一种灯光围网渔船电力推进系统的制作方法

本发明属于船舶动力领域，具体涉及一种灯光围网渔船电力推进系统。

背景技术：

科学技术迅猛发展的时代，同时也是资源危机的时代。尽管当前世界渔业产业结构中仍以近海捕捞为主，但许多已开发多年的老渔场越来越拥挤，资源日益枯竭。

不少发展中国家由于人口多，资源少，渔业发展陷入鱼越捕越少、越少越限制、越限制越穷的恶性循环中，因此不得不寻找新的渔场。另一方面，那些发达国家，即使本国近海的渔业资源仍较丰富，其资源量也能保证捕捞业较长时期持续利用，但为了保护了本国资源，也纷纷转向了远洋渔业，利用它国资源和公海、大洋资源。

伴随海洋资源的缩减、捕捞作业精细化和远洋化发展趋势，对渔业船舶提出了更高的要求，包括振动噪音要求、捕捞作业精细化要求、机动性能、可靠性要求、环保节能要求等，相比于传统的柴油机直接推进，采用电力推进的高科技渔业船舶应用优势日趋明显。

围网渔船是一种主要捕捞海洋中游行迅速的上层鱼群的渔船。既可单独作业，也可双船或多船作业，当发现鱼群后，在其周围撒下长带形的网将鱼群包围然后把网具的底索收紧，使网成为一个大口袋，鱼群则分类被捕在口袋中。

围网渔船要求机动性好，舱容大，目前常见的灯光围网渔船电力推进系统通常设计为单轴推进方式，不能满足使用需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种灯光围网渔船电力推进系统，实现高性能渔船动力，振动小，噪声低，机动性能好，安全可靠、节能环保，适用性广泛。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种灯光围网渔船电力推进系统，包括推进电动机M、功率管理系统PMS以及作为功率管理系统PMS控制对象的主发电机组和配电板MSB，推进电动机M通过减速齿轮箱GB连接螺旋桨；所述的推进电动机M采用双绕组异步电动机，两套绕组电气上互相独立，相位保持一致，一套绕组由第一推进变压器T1和第一推进变频器C1驱动，一套绕组由第二推进变压器T2和第二推进变频器C2驱动；所述的主发电机组包括为推进支路和全船负载供电的若干柴油发电机组G1～G6；所述的配电板MSB连接发电机组和用电负荷，根据全船用电设备的实时要求来合理分配电功率，为各发电机和用电设备提供过载、短路、欠压、逆功等保护功能，并监测电网的绝缘电阻；所述的功率管理系统PMS用于渔船电网系统控制和管理主发电机组，根据功率的需求对每台柴油发电机组进行监控并协调各柴油发电机组的工作，对主发电机组进行故障报警和处理。

所述的一种灯光围网渔船电力推进系统，其柴油发电机组G1～G6、配电板MSB主回路及汇流排采用三相四线制。

所述的一种灯光围网渔船电力推进系统，其第一推进变频器C1和第二推进变频器C2采用现场总线进行交互通讯，实现设备级并联运行，确保两台变频器同时工作时的负载平衡。

所述的一种灯光围网渔船电力推进系统，其每台发电机组均配置独立的机组多功能保护单元PPU。

所述的一种灯光围网渔船电力推进系统，其功率管理系统PMS由主控制器、机组控制器、远程I/O以及独立电路组成。

本发明的有益效果是：采用电力推进方式，为了尽可能保证航速和舱容，驱动电机采用双绕组设计，从电气上分成两个支路进行设计，设置两台推进变压器和两台变频器分别给电机的两套绕组供电，两套绕组从电气上互相独立，一个支路故障的情况下，该装置仍能保持另一个支路独立运行，保证航行动力，确保船舶安全，与普通的单轴推进相比，本系统在系统可靠性方面优势明显。

附图说明

图1 为本发明的系统单线图；

图2为本发明的结构示意图。

各附图标记为：G1、G2、G3、G4、G5、G6—柴油发电机组， M—推进电动机，GB—减速齿轮箱，MSB—配电板，PMS—功率管理系统，T1—第一推进变压器，T2—第二推进变压器，C1—第一推进变频器，C2—第二推进变频器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1、图2所示，本发明公开了一种灯光围网渔船电力推进系统，同现有渔船动力系统相比，该装置采用电力推进方式，电站由多台柴油发电机组组成，实现全船的供电、推进及操控功能，包括推进电动机M、功率管理系统PMS以及作为功率管理系统PMS 控制对象的主发电机组和配电板MSB，推进电动机M 通过减速齿轮箱GB连接螺旋桨，与螺旋桨进行匹配。

所述的推进电动机M采用双绕组异步电动机，两套绕组通过变频器单独控制，电气上互相独立，相位保持一致，通过两台推进变压器（含预充磁装置）连接至电网，一套绕组由第一推进变压器T1和第一推进变频器C1驱动，一套绕组由第二推进变压器T2和第二推进变频器C2驱动，一个支路故障的情况下，该装置仍能保持另一个支路独立运行，保证航行动力，确保船舶安全。

所述的主发电机组包括为推进支路和全船负载供电的若干柴油发电机组G1～G6，单台主机组故障不影响系统功能，可靠性更高。

所述的配电板MSB连接发电机组和用电负荷，是连接发电机组和用电负荷的中间环节，根据全船用电设备的实时要求来合理分配电功率，为各发电机和用电设备提供过载、短路、欠压、逆功等保护功能，并监测电网的绝缘电阻，配电板MSB可以手动操作并车、负荷分配和负荷转移，当停泊发电机供电时，只对部分负载供电。

所述的功率管理系统PMS用于渔船独立的电网系统中控制和管理主发电机组，它能够保证本船在所有操作状态中具有持续供电能力，并提供足够的电能；功率管理系统PMS作为主发电机组的控制核心，根据功率的需求对每台柴油发电机组进行监控并协调各柴油发电机组的工作，并可以对主发电机组进行故障报警和处理，为电力推进系统及其它用电设备提供可靠、稳定及优化配置的电力能源，主发电机组主要为全船提供稳定、持续、高品质电源，通过配电板MSB将全船的电能统一分配并启动各种现场保护功能，在主发电机组出现故障时，电能管理系统系统会采取各种措施，尽可能保证对负载的连续供电，避免电站断电，确保船舶的安全性。

PMS根据功率的需求对每台主发电机及推进操控系统进行监控并协调各发电机的工作状态，可以对主发电机组进行故障报警和处理，为推进系统和其他用电设备提供可靠、稳定及优化配置的电力能源；在主发电机组出现故障时，PMS会采取各种措施，保证对负载的连续供电，避免电站断电事故，确保船舶操作过程中的安全性。PMS还可监测停泊发电机的状态和报警，并可对配电板内各主要断路器进行监测和控制。

本发明系统组成主要包括两台推进变压器、两套六脉水冷型推变频器、一台双绕组推进电动机和一套减速齿轮箱，采用单轴推进，螺旋桨由一台双绕组异步电动机连接减速齿轮箱驱动，电动机的每相绕组由一个独立的变频器供电和控制，每个变频器通过一台变压器连接到船舶电网，根据功能划分为三个分系统：供电分系统、推进分系统、操控分系统，主发电机组主要为全船提供电源，并提供必要的保护。

推进电动机通过变频器实现变频调速，可在额定转速范围内平滑调速并长期运行，推进变压器为干式变压器，两台变压器接法分别为Dd0和Dy11，当两台推进变压器同时工作时，对于400V交流电网相当于虚拟12 脉动整流，可大大降低电网的谐波。推进变频器的控制方式采用优化的脉宽调制方式；两套推进变频器是相互独立的，可分别控制推进电动机的两套绕组。

变频器主要功能有：a)保护功能；b)功率控制功能；c)功率限制功能；d)充磁控制功能；e)预充电功能；f)紧急停车功能。

所述的柴油发电机组G1～G6、配电板MSB主回路及汇流排采用三相四线制，针对大容量的诱鱼灯单相负载，不用配置大容量日用变压器，因此可以节省建造成本；主柴油发电机组的设计和制造满足船舶电力推进系统对电站动态响应的要求，并能承受本船电网中的谐波电压和谐波电流；主发电机中性点引出，组成三相四线制系统。

其中，第一推进变频器C1和第二推进变频器C2采用现场总线进行交互通讯，实现设备级并联运行，确保两台变频器同时工作时的负载平衡。

其中，每台发电机组均配置独立的机组多功能保护单元（PPU），为发电机提供保护，汇流排与发电机的电压和频率等参数均独立监测，任意一套机组的多功能保护单元（PPU）和机组控制器的故障不会影响整个电网的正常运行，如果在网运行的某台发电机出现高压、低压、高频、低频等故障时，相应的故障发电机将被自动脱扣。

其中，功率管理系统PMS由主控制器、机组控制器、远程I/O以及独立电路组成，主控制器共一套，实现电站的综合管理和人机界面功能，安装于功率管理及并车屏内，由西门子公司的PLC、HMI面板和辅助电路组成；机组控制器共四套，实现机组的保护、自动并车解列、功率分配等功能，分别安装于4屏主发电机控制屏内；远程I/O共两套，实现远程信号的采集和控制输出功能，安装于2#、3#主发电机控制屏内。

功率管理系统PMS随时在线监测电网可用功率，以防止负荷突变引起发电机过载，PMS将根据在网发电机的实际可用功率快速限制推进功率输出，防止发电机因负荷过高跳闸造成全船停电而影响船舶安全。

PMS设置有手动模式、半自动模式以及自动模式三种控制模式，船员可通过安装于母联及功率管理屏面板的模式选择开关进行切换。“手动模式”下，电站控制功能由PMS中独立电路完成，主控制器不参与操作，HMI面板只显示主发电机组的运行状态及参数，不执行任何控制功能；“半自动模式”下，船员必须在母联及功率管理屏HMI面板上对PMS进行发电机组的起动或停止、主断路器合闸或分断操作。发电机起动后将空载运行，不会立刻投入与电网自动同步并车运行；只有在船员给出合闸指令后，空载运行机组才会投入与电网同步并车运行。同样，只有在船员给出分闸指令后，运行在网的机组才会自动卸载且分闸停机。在半自动模式下，PMS的自动化功能将被全部封锁，但是所有操作模式下，PPU保护功能均起作用。

例如，报警保护等。“自动模式”下，PMS自动对主发电机组行管理，发电机组将被自动的起动或停止；发电机起动后也将自动投入同步并车运行；在主控制器发出停止指令后，发电机将执行自动卸载、分闸和停机运行程序。主要功能包括：

a)机组的自动起动；

b)机组投入和并联运行；

c)机组的解列和停机；

d)断路器监测和控制功能；

e)发电机组起、停顺序设定功能；

f)重载问询功能；

g)分级卸载功能；

h)人机界面监测功能。

本发明推进系统为船舶航行提供推进动力，可完成船舶的围网作业、进出港、航行等工况。

操控系统主要实现推进操控功能、电力推进系统监测报警功能，由驾控台控制组件、推进控制单元、监控台、延伸报警板组成。推进控制单元与驾控台控制面板采用硬线连接，指示仪表信号、应急停止命令、备用操作信号等则采用硬线传输以确保系统的可靠性；推进控制单元与变频器通过PROFIBUS进行通讯，与PMS设置有通讯接口。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。