繼電器線圈開路，經(jīng)修復(fù)后可以恢復(fù)其功能，我們稱這個(gè)繼電器故障；還有一種可能是由于其它部件不適當(dāng)?shù)淖饔枚估^電器得電錯(cuò)誤地閉合，顯然這不是繼電器失效，然而，繼電器錯(cuò)誤地工作使電路進(jìn)入了一個(gè)錯(cuò)誤的狀態(tài)，我們則稱這個(gè)繼電器故障?，F(xiàn)在我們可以明確易于混淆的兩個(gè)概念85二可靠性的主要指標(biāo)

１可靠度與不可靠度1．1可靠度Ｒ（ｔ）可靠度的定義是：“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率”用數(shù)學(xué)形式表達(dá)，它是一個(gè)時(shí)間的函數(shù)，又稱可靠度函數(shù)，記作Ｒ（ｔ），1．2不可靠度Ｆ（ｔ）不可靠度定義為：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完不成規(guī)定功能的概率，用Ｆ（ｔ）表示。2失效率入（ｔ）失效率又稱故障率，它是產(chǎn)品可靠性的重要指標(biāo)，不少產(chǎn)品如電子元器件就是依據(jù)其失效率的大小確定其可靠性等級(jí)的。失效率入（ｔ）定義是：已工作到時(shí)刻ｔ尚未失效的產(chǎn)品在時(shí)刻ｔ后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率稱為該產(chǎn)品在時(shí)刻ｔ的失效率，它是一個(gè)時(shí)間的函數(shù)，又稱失效率函數(shù)，記作入（ｔ）。船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整-課件86對(duì)一般元器件或系統(tǒng)而言，失效率入(t)隨時(shí)間t的變化如圖所示，一般稱可靠性特性曲線。由于其圖形有些象浴盆，所以又叫浴盆曲線。它反映了元器件或系統(tǒng)的可靠性水平，失效率越高，既單位時(shí)間內(nèi)元器件或系統(tǒng)的失效次數(shù)越多，其可靠性水平就越低。根據(jù)失效率的變化情況，一般元器件或系統(tǒng)在其壽命期要經(jīng)過早期失效期、偶然失效期、耗損失效期三個(gè)階段。

早期失效期早期失效期見圖的階段Ⅰ。偶然失效期偶然失效期見圖的階段Ⅱ。耗損失效期耗損失效期見圖的階段Ⅲ。對(duì)一般元器件或系統(tǒng)而言，失效率入(t)隨時(shí)