51 000 DWT散货船电力监控系统设计.pdf

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1、第l期(总第118期)船舶设计通讯N0。l(Ser iaIN 0118)2008年6月JO U R NA LO FSH IPD ES l CNJune200851000D W T散 货 船 电 力 监 控 系 统 设 计沈兰萍摘要简要介绍可对5万吨级散货船的主机和可调桨进行遥控的监测控制系统，该系统可在任一控制站控制主推进装置运行。柴油发电机和轴带发电机短时并车以实现不断电换车，负荷自动转移，自动分配。本船的自动化系统将主机、发电机、机舱报警、阀门遥控、液位遥测、机舱风机、货舱风机、机舱泵浦、电站管理和在港船舶自动监测全部采用计算机网络控制。【关键词船舶电站；负荷分配；自动化监控【中图分类号】

2、U66512 文献标识码】A文章编号】100l 一4624(2008)Ol一00160一04M onit ori ngSystemD esi gnofPow erPl antf or51000D W TV esselShenLanpi ngA搬髓ct：鸭ispaperenyi ntr oducedthem onit 丽ng姐dcontrolsyst emfor50000D W rVessel nem ai npropul si 吼devi cecoul dbecontr oll edi nanycontr olstat iinE，R，t hedi eselgenerat or柚dsh出gene

3、ratorw er em nni ngparaU elforashortwhi l e，鹊t orealizeautom ati cl oadt 砌sfbrri nganddis喇but i onThem ai ndi eselengine，el ectri cgener ati ngengineS，engi nercH Dmautom at ionsyst em，vaJverem ot econt rolsyst el l eV elrem ot em e酗uresystem，E，Rfans，cargohol dfans，E，Rpum ps，pow erm anagem entsystema

4、ndtheautom ati cm oni tor i ngsysteminponshi pofthevesselw er eal lcont m l l edbycom put ernet w or ksyst em K eywords：pow erplant；l oaddis晡but i on；autom at icm oni t or ingsystem-_一U刖舌5l000D W T散货船是浙江造船有限公司为希腊W EM U N ESSA 公司制造的，由上海船舶研究设计院结合近年来对散货船的新要求而进行设计。入ABS船级。本船为单螺旋桨、中速柴油机驱动的灵便型散货船。设5个货舱、首部装

5、有侧推器。货舱内除可装运谷物、煤、铁矿石、钢卷筒等普通散货外，还根据船东的要求。货舱可分别装运卜9类危险品和29类危险品上甲板上可装运集装箱。驾驶室设备配置满足1人桥楼的要求。同时满足美国船级社(A BS)附加入级符号PO RT对在港船舶自动控制和监测系统的要求。全船的设计和设备的配置符合船级规范，相关的自动化设计保证了航行和操作的安全性。本船电力监控内容主要包括：1)主机控制系统；2)电站管理分配系统；3)机舱辅助设备监控系统；4)其它辅助设备的监控系统。各系统的设计既要充分考虑实船的特殊性，又要充分利用设备功能，最大限度地满足船东的需求。【收稿日期 20085一12作者简介】沈兰萍(195

6、410)，女，高级工程师，长期从事船舶电气设计。60洗兰萍：5l000t散货船电力监控系统设计1主机控制系统本船主机为l 台M A K l 2M 43中速柴油机。M CR时10800kW 500r，m in。CSR时为9720kW 500“n。通过RENK公司的减速比为4087减速齿轮箱来驱动1台可调桨。目前带微机技术能提供监测报警，控制功能的柴油机一般都是由国际知名的柴油机厂提供的，主机本身的安全保护系统、控制系统和监测报警显示系统均由相应数据处理模块完成。各系统之间采用冗余现场总线C AN进行数据传输。实现对主机起动、自动停车、调速、自动减速和应急停车、应急运行等控制、检测及显示报警等。为

7、实现同时对主机和可调桨进行遥控。本船使用U Psl RO N l C7000型控制系统，该系统以可编程控制器为基础。与主机控制系统组成了本船完整的主推进装置操纵系统。该系统采用两种方式控制主机。第一种为恒速控制，即主机转速始终保持恒定；第二种为联合控制。即能调整主机的转速和改变可调桨的螺距。按照AB S的有关规定，在机舱集控室设控制站和在机旁设应急控制站。根据驾驶室车钟指令，即可在任一控制站控制主推进装置运行。根据船舶航行的安全性和操纵性要求较高及实际操纵需要其主推进装置有下述控制站：1)驾驶室控制站；2)桥楼两翼控制站；3)集控室控制站；4)机旁应急控制站；每个控制站均设有相应的控制按钮、显

8、示仪表等，可在各控制站(不包括机旁控制站)对主机转速和可调桨螺距进行遥控。区别在于，在驾驶室的3个控制站是通过联控操纵手柄同时控制主机的转速和可调桨螺距在集控室则分别通过分控和联控旋钮控制主机转速和可调桨螺距。而在机旁控制站就地操纵手控螺距设定手柄来控制可调桨螺距，通过设定高压油泵齿条来控制主机转速。控制站间权限的转换：机旁集控室，通过机旁的转换装置进行。机旁优于集控室。集控室驾驶室，由集控室的转换开关进行集控室优于驾驶室。在机旁和集控室控制站均可实现主机起动、停车。控制站主要功能如下：1)在集控室和驾驶室控制站(包括两翼)，均可实现主机转速和可调桨螺距联合控制(跟踪控制)，及手动应急停车，并

9、设有越控功能，在紧急状况下，可跨越主机自动停车功能而进行紧急运行，确保船舶航行安全：2)在驾驶室设有可调桨应急控制系统。若螺距控制系统失灵可在驾驶室通过可调桨备用螺距控制的操纵杆实现应急控制；3)在驾驶室、集控室和机旁设有拨盘式车钟系统。在正常航行时。通过遥控系统直接控制主推进装置运行，若遥控系统失灵或需要时，通过由驾驶室发出的车钟指令在集控室或机旁操纵主推进装置；4)系统配有轴带发电机控制板(安装在主配电板上)，在控制板上设有轴功输出模式转换开关和主机转速微调按钮，以便整定主机在轴带发电机模式的转速值。当轴带发电机运行时，主机转速应为恒速。上述设备配置及其功能设计不仅能满足A BS的要求同时

10、也能满足AU m 的要求。其主要目的是针对本船的实际需要，确保船舶安全运行。2电站管理分配系统本船电站包括2台柴油发电机(970k哪，1台轴带发电机(1000k聊，1台应急发电机(105k聊和蓄电池组。正常航行时开l 台轴带发电机；进出港时开l 台柴油发电机和l 台轴带发电机。l 台轴带发电机仅供首侧推；装卸货时开2台柴油发电机。必要时柴油发电机也能供首侧推用。一旦主电源故障，应急发电机自动起动。在应急状态时。应急发电机供电给l台舵机、l台应急消防泵。电站自动管理系统是通过数据总线CA N 传递信息至机舱检测报警系统，对电站进行监控管理。主要功能如下：1)按负荷大小能自动起动解列发电机组，自动

11、并车和负载分配：轴带发电机和2台主柴油发电机之间可短时并车以实现不断电换车：在航行工况中，当电站并联机组发生故障时。该装置能卸下次要负载，以确保航行设备安全用电。提高了电网供电可靠性；61第1期(总第118期)船舶设计通讯2008年6月JOU R N ALO FSHD ESlCNNO 1(Ser ialNO 118)June20082)对2台主柴油发电机和1台轴带发电机的机械安全保护：3)对主柴油发电机和轴带发电机电气性能的控制和保护，通过对配电屏主开关的控制达到对主开关的过载、过电流、低压等保护。3机舱辅助设备监控系统本船机舱检测报警系统由4台计算机主机M C U及4台操作控制板O CP、打

12、印机、信号采集箱、信号处理模块等主要设备组成。系统结构(见图1)采用分布式处理模块D PU，分别安装在8个信号采集箱SAU 内根据传感器的分布状况就近布置采集箱。在驾驶室设延伸报警板W BU，带报警显示LcD。居住舱室设轮机员呼叫板W CU，分别设在轮机长和轮机员、电机员室及餐厅等处所。其系统连接，传感器至采集箱用单独电缆连接各采集箱之间采用现场总线CA N 连接2台PC机至2台网络集线器H U B 之间采用以太网LA N 连接。系统设有串行通讯接口(分别用于主机报警信号)、海上航行数据记录仪V D R和电站管理系统PM S报警接口及备用。全船检测报警装置总容量达l000余点，其中软点500多

13、点，硬点400多点，在集控台设有模拟量输出模块，输出模拟量信号用于二次仪表开关量输出模块，输出开关量信号到主机安全保护系统和声光报警器。该系统主要功能和特点是：1)系统结构简单，便于布置和维修，系统反应厂-一_cH 丽酝F62图15l000D W T散货船电力监控系统图洗兰萍：5l000t散货船电力监控系统设计速度快，安全可靠。该网络检测方式是广播式(非循环检测式)，即一传感器数据变化时，整个网络上相对应的数据库内容同时刷新。所以系统数据传输速度快。2)功能完善，通过各种处理模块及其相应软件，可对被测参数显示、报警打印记录和图形显示。并输出信号对被控设备实施监控。在显示器触摸模拟图，也可对相应

14、系统和设备进行控制。双通道串联接口转换模块D PsC 与外部系统网络连接。可组成更大范围的数字化监控平台。实现更高级的自动化监控系统。3)可连续检测主机、辅机及热油锅炉等机舱动力设备的工作状态。实施自动监测和自动控制。各系统的压力、温度、液位等热工参数，可分系统连续显示，当被测点参数越限时，立即发出声光报警信号，并自动打印记录，监控计算机自动存盘以备查阅。4)设有单独的阀门遥控和油水舱柜液位压力式测量系统，该系统由可编程PLC控制箱、计算机工作站和检测元件等组成。舱底水、压载水、空舱和燃油舱的液位检测信号。遥控阀门的开关及位置反馈信号。舱底水泵、压载泵、消防泵的工作状态信号及进出口压力信号送至

15、可编程PLC控制箱，经处理后将各种数据分别送至计算机工作站、阀门控制箱和上述泵组起动箱。通过设在集控台上的计算机显示器内预置的M I M I C图可直接对各遥控阀门和相应泵组及全船压载系统的监视和控制。如果被检测的参数越限或控制系统发生故障，均发出报警信号，通过相应得电缆送至机舱检测报警系统。5)本船同时满足A B S附加人级符号PO R T对在港船舶自动化遥控和检测一即停泊工况期间，在有人的控制室设置一控制检测站，以防货控室。桥楼，消防控制站，机舱集控室等控制站可能无人情况下，作为这些控制站的延伸，满足停泊工况克令吊。6)在集控台上的计算机显示器。设有18幅M IM I C图，根据需要可随意

16、调用其中任l 幅。例如主机的滑油、燃油、冷却水、排气系统、电力系统及热油锅炉加热系统等均可用M I M IC图显示。7)本船自动化要求满足A BS无人机舱要求。该系统将主机、发电机、机舱报警、阀门遥控、液位遥测、机舱风机、货舱风机、机舱泵浦和电站管理全部采用计算机网络控制。遥控监测报警点多。设计繁琐。8)具有轮机员呼叫报警、伤病员呼叫和冷库呼叫报警功能。4其它辅助设备的监控系统本船的安全监控直接影响船舶的营运安全所以除设置机舱检测报警系统检测点外相应增设空舱液位检测、水密门、防火门、检测报警，以确保船舶航行安全。火灾报警是本船监测报警的一个重要组成部分，机舱设有固定式压力水雾灭火系统，还按规范

17、有关要求，设置了其它形式的灭火系统和设备的故障报警。在各生活舱室和机械处所安装感温或感烟探头、火警按钮。在机舱等处设一套带寻址码的自动火灾探测和报警系统，报警控制板安装在驾驶室，在消防控制站、机舱集控室各设1个火警复式器。此外。通用报警也用作火灾报警。5结语随着科学技术的不断进步为确保船舶的安全、高效和实用，机舱自动化程度也将越来越高，以计算机网络技术为基础的全船监控系统。是目前机舱自动化技术发展的主要标志。我们要充分利用计算机网络技术优势组建一个高度现代化的综合船舶数字化操纵平台，以实现对机舱动力设备、船舶航行、航务管理、船舶通讯等进行统一的综合管理。在世界造船业发达的国家，这已成为现实。因此。我们的设计理念要更新，要适应新技术的发展，使新的科技成果为生产服务，在使用过程中，进一步改进和完善从而促进船舶设计、建造和营运管理上升到一个新的台阶。63