一种轴发并机系统的制作方法

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种轴发并机系统。

背景技术：

轴发由主机带动,将船舶上主机剩余功率转化为恒频恒压的船舶电能，节约燃油消耗，减少尾气排放，降低航运成本，提高船舶运营效益。船舶在进出港时，船舶上负载由辅机供电，当船正常运行时，则需要将轴发并到辅机上，将负载转移至轴发后，辅机可断开停止运行，由轴发单独供电；当负载过大，轴发功率不够时，则需要辅机与轴发并机运行同时给负载供电，这就涉及到并机运行时的负载分配。而目前的并机操作基本通过手动完成，由于手动并机、分配负载过程比较繁琐,操作使用很不方便，因此需要一种并机装置，具有轴发和辅机自动并机、负载分配以及监测保护功能。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出一种轴发并机系统，用户只需按下并机按钮，该系统能够自动调整轴发电压和频率与辅机进行并机，并分配负载，无需手动操作，同时对轴发和辅机运行情况进行监测,从而使船舶运行时更加智能化。

本发明公开了一种轴发并机系统，所述轴发并机系统包括：

轴发，用于给船舶供电；

辅机，同样用于给船舶供电；

人机模块，用于显示、调整参数，以及发出指令；

电量采集模块，用于采集所述轴发和所述辅机的设备运行参数；

并机控制模块，用于接收所述电量采集模块发送的电量信息、接收所述人机模块的指令信息、调整参数、以及发出信息给保护模块；

保护模块，用于接收所述控制模块发出的信息，并对断路器进行控制；

配电板，与所述轴发、所述辅机连接；

负载模块，与所述配电板连接；

其中，所述人机模块、电量采集模块、保护模块均与所述并机控制模块连接，通过所述并机控制模块对采集的信息作出判断和处理，再控制所述断路器的分闸与合闸以实现所述轴发和所述辅机并机操作或者单独运行。

进一步地，所述电量采集模块包括第一电量采集模块和第二电量采集模块；

所述第一电量采集模块用于采集所述轴发的输出电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数；

所述第二电量采集模块用于采集辅机的输出电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数。

进一步地，所述人机模块可设置电压、电流、功率的保护值和动作延时时间，可设置所述辅机和所述轴发的负载比例，可设置有功-频率下垂特性曲线和无功-电压下垂特性曲线。

进一步地，所述断路器包括第一断路器和第二断路器；

所述第一断路器与所述轴发连接；

所述第二断路器与所述辅机连接。

进一步地，所述并机控制模块还自动调整所述轴发和所述辅机所带功率，使其按比例分配。

进一步地，所述轴发与所述辅机并机运行时，所述并机控制模块会实时监测所述轴发和所述辅机的输出电压、电流、功率参数，当参数超过设定的保护值,并且超过动作延时时间，所述并机控制器会输出信号给所述保护模块报警,同时控制所述配电板上的所述断路器分闸，对所述轴发进行保护。

进一步地，所述第一电量采集模块和所述第二电量采集模块通过modbusrs485通讯将采集的电量参数发送给所述并机控制模块。

进一步地，所述并机控制模块与所述人机模块通过以太网通讯连接。

本发明的有益效果为：

1、该系统能够自动调整轴发电压和频率与辅机进行并机，并分配负载，无需手动操作，同时对轴发和辅机运行情况进行监测,从而使船舶运行时更加智能化。

2、可以通过人机模块设置电压、电流、功率的保护值和动作延时时间，可设置辅机和轴发的负载比例，可设置有功-频率下垂特性曲线和无功-电压下垂特性曲线。可以更加灵活地调控并机操作的范围，在不同的情况下，通过设置不同的参数，调控是否并机，以及并机时不同的负载比例，使得轴发和辅机得到相互配合，提高船舶的航行效率。

3、在并机后，该系统还能实时监测设备运行状况，并机控制模块会实时监测轴发和辅机的输出电压、电流、功率等参数，当这些参数超过设定的保护值,如轴发运行出现过压、欠压、过流、逆功等异常时，并且超过动作延时时间，并机控制器会输出信号给保护模块报警,同时控制配电板上的断路器分闸，对轴发进行保护。

附图说明

图1为一种轴发并机系统各个模块连接示意图；

图2为一种轴发并机系统流程示意图。

1、轴发；2、辅机；3、人机模块；4、第一电量采集模块；5、第二电量采集模块；6、并机控制模块；7、保护模块；8、第一断路器；9、第二断路器；10、配电板；11、负载。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1所示，本发明提出一种轴发并机系统，包括：

轴发1，用于给船舶供电；

辅机2，同样用于给船舶供电；

人机模块3，用于显示、调整参数，以及发出指令；

电量采集模块，用于采集轴发1和辅机2的设备运行参数；

并机控制模块6，用于接收电量采集模块发送的电量信息、接收人机模块3的指令信息、调整参数、以及发出信息给保护模块；

保护模块7，用于接收控制模块6发出的信息，并对断路器进行控制；

配电板10，与轴发1、辅机2连接；

负载模块11，与配电板10连接；

其中，人机模块3、电量采集模块、保护模块7均与并机控制模块6连接，通过并机控制模块6对采集的信息作出判断和处理，再控制断路器的分闸与合闸以实现轴发1和辅机2并机操作或者单独运行。

具体而言，该系统的工作过程主要包括以下步骤：

1、人机模块3收到并机指令，将信号发给并机控制模块6；

2、并机控制模块6接收到并机信号，检测并判断电量采集模块发送的电压、电流、功率信息；

3、并机控制模块6调整轴发1的输出电压和频率；

4、并机控制模块6判断是否满足并机条件；

5、并机控制模块6输出信号给保护模块7，控制断路器合闸；

6、并机控制模块6监测轴发1和辅机2负载功率是否按比例分配；

7、并机控制模块6调整轴发1的输出电压和频率；

8、并机控制模块6监测轴发1的输出电压、电流、功率是否超过保护值，是否出现逆功率；

9、并机控制模块6输出信号给保护模块7报警，控制断路器分闸；

10、人机模块3收到单机指令，由轴发1或辅机2单独在网供电，将信号发给并机控制模块6；

11、并机控制模块6输出信号给保护模块7,控制断路器分闸。

具体地，电量采集模块包括第一电量采集模块4和第二电量采集模块5；

第一电量采集模块4用于采集轴发1的输出电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数；

第二电量采集模块5用于采集辅机2的输出电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数。

具体地，人机模块3可设置电压、电流、功率的保护值和动作延时时间，可设置辅机2和轴发1的负载比例，可设置有功-频率下垂特性曲线和无功-电压下垂特性曲线，使轴发1具有与辅机2一样的下垂特性。

具体地，断路器包括第一断路器8和第二断路器9；

第一断路器8与轴发1连接；

第二断路器9与辅机2连接。

具体地，并机控制模块6还自动调整分配轴发1和辅机2所带功率按比例分配。

具体地，轴发1与辅机2并机运行时，并机控制模块6会实时监测轴发1和辅机2的输出电压、电流、功率等参数，当这些参数超过设定的保护值,并且超过动作延时时间，并机控制器6会输出信号给保护模块7报警,同时控制配电板上的断路器分闸，对轴发进行保护。

具体地，第一电量采集模块4和第二电量采集模块5通过modbusrs485通讯将采集的电量参数发送给并机控制模块6。

具体地，并机控制模块6与人机模块3通过以太网通讯连接。

更加具体的说，当船舶在进出港低速航行时，由于未达到轴发1的使用转速范围，船舶上的负载11是由辅机2供电，此时第二断路器9是合闸状态，辅机2与配电板10连通；当船舶航行速度达到轴发1使用的转速范围时，用户启动轴发1，让轴发1正常发电，如输出400v/50hz交流电。

第一电量采集模块4实时采集轴发1的输出电压、电流、频率、功率、功率因数、相位角等，并将这些电量信息通过modbusrs485通讯发送给并机控制模块6；第二电量采集模块5实时采集辅机2的输出电压、电流、频率、功率、功率因数、相位角等，并将这些电量信息通过modbusrs485通讯发送给并机控制模块6；并机控制模块6与人机模块3通过以太网通讯连接，用户可通过人机模块3查看第一电量采集模块4和第二电量采集模块5采集的电量信息；人机模块3上设有并机选项，并可设置轴发1和辅机2所带的负载11比例，如2:1；人机模块3上还可设置轴发1和辅机2的输出电压保护上限值、下限值，输出电流和功率保护上限值，以及保护的动作延时时间；人机模块3上可设置轴发1的有功-频率下垂特性曲线和无功-电压下垂特性曲线，使轴发1具有与辅机2一样的下垂特性。

当用户需要将轴发1与辅机2并机使用时，点击人机模块3上的并机选项进入并机状态，并机控制模块6开始检查轴发1和辅机2的电压、频率、相位是否一致；若轴发1和辅机2的电压不一致，并机控制模块6自动调整轴发1的输出电压使其保持一致；轴发1和辅机2的电压和频率保持一致后，并机控制模块6等待并机的时机，当轴发1和辅机2的电压的相位角一致时，并机控制模块6立刻发出合闸信号给保护模块7，控制第一断路器8合闸，此时轴发1与辅机2同时与配电板10连通，一同给负载供11电。

并机完成后，并机控制模块6检测轴发1与辅机2所带的负载11功率比例是否与设置的2:1一致；若不一致，并机控制模块6自动调整轴发1的输出频率和输出电压，使轴发1和辅机2所带的负载11功率按2:1进行分配；当负载11变化时，并机控制模块6也会自动调整轴发1的输出电压和频率，使轴发1和辅机2所带的负载11功率始终保持在2:1。

在轴发1和辅机2并机运行的过程中，并机控制模块6时刻监测轴发1和辅机2的输出电压、输出电流、输出功率，并与设定的保护值进行比较；当轴发1电量参数某个值，如输出电压超过设定的保护值，并且超过设定的延时时间，并机控制模块6立刻输出分闸信号给保护模块7，保护模块7报警并控制第一断路器8分闸；当辅机2电量参数某个值，如输出电压超过设定的保护值，并且超过设定的延时时间，并机控制模块6立刻输出分闸信号给保护模块7，保护模块7报警并控制第二断路器9分闸。当轴发1的功率出现负值时，说明轴发1出现了逆功率(即辅机2向轴发1输出功率)，并机控制模块6立刻输出分闸信号给保护模块7，保护模块7报警并控制第一断路器8分闸；当辅机2的功率出现负值时，说明辅机2出现了逆功率(即轴发1向轴发2输出功率)，并机控制模块6立刻输出分闸信号给保护模块7，保护模块7报警并控制第二断路器9分闸。

当用户不并机使用，让辅机2单独供电时，点击人机模块3上的并机选项，选择分断轴发1，进入单机状态，此时并机控制模块6输出分闸信号给保护模块7，控制第一断路器8分闸，分断轴发1，停止轴发1；当用户不并机使用，让轴发1单独供电时，点击人机模块3上的并机选项，选择分断辅机2，进入单机状态，此时并机控制模块6输出分闸信号给保护模块7，控制第二断路器9分闸，分断辅机2，可停止辅机2。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。