一种节能型船舶负载模拟装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种节能型船舶负载模拟装置，其设有：控制器(6)，通过数据线与控制器(6)相连的交流电力测功机(1)、变频器(5)、信息采集器(7)和转速扭矩传感器，以及通过电缆与变频器(5)相连的电动机(3)。本实用新型通过控制器控制变频器来控制电动机转速，可模拟船舶不同感性电力负载(如船用侧推器、造水机、分油机、空压机、泵等)运行测试问题；通过交流电力测功机将电能回馈至电网，可解决电能消耗浪费和污染等问题，且该模拟负载装置结构简单，便于维护和安装，具有良好节能效果。
【专利说明】
一种节能型船舶负载模拟装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及船舶控制技术领域，尤其涉及一种节能型船舶负载模拟装置。
【背景技术】
[0002]船舶负载模拟装置是用来确定船舶电力系统性能的重要装置，且船舶负载除白炽灯、电炉等，其余大部分为感性负载。而今，船舶负载模拟装置主要用于船舶柴油机和发电机台架试验、船舶电力侧推器的厂内台架试验及各科研场所模拟实际船舶负载的性能试验。
[0003]目前，现有的船舶负载模拟装置主要有以下三种方式:
[0004](I)基于水电阻的船舶负载模拟装置，通过改变极板间距来改变电阻值的大小。该装置主要优点是成本低，可实现无极调速;缺点是属于纯阻性负载，精度和灵敏度低，不利于准确分析，消耗电能，污染环境，安全性不高，不适于环境温度变化大的场合。
[0005](2)基于集装箱型干式船舶负载模拟装置，通过增减负载箱来模拟船舶负载装置。该装置主要优点是维护成本低，调节容易，体积较小，安全性高;缺点是属于纯阻性负载，消耗电能，污染环境，难以重现船舶负载装置特性。
[0006](3)基于水力测功器的船舶推进负载模拟装置，通过改变内腔工作压力来模拟船舶负载装置。该装置主要优点是测试精度较高，工作稳定可靠，可较好模拟船舶负载装置；缺点是耗能且转速低于一定值时加载性能变差，成本较高，不利于使用维护。
【发明内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是:针对现有技术和现有船舶负载模拟装置的缺陷，提供一种节能型船舶负载模拟装置，充分考虑到实际船舶各种负载的需求和能源浪费而造成环境污染等问题，具有良好的节能效果和实用效果。
[0008]本实用新型解决其技术问题采用以下的技术方案:
[0009]本实用新型提供的节能型船舶负载模拟装置，其设有:控制器，通过数据线与控制器相连的交流电力测功机、变频器、信息采集器和转速扭矩传感器，以及通过电缆与变频器相连的电动机。
[0010]所述的交流电力测功机，其输入端通过联轴节与电动机的输出端连接，其输出端通过可控开关K2将负载模拟装置再生电能回馈至电网。
[0011]所述的转速扭矩传感器，其安装于联轴节上。
[0012]所述的变频器，其输入端通过可控开关Kl与船舶的配电板的输出端连接，其输出端与电动机的输入端连接。
[0013]所述的变频器、信息采集器、转速扭矩传感器，其输出端分别与控制器的输入端连接。
[0014]本实用新型还设有可控开关K1、可控开关K2、上位机，其输入端以及变频器的输入端分别与控制器的输出端连接。
[0015]所述的控制器可以采用西门子S7-200PLC/CPU226CN型控制器。
[0016]在接收转速扭矩传感器信息，分析并处理，并与设定参数比较的过程中，所述的控制器、变频器、电动机和转速扭矩传感器形成第一个闭环控制系统。
[0017]在控制器与交流电力测功机中的测控仪通信，采集再生电的参数，控制器与信息采集器通信，采集电网的电参数，通过控制交流电力测功机中的变频调速系统来保证再生电参数与电网参数一致，形成并网条件的过程中，所述的控制器、交流电力测功机形成第二个闭环控制系统。
[0018]本实用新型与现有技术相比具有以下主要优点:
[0019]1.采用以太网、RS485通信相结合的方式，使控制系统数据通讯可靠、实时性和灵活性强。
[0020]2.采用电动机拖动电力测功机的方式模拟实际船舶感性负载(如船用侧推器、造水机、分油机、空压机、栗等)运行测试问题。
[0021]3.采用双闭环控制系统，满足发电机组转速、扭矩和动态响应的前提下，将电力设备储存的动能或势能经交流电力测功机转换为再生电能回馈至电网，实现节能降耗的目的。
[0022]4.采用完全符合模拟船舶动力机械的负载装置，且交流电力测功机可在接近零转速时达到额定转矩，实现了加载测试的平滑调节。
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型节能型船舶负载模拟装置结构示意图，图中实线均为电力电缆，虚线均为通信电缆。
[0024]图中:1.交流电力测功机;2.联轴节;3.电动机;4.负载模拟装置;5.变频器;6.控制器;7.?目息米集器。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例以及附图对本实用新型作进一步说明，但不限定本实用新型。
[0026]本实用新型提供的节能型船舶负载模拟装置，其结构如图1所示，包括交流电力测功机1、电动机3(负载)、变频器5、控制器6、信息采集器7和转速扭矩传感器，其中:所述交流电力测功机1，其输入端通过联轴节2与电动机3的输出端连接，其输出端通过可控开关Κ2将负载模拟装置4再生电能回馈至电网。所述转速扭矩传感器，其安装于联轴节2上。所述变频器5，其输入端与船舶的配电板的输出端连接，其输出端与电动机3的输入端连接。所述变频器5、信息采集器7、转速扭矩传感器，其输出端分别与控制器6的输入端连接。所述交流电力测功机1、可控开关Κ1、可控开关Κ2、变频器5、上位机，其输入端分别与控制器6的输出端连接。
[0027]所述交流电力测功机I，主要由交流电动机、交流变频调速系统和测控仪组成，交流电动机发出的交流电经变频调速系统整流为直流电，再逆变为交流电至电网。
[0028]所述电动机3为负载，其采用可平滑调速交流电动机。
[0029]所述负载模拟装置4是一种回馈节能型、模拟船舶各感性负载的试验装置。
[0030]所述控制器6采用西门子S7-200PLC/CPU226CN型控制器，主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源组成。
[0031]所述控制器6与上位机通过以太网连接，控制器与变频器、转速扭矩传感器、信息采集器、交流电力测功机分别通过RS485通信连接，实现通信。
[0032]所述控制器6通过与变频器5通信，实现控制电动机增速和减速;通过接收转速扭矩传感器信息，分析并处理，并与设定参数比较，其中控制器6、变频器5和转速扭矩传感器形成第一个闭环控制系统;控制器6与交流电力测功机I中的测控仪通信，采集再生电的参数，控制器6与信息采集器7通信，采集电网的电参数，通过控制交流电力测功机I中的变频调速系统来保证再生电参数与电网参数一致，形成并网条件，其中控制器6、电力测功机I形成第二个闭环控制系统。使用所述的双闭环控制系统，可实现整个模拟负载装置控制系统反应迅速、稳定、精确，准确运行。
[0033]所述测控仪为现有设备，其除了对各种旋转动力机械转速、扭矩进行精确测量和控制外，还具备“本地/远程”功能。
[0034]本实用新型提供的节能型船舶负载模拟装置，其上位机通过以太网应用OPC技术实现与控制器的数据通信，实现对船舶模拟负载装置进行远程控制，可通过多种途径(文字、图片、动画等)将船舶模拟负载控制系统的工作情况显示，为操作员的操作、维护、监控提供方便。
[0035]本实用新型提供的节能型船舶负载模拟装置，其工作过程是:该装置运行时，按照负载各参数大小，通过控制器控制可控开关Kl合闸，同时输出设定转速信号给变频器，使电动机按设定转速运行并驱动电力测功机运行，系统达到并网条件，控制器控制可控开关K2合闸，形成回馈式结构，使再生电能回馈至电网。
[0036]本实用新型可解决船舶柴油机和发电机台架试验、船舶电力侧推器的厂内台架试验及各科研场所模拟实际船舶负载的性能试验过程中不同模拟负载要求和能源浪费而造成环境污染等问题，且结构简单，安装于各测试场所方便实用。
[0037]应当理解的是，对本领域普通技术员来说，可以根据上述说明加以改造或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种节能型船舶负载模拟装置，其特征是设有:控制器(6)，通过数据线与控制器(6)相连的交流电力测功机(1)、变频器(5)、信息采集器(7)和转速扭矩传感器，以及通过电缆与变频器(5)相连的电动机(3)。2.根据权利要求1所述的节能型船舶负载模拟装置，其特征在于所述的交流电力测功机(I)，其输入端通过联轴节(2)与电动机(3)的输出端连接，其输出端通过可控开关K2将负载模拟装置(4)再生电能回馈至电网。3.根据权利要求1所述的节能型船舶负载模拟装置，其特征在于所述的转速扭矩传感器，其安装于联轴节(2)上。4.根据权利要求1所述的节能型船舶负载模拟装置，其特征在于所述的变频器(5)，其输入端通过可控开关Kl与船舶的配电板的输出端连接，其输出端与电动机(3)的输入端连接。5.根据权利要求1所述的节能型船舶负载模拟装置，其特征在于所述的变频器(5)、信息采集器(7)、转速扭矩传感器，其输出端分别与控制器(6)的输入端连接。6.根据权利要求1所述的节能型船舶负载模拟装置，其特征在于还设有可控开关K1、可控开关K2、上位机，其输入端以及变频器(5)的输入端分别与控制器(6)的输出端连接。7.根据权利要求1所述的节能型船舶负载模拟装置，其特征在于所述的控制器(6)采用西门子S7-200PLC/CPU226CN型控制器。8.根据权利要求1所述的节能型船舶负载模拟装置，其特征是在接收转速扭矩传感器信息，分析并处理，并与设定参数比较的过程中，控制器(6)、变频器(5)、电动机(3)和转速扭矩传感器形成第一个闭环控制系统。9.根据权利要求1所述的节能型船舶负载模拟装置，其特征是在控制器(6)与交流电力测功机(I)中的测控仪通信，采集再生电的参数，控制器(6)与信息采集器(7)通信，采集电网的电参数，通过控制交流电力测功机(I)中的变频调速系统来保证再生电参数与电网参数一致，形成并网条件的过程中，控制器(6)、交流电力测功机(I)形成第二个闭环控制系统。
【文档编号】G01R31/34GK205539389SQ201620067369
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】高岚, 马子超, 徐合力, 邱云, 司宇航, 刘恩东, 罗永吉
【申请人】武汉理工大学