船艇電氣設備論文

船艇電氣設備論文

　　船艇上所有的電氣設備的連接都是通過船艇電力網(wǎng)絡來實現(xiàn)的,作為聯(lián)接電源與負載的橋梁,電力網(wǎng)質(zhì)量性能的好壞將直接影響到電氣設備的使用和船艇的執(zhí)法執(zhí)勤。下面是學習啦小編為大家推薦的船艇電氣設備論文，供大家參考。

　　船艇電氣設備論文范文一：船舶電力系統(tǒng)論文

　　摘要：為了保證船舶電力系統(tǒng)的供電連續(xù)性，及最大可能的縮短船舶停電時間，在分析了船舶電力系統(tǒng)

　　故障特點的基礎上闡述了基于繼電保護信息的船舶電力系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設計)根據(jù)故障現(xiàn)象的不同

　　將整個診斷系統(tǒng)劃分為輸電線路診斷和其他設備診斷兩個?？?在知識表示上根據(jù)船舶電力系統(tǒng)的特點采用

　　了框架與產(chǎn)生式相結(jié)合的方式，同時為了處理故障識別過程中的不確定問題，引入了模糊規(guī)則)本系統(tǒng)在對哈

　　爾濱工程大學的船舶電力系統(tǒng)仿真裝置診斷時，能夠正確、快速的得出診斷結(jié)論)因此這種船舶電力系統(tǒng)的故

　　障診斷方法是行之有效和值得推廣的

　　一. 船舶電力系統(tǒng)的組成

　　1.1船舶電力系統(tǒng)的組成及特點

　　1)船舶電力系統(tǒng)的組成

　　船舶電力系統(tǒng)是由電源裝置、配電裝置、電力網(wǎng)和負載組成并按照一定方式連續(xù)的整體，是船上電能產(chǎn)生、傳輸、分配和消耗等全部裝置和網(wǎng)絡的總稱。其單線圖如圖1所示。

　　(1) 電源裝置。將機械能、化學能等能源轉(zhuǎn)化為電能的裝置。船舶電源主要是

　　指發(fā)電機和蓄電池。

　　(2) 配電裝置。對電源和用電設備進行保護、監(jiān)測、分配、轉(zhuǎn)換、控制的裝置。

　　(3) 船舶電力網(wǎng)。是全船電纜電線的總稱，也是電能的產(chǎn)生者(各種電源)和

　　電能的消耗者(各類用電設備)的中間傳遞環(huán)節(jié)。船舶電力網(wǎng)根據(jù)其所連接的負載性質(zhì)和類別可以動力電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應急電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)和弱電電網(wǎng)等。

　　(4) 負載。即用電設備。船舶負載有：甲板機械、船舶舵機、動力裝置用輔機

　　1.2船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)

　　船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)是指電流種類(電制)、額定電壓和額定頻率的等級。

　　1)電流種類(電制)

　　早期船舶采用直流電制，主要基于直流發(fā)電機調(diào)壓容易、直流配電裝置簡潔、直流電動機調(diào)速平滑等優(yōu)點。但直流電制在可靠性、經(jīng)濟性、可維修性方面的缺陷甚多，而電力電子技術的發(fā)展突破了交流電力系統(tǒng)的調(diào)壓、調(diào)頻、并聯(lián)運行等一系列難點，使交流電制占據(jù)了主要地位。除了采用直流電力系統(tǒng)或交直流混合電力系統(tǒng)的特殊工程船舶外，幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統(tǒng)。

　　2)額定電壓等級

　　船舶電力系統(tǒng)額定電壓等級的選用直接關系到電力系統(tǒng)中所有電氣設備的重量和尺寸，提高電壓利于減少導線中的電流、提高設備功率、減小艙容，有利于提高經(jīng)濟性，隨之對電氣設備的絕緣和安全方面的要求也更高。世界各國對電壓等級的選用與本國陸上電制參數(shù)一致，使船舶電氣設備具有通用性。隨著美國和日本采用450v、60Hz的電制，而我國和前蘇聯(lián)等均采用400v、50Hz的電制。隨著船舶發(fā)展大型化，目前采用電力推進的商船、滾裝船和一些工程船舶電站的容量都比較大(高達幾萬千瓦)，出現(xiàn)了6kv、3.3kv以上中壓等級的船舶電站。

　　我國用電設備的額定電壓有24v、110v、220v、380v、1kv、3kv、6kv、10kv等。根據(jù)電源電壓的額定值比同級電力系統(tǒng)用電設備的額定電壓高5%左右的原則，發(fā)電機的額定電壓115v、230v、400v、1.05kv、3.15kv、6.3kv、10.5kv等。我國《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》規(guī)定：非電力推進船舶的限制電壓為500v，動力負載、具有固定敷設電纜的電熱裝置等的額定電壓為380v，照明、生活居室的電熱器限制電壓為250v，額定電壓為220v。

　　3)額定頻率

　　交流船舶電力系統(tǒng)的額定頻率一般沿用一般各國地上的頻率標準，我國采用50Hz，西歐、美國采用60Hz。這里不包括弱點設備所需的特殊頻率以及海上平臺等特殊設備的電源頻率。

　　船舶電力系統(tǒng)在長時間連續(xù)運行過程中，不可避免地會出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)和故障。引起船舶電力系統(tǒng)故障的原因大致可分為四類：

　　(1)設備本身的故障如下：a)原動機故障，如傳動系統(tǒng)、調(diào)速裝置失靈，引起頻率不穩(wěn)、逆功率故障;b)發(fā)電機故障，如繞組的短路、斷路，接線錯誤;c)勵磁系統(tǒng)故障，調(diào)壓器性能達不到要求，強勵磁能力不足;d)電纜接線盒絕緣破壞。

　　(2)操作不當引起的故障：a)合閘操作不當，不滿足合閘條件時進行合閘，合閘電抗器調(diào)整不當.b)電機負荷分配不均，造成局部過負荷，

　　引起電網(wǎng)失穩(wěn)。

　　(3)惡劣環(huán)境影響而引起的故障，通常是絕緣降低所引起的故障。

　　(4)意外發(fā)生的故障，如短路、斷相運行引起的故障。

　　現(xiàn)代船舶電力系統(tǒng)的大型化和自動化不斷提高，發(fā)、配電設備和控制系統(tǒng)日益復雜，一旦發(fā)生故障會對船舶及其他方面造成極大的影響，還會增加船員的費用和修理費用同時， 船舶電力系統(tǒng)設備、控制系統(tǒng)技術在不斷更新，不斷復雜化，在職船員的知識在不斷“老化”，很難應付新問題，這就要求我們在對待每一次故障不僅要及時快速解決，還要就這個故障進行分析總結(jié)，確立解決故障模型，以備下次再發(fā)生這樣的故障可以及時解決，節(jié)省人力，節(jié)省物力，降低對船舶維修技術人員的要求。

　　目前，對于陸上電力系統(tǒng)的故障診斷研究，主要集中在對電網(wǎng)或?qū)Πl(fā)電廠的單獨診斷上，但是船舶電力系統(tǒng)有其自身的特點，首先船舶空間有限，發(fā)電設備、用電設備、配電設備十分集中，因此對于船舶電力系統(tǒng)的診斷不能像對陸上電力系統(tǒng)的診斷一樣只局限于對電網(wǎng)的診斷或只局限于對發(fā)電設備的診斷，而是應該將二者的診斷結(jié)合起來另外船舶電站容量小，單機容量可與某些大的船舶負荷相比擬;船舶電站與用電設備之間的距離較短，電網(wǎng)發(fā)生短路時對發(fā)電機和系統(tǒng)的影響大;船舶的電氣設備工作條件惡劣，更易發(fā)生故障。

　　船舶電力系統(tǒng)的故障特點

　　典型的船舶電力系統(tǒng)的各電力組件包括斷路器、保護、開關(刀閘)、發(fā)電機、變壓器、母線、線路和用電設備。其中故障發(fā)生次數(shù)最多的是輸電線路故障，包括母線故障和一般線路故障，它同時又是引起其他設備故障的原因相對于輸電線路的故障，發(fā)電裝置故障、用電設備故障以及由于輸電線路的故障而引發(fā)的二次事故發(fā)生的次數(shù)則很少，因此對于輸電線路的故障診斷是船舶電力系統(tǒng)故障診斷的重點，同時又由于輸電線路在診斷過程中的特殊性，故將對它的診斷劃分為一個單獨的模塊，而對其余部分的診斷作為本故障診斷系統(tǒng)的另一個模塊。

　　診斷機理及診斷過程

　　繼電保護是在電力系統(tǒng)中的某一組件發(fā)生故障時，迅速地可靠地將它及由它引發(fā)的故障區(qū)域從系統(tǒng)中切除，以保證非故障組件及電力系統(tǒng)的其他部分正常運行的自動裝置，同時各繼電保護裝置都有其固定的保護對象和保護范圍。繼電保護動作就意味著其保護對象或者說它的保護范圍內(nèi)的組件發(fā)生了故障;另一方面電力系統(tǒng)中的各電力組件都配置了相應的監(jiān)測表，不斷監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。因此可以通過對繼電保護的動作信息以及各監(jiān)測儀表的信息來綜合對當前發(fā)生的故障做出診斷。

　　船舶電力系統(tǒng)主要由發(fā)電機組、配電裝置、電網(wǎng)與負載四部分組成，配電裝置分為主配電板、應急配電板、負荷分配電板和充放電板等;船舶電網(wǎng)分為動力電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應急電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)和弱電電網(wǎng)等;船舶負荷分為艙室機械、甲板機械、船舶照明、通導設備及其它用電設施。與陸用電力系統(tǒng)相比，船舶電力系統(tǒng)有以下特點：

　　(1)船舶電站容量小，負載額定功率占發(fā)電機單機額定容量的百分比較大，某些大容量負載起動時對電網(wǎng)造成的沖擊大，系統(tǒng)動態(tài)過程的波動幅度很大;

　　(2)船舶電網(wǎng)輸電線路短，船舶發(fā)電機端電壓、電網(wǎng)電壓、負荷電壓多為同一電壓等級，輸配電裝置較簡單，電網(wǎng)和發(fā)電機的保護通常共用一套設備;

　　(3)船舶電氣設備工作環(huán)境惡劣，對其運行性能和工作壽命有嚴重影響，船舶受到嚴重的沖擊和振動時，會造成電氣設備損壞、接觸不良或誤動作。 基于以上特點，可知實現(xiàn)系統(tǒng)保護重點在于保持船舶電網(wǎng)運行參數(shù)(頻率、電壓和電流)的穩(wěn)定，盡可能避免事故的擴大。FMEA作為一種可靠性分析方法，通過對系統(tǒng)可獲取定量的故障數(shù)據(jù)，有助于FMEA確定有效功能或硬件的分析來判斷每一個潛在故障對系統(tǒng)的的糾正措施，消除故障對系統(tǒng)的影響。

　　結(jié)束語

　　具有強獨立性的船舶電力系統(tǒng)是船舶的生

　　命，對系統(tǒng)安全運行方面的要求很高，船舶電力 系統(tǒng)故障工況的分析是重要的研究方向。本文概 述了船舶電力系統(tǒng)及其基本故障，并針對船級社 所要求的FMEA報告，以發(fā)電機三相短路故障模 式為例，分別用MATLAB和ETAP軟件對船舶電力 系統(tǒng)的故障工況進行仿真，得到有價值的故障分 析數(shù)據(jù)作為可靠性研究的參考，這樣在系統(tǒng)設計 時就可以確保船舶電力系統(tǒng)使用過程中的安全， 有一定的意義。

　　船艇電氣設備論文范文二：船舶電力系統(tǒng)的設計與研究

　　0 引言

　　船舶電力系統(tǒng)在船舶上具有極為重要的地位，電力系統(tǒng)供電的連續(xù)性、可靠性和供電品質(zhì)，將直接影響船舶的經(jīng)濟指標、技術指標和生命力。在現(xiàn)代化船舶上，電站操作越來越復雜、電站自動化程度日益提高，對電站管理人員的要求也越來越高。二十世紀七十年代后，船舶電力系統(tǒng)的控制形成了功能齊全、性能穩(wěn)定的由數(shù)字集成電路與線性模擬集成電路組成的控制系統(tǒng)。八十年代后，出現(xiàn)了由單板機或單片機組成的微機控制系統(tǒng)。到了九十年代，PLC 的應用增強了控制系統(tǒng)的可靠性。到目前為止PLC 控制的電站、主機遙控、集中監(jiān)測報警等系統(tǒng)已不斷的更新?lián)Q代，船舶電力系統(tǒng)己形成了完善的船舶自動電力綜合管理系統(tǒng)。

　　1 船舶電力系統(tǒng)

　　船舶電力系統(tǒng)主要由電源、配電裝置、電力網(wǎng)和用電設備組成。電源通常采用發(fā)電機組或蓄電池組。發(fā)電機是由原動機帶動的，原動機的類型可分為蒸汽機、柴油機、汽輪機和燃氣輪機等。配電裝置是用來接收發(fā)電機發(fā)出的電能、分配電能和控制電能的。聯(lián)系發(fā)電機、主配電板、分配電板和用電設備的電纜稱為電力網(wǎng)，其作用是用來輸送電能。船上的用電設備很多，包括動力負荷、照明負荷、通訊導航設備等。船舶電力系統(tǒng)研究的對象是發(fā)電機發(fā)電、配電、輸電給各用電設備的問題。

　　2 船舶電站設計

　　船舶電站是電力系統(tǒng)的心臟，其工作的可靠性和生命力，是系統(tǒng)實現(xiàn)規(guī)定任務的有效性的兩個標志。船舶電站的可靠性是在指在各種不利的工作條件(如環(huán)境溫度變化大，空氣濕度大，海水腐蝕作用強，船舶的橫搖和縱傾大，航行振動和沖擊振動等)，電氣系統(tǒng)的各項電氣設備在整個運行期間不見斷的工作能力。既不發(fā)生結(jié)構(gòu)上的損壞事故，也不應發(fā)生各種裝置的調(diào)整失常，使整個電力系統(tǒng)能不間斷地供電，并保證一定的電能質(zhì)量。船舶電站的生命力是指船舶受到戰(zhàn)斗損壞和事故破壞時，電力系統(tǒng)仍能保證不間斷供電的能力。電力系統(tǒng)工作的可靠性取決于其組成元件的可靠性及其相互連接方法和使用方法。因此對船舶電站的可靠性，要求在設計船舶電站線路、選用元件、確定使用方法時都必須加以考慮。

　　船舶電站由原動機、發(fā)電機和主配電裝置組成，一般都是根據(jù)船舶的具體要求專門研制配套的。它為船舶上的工作機械和生活設備如電動舵機、錨機、武器裝備、電燈、電視機、空調(diào)等提供電源。電站設計是電力系統(tǒng)設計的關鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)船舶負荷的供電需求來確定電站的組成方案，并進行電源設備的選型和布置，這是船舶電力系統(tǒng)設計的一項重要內(nèi)容。

　　一個優(yōu)良的船舶電站應該具備有充足的發(fā)電能力并保證向全船的重要負荷可靠地供電，有較強的生命力、較高的運行安全性、較低的全壽命期費和優(yōu)良的操作使用性能。

　　在船舶自動化電站中，為了使一套發(fā)電機組能自動并車投入運行，其首要的工作是必須能根據(jù)指令自動起動或停止柴油機發(fā)電機組，或者首先能在集中控制室內(nèi)遙控柴油發(fā)電機組的起動或停止。因此，柴油發(fā)電機組的自動控制是船舶電站自動化的重要內(nèi)容之一。

　　船舶發(fā)電機大多由柴油機拖動，在發(fā)電機的起動和停機控制中，柴油機是控制對象，船舶輔柴油機可以有電動起動和壓縮空氣起動兩種方式。電動起動一般用于應急發(fā)電機的原動機，由蓄電池供電給直流伺服電動機，帶動柴油機轉(zhuǎn)動直到起動完畢;主發(fā)電機組一般采用壓縮空氣起動，壓縮空氣經(jīng)起動控制閥到達柴油機，再由柴油機的空氣分配器按各汽缸發(fā)火的順序，依次將壓縮空氣引入各汽缸，推動活塞，使機器轉(zhuǎn)動。一旦進入汽缸的壓縮空氣產(chǎn)生高溫，自行發(fā)火運轉(zhuǎn)后，立即切斷氣源，柴油機即自行運轉(zhuǎn)。

　　控制柴油機停機時，只需切斷燃油供給，機器即自行停下來。但也需注意，不同形式的機器可能有不同的要求。突然停機，也許是某些機器的性能不能接受的，它要求在中速下先運行一段時間，待溫度逐漸降低，然后才允許斷油停機。 柴油機起、停程序可歸納為三種基本原則：(1)按時間原則控制,即模仿人的實際操作過程,按時間擬定控制程序;(2)按速度原則控制，即直接按速度擬定控制程序;(3)按滑油壓力控制，即根據(jù)不同轉(zhuǎn)速時滑油壓力的變化擬定控制程序。一般采用綜合方式控制，即在整個控制系統(tǒng)中，以上三種控制原則都有。

　　在具有要求多臺機組并聯(lián)供電的電站中，若要滿足“無人機艙”的要求，實現(xiàn)電站自動化，必須將各個自動環(huán)節(jié)有機地聯(lián)系起來，組成一個總體控制系統(tǒng)，用來收集來自各臺柴油機、發(fā)電機、斷路器、匯流排以及各主要負載的必要的信息及參數(shù)，加以分析、判斷，在一定的條件下，自動地采取符合邏輯的措施，以處理電站運行中可能出現(xiàn)的各種情況，確保電力系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟地運行。

　　3 船舶配電裝置設計

　　船舶配電裝置是用來接收和分配船舶電能，并對發(fā)電機和電網(wǎng)進行保護、測量和調(diào)整等工作的設備。它是由各種開關、保護電器、測量儀表、調(diào)節(jié)和信號裝置等電器設備按一定要求組合而成的。

　　船舶配電裝置種類很多，常用的按其用途分類有：

　　主配電板：用來控制和監(jiān)測主發(fā)電機的工作，并將主發(fā)電機產(chǎn)生的電能，通過主電網(wǎng)或直接給用電設備配電。

　　應急配電板：用來控制和監(jiān)測應急發(fā)電機的工作，并將應急發(fā)電機產(chǎn)生的電能，通過應急電網(wǎng)或直接給用電設備供電。

　　蓄電池充放電板：用來控制和監(jiān)測充電發(fā)電機或充電整流器，對蓄電池組進行充放電工作，并通過低壓電網(wǎng)或直接給用電設備配電。

　　岸電箱：當船舶?？看a頭時，將岸上電源接至船上，通過主配電板(或應急配電板)給用電設備供電。

　　區(qū)配電板：介于主配電板或應急配電板與分電箱之間，用以向分電箱和最后支路供電的配電板。

　　分電箱：用以向成組的最后支路供電，并裝有保護裝置。按目的和性質(zhì)分為:電力分電箱、照明分電箱、助航通信分配電板等。

　　電工試驗板：接有全船各種電源和必要的檢測儀表，專供船上檢修和校驗各種用電設備的配電板。

　　船舶配電裝置應根據(jù)其安裝的場所，選擇不同的防護等級和安裝方式。

　　4 船舶電網(wǎng)設計

　　船舶電網(wǎng)是由船用電纜、導線和配電裝置以一定的連接方式組成的整體。船舶電網(wǎng)包括供電網(wǎng)絡和配電網(wǎng)絡，供電網(wǎng)絡是指主發(fā)電機與主配電板之間、應急發(fā)電機與應急配電板之間、主配電板之間以及主配電板與應急配電板、岸電箱之間的電氣連接網(wǎng)絡。配電網(wǎng)是指主配電板、應急配電板到用電設備之間的電氣連接網(wǎng)絡。

　　船舶電網(wǎng)的連接方式有很多，但基本類型有以下五種：

　　(1)饋錢配電方式

　　各個用電設備及分配電箱由主配的單獨饋線引出。這種方式用于用電設備較少的小型船舶。

　　(2)干線配電方式

　　由主配電板引出幾根叫做干線的電纜對分配電箱供電，用電設備再從分配電板上取得電源，這種配電方式的優(yōu)點是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，可以大大減少船舶干線電纜的數(shù)量。

　　(3)混合配電方式

　　饋線式和干線式混合的配電方式。這種配電方式局部線路發(fā)生故障不致影響整個電力系統(tǒng)，可以保證重要設備有較高的供電可靠性。

　　(4)環(huán)形配電方式

　　這種方式是將主配電板和負載的分配串接在一起形成一個完整的環(huán)形，向用電設備供電。根據(jù)連接線形成的電網(wǎng)閉環(huán)的情況，環(huán)形配電方式可以分為全閉環(huán)、電源環(huán)和負載環(huán)數(shù)種。這種配電方式可以構(gòu)成較多的電源到負載的通路，所以有較高的供電可靠性。

　　(5)網(wǎng)形配電方式

　　它是在船舶發(fā)電機組和負載較多的情況下，由環(huán)形配電方式發(fā)展而成的一種配電形式。

　　5 電力系統(tǒng)的保護設計

　　電力系統(tǒng)保護裝置設計的目的在于防止或限制系統(tǒng)的故障，并把它們對系統(tǒng)其余部分的影響降低到最低程度。在設計中對保護裝置要考慮：

　　(1)確定系統(tǒng)電氣參數(shù)檢測、保護的內(nèi)容和范圍，并確定應有哪幾種保護性能。

　　(2)正確選用合適的保護裝置。

　　(3)確定保護裝置的動作整定值。

　　(4)電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)之間的聯(lián)鎖和協(xié)調(diào)。

　　(5)確定電力系統(tǒng)的負載控制措施。

　　通過以上的設計，可以得出船舶電力系統(tǒng)的流程圖如下：

　　在電力系統(tǒng)諸要素(電制、電壓、頻率等)確定后，根據(jù)規(guī)范規(guī)則以及客戶的要求，依次進行電源裝置設計、配電裝置設計、電力網(wǎng)設計和系統(tǒng)保護設計，將設計過程圖紙化文件化(包括電力負荷計算書、配電板布置圖原理圖、短路電流計算等)，最后交付相關廠家進行硬件施工。

　　6 結(jié)論

　　本文的研究為電力系統(tǒng)的設計提供了一種思路，完成了以下工作：

　　1.電力系統(tǒng)的設計:進行了電力負荷的研究，并根據(jù)研究結(jié)果進行主發(fā)電機的選型。

　　2.配電裝置的設計:對元器件進行選型，設計了主配電板和應急配電板的布置圖和原理圖。

　　3.電力網(wǎng)的設計:設計了一次二次電力系統(tǒng)圖，繪制了電力布置圖。

　　4.電力系統(tǒng)保護的設計研究:對選擇性保護進行分析研究，并繪制了工程化圖紙。

　　這些研究結(jié)果可為后續(xù)的研究提供理論和實踐上的指導，從而進一步掌握船舶電力系統(tǒng)的設計步驟。

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