一种船舶电力系统柴油机滑油参数异常时的功率控制方法与流程

本发明涉及船舶动力系统领域，尤其涉及船舶电力系统柴油发电机组供电监控领域。

背景技术：

船用两台柴油发电机组直流供电的电力系统直流主电网通常由两台柴油发电机向直流主配电板的负载进行供电，并与蓄电池组浮接充电。供电控制装置ecu负责对两组柴油发电机组的运行状态进行监控。柴油机运行时滑油温度对于柴油机的稳定工作非常重要，船舶柴油机在运行的过程中相关连接部件之间存在着滑动摩擦和转动摩擦，当滑油量减少或滑油温度过低、过高出现异常时，如果柴油机还保持高功率运行，由于缺少润滑油或者滑油温度不当，将不能保证各连接部件充分的润滑，柴油机相关部件之间摩擦加剧，最终会导致部套之间发生相对的过热现象，严重损害柴油机的寿命，摩擦加剧持续时间长还会造成柴油机各种相关部件永久性的破坏。综上所述，柴油机滑油参数是否正常在船舶运行工作阶段十分重要。由于电力系统的负载投切操作一般都需要人工判断后再操作，且运行中负载通常都是船舶运行所需要的，不能随意快速切除，所以通过直接切除负载的方式降低柴油机输出功率减小柴油机磨损不可行。且柴油机滑油控制系统调节滑油参数需要滑油及冷却水流经相应管系，并经过一些阀门控制部件，具调控大迟延、时变性的特点，调控响应速度慢、温度控制不准确，也无法实现快速精确调控柴油机滑油温度和滑油量的目的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，采用了一种与蓄电池并联，滑油参数异常时快速动态调整两台整流发电机输出电压的供电控制策略，再配合滑油温度调整方式，即可最大限度减小柴油机磨损，保护柴油机寿命。

具体而言，本发明提供了一种船舶电力系统柴油机滑油参数异常时的功率控制方法，所述船舶电力系统包括，1#柴油机，以及与所述1#柴油机连接的1#整流发电机，2#柴油机，以及与所述2#柴油机连接的2#整流发电机，所述1#整流发电机和2#整流发电机分别通过开关q1、q2连接至直流主配电板，所述直流主配电板与蓄电池组通过开关q3连接，直流主配电板上设置有多个负载，每个负载分别通过开关f1、f2…fi与直流主配电板连接；

还包括供电监控装置ecu，所述ecu与柴油机的各种润滑油传感器连接，用于在线监测两台柴油运行时的机滑油参数；所述ecu还与所述直流主配电板连接，用于监控柴油机电网的电网电压，以及流经开关q1、q2、q3及f1、f2…fi的电流参数；所述控制方法包括如下步骤：

1)所述ecu在线监测所述1#柴油机和2#柴油机运行时的机滑油参数、当1#柴油机滑油温度低、滑油温度高或滑油量少指示情况出现时，则首先判断蓄电池组是否正常投入电网运行；如果蓄电池组正常投入电网运行，则判断此时电力系统处于工况a，如果蓄电池组未正常投入电网运行，则判断此时电力系统处于工况b；

2)当所述电力系统处于工况a时，ecu判断蓄电池正常工作且电压处于直流配电板正常运行电压范围内时，即u蓄＞umin时，其中umin是所述电力系统正常工作的最小允许电压，则ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出输出电压值降低1v的指令，使总负载电流电流逐渐向蓄电池组和2#柴油机转移，以此来减少1#柴油机的输出电流；

3)当所述电力系统处于工况b时，ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出输出电压值降低1v的指令，使总负载电流电流逐渐向2#柴油机转移，以此来减少1#柴油机的输出电流。

进一步的，在所述步骤1)中：

a)所述ecu监测参数判断柴油机滑油参数是否出现异常情况，即柴油机滑油温度t滑＜tmin或t滑＞tmax，或滑油量c<cmin是否已发生，其中tmin为柴油机高功率正常运行所要求的最低滑油温度，tmax为柴油机高功率正常运行所要求的最高滑油温度，cmin为柴油机高功率正常运行所要求的最少滑油量指标；

b)如果a)发生，则判断所述电网中蓄电池开关q3是否闭合；

c)如果q3闭合，说明系统为双柴油机并联且蓄电池浮接供电工况，即工况a；

d)如果q3没有闭合，则判断蓄电池组u蓄电压是否大于直流主配电板正常工作的最低电压umin，如果u蓄＞umin，则闭合q3使蓄电池组并网；如果u蓄＜umin，则蓄电池剩余容量过低，不适合并入电网，保持q3断开状态，此时系统为双柴油机并联且蓄电池组脱开供电工况，即工况b。

进一步的，在上述步骤2)中，所述ecu控制滑油控制系统自动启动调节滑油温度或增加滑油量的功能，同时所述ecu进行滑油异常报警，提示工作人员需要切除负载以降低柴油机的输出功率。

进一步的，所述步骤2)进一步包括以下步骤：

a1)根据滑油参数异常情况，ecu反向控制滑油流量和温度的增减，使其逐渐恢复正常，能够让各相关运动部件之间提高润滑效果，减轻相关运动部件的疲劳应力；

b1)ecu闭环监测1#整流发电机、2#整流发电机、蓄电池的输出电流，判断2#整流发电机输出电流i2是否超过3倍的1#整流发电机输出电流i1，如果i2<3×i1，则ecu继续发出降低1#整流发电机输出电压u1的指令，直到动态调整后满足i2＞3×i1的负载转移判断条件，则停止降低u1。

进一步的，所述步骤b1)进一步包括：

a1)当2#整流发电机输出功率达到最高输出功率上限pmax前就可以承受1#整流发电机转移过来的负载量时，电力系统保持恒压稳定运行，蓄电池处于浮接充电状态；

b1)当2#整流发电机输出功率已经达到了满功率pmax仍然无法承受1#整流发电机转移过来的负载量时，则ecu控制2#整流发电机与1#整流发电机一起，也同步降低2#整流发电机的输出电压u2，部分负载功率将开始向蓄电池转移，蓄电池组由浮接充电状态转移为放电状态，直流主配电板电压将缓慢下降。

进一步的，所述步骤b)包括：

ⅰ)当所有负载功率∑pfi>pmax×4/3时，ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出输出电压值降低1v的指令，使得2#整流发电机逐步接受1#整流发电机转移过来的负载量，当2#整流发电机输出功率达到最高上限pmax时，如果仍然不满足i2＞3×i1的条件，则此时ecu以2次/秒的频率同时向1#整流发电机和2#整流发电机发出输出电压值降低1v的指令，使得蓄电池放电，且ecu开始判断1#整流发电机的输出功率是否满足i1×u≤pmax/3，当满足是，则ecu发出指令停止降低1#整流发电机输出电压u1、2#整流发电机输出电压u2的指令；

ⅱ)随着蓄电池组放电时间增长，其电压u蓄将逐渐降低，输出功率变小，负载功率会逐渐转移回两台柴油发电机，则会导致1#整流发电机输出功率i1×u＞pmax/3，此时ecu再继续控制动态降低u1、u2，时刻保持i1×u≤pmax/3。此过程随着蓄电池的放电，电网电压将逐步缓慢下降；

ⅲ)如果在电网电压下降至直流主配电板所允许运行的最小电压umin之前，经过ecu对滑油参数的反向调控，滑油温度或滑油量恢复到了正常范围之内或人工操作切除了1/2以上负载，则ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出提高电压1v的指令，使2#柴油机和蓄电池的输出功率向1#柴油机转移，当i1＝i2时，停止调压，两台柴油发电机并联均衡向负载供电；

ⅳ)如果电网电压下降至直流主配电板所允许运行的最小电压umin时，滑油温度和滑油量还没有恢复正常，且负载没有及时被切除至少1/2，如果柴油发电机还继续运行会电网电压将过低损害负载，且会对柴油机造成严重磨损。此时ecu将发出柴油机组紧急停机的报警，并控制断开开关q1、q2、q3，全船电力系统失电。

进一步的，a2)根据滑油参数异常情况，ecu反向控制滑油流量和温度的增减，使其逐渐恢复正常，能够让各相关运动部件之间提高润滑效果，减轻相关运动部件的疲劳应力。

b2)ecu闭环监测1#整流发电机、2#整流发电机、蓄电池的输出电流，判断2#整流发电机输出电流i2是否超过3倍的1#整流发电机输出电流i1，如果i2<3×i1，则ecu继续发出降低1#整流发电机输出电压u1的指令，直到动态调整后满足i2＞3×i1的负载转移判断条件，则停止降低u1。

进一步的，所述步骤b2)进一步包括：

a2)当2#整流发电机输出功率达到最高输出功率上限pmax前就可以承受1#整流发电机转移过来的负载量时，电力系统保持恒压稳定运行；

b2)当2#整流发电机输出功率已经达到了满功率pmax仍然无法承受1#整流发电机转移过来的负载量时，则停止降低1#整流发电机输出电压。

进一步的，在上述步骤b2)中按如下所述步骤判断：

ⅰ)如果在2#整流发电机输出功率已经达到了满功率pmax之前，经过ecu对滑油参数的反向调控，滑油温度或滑油量恢复到了正常范围之内或人工操作切除了1/2以上负载，则ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出提高电压1v的指令，使2#柴油机和蓄电池的输出功率向1#柴油机转移，当i1＝i2时，停止调压，两台柴油发电机并联均衡向负载供电；

ⅱ)如果在2#整流发电机输出功率已经达到了满功率pmax时，滑油温度和滑油量还没有恢复正常，且负载没有及时被切除至少1/2，如果柴油发电机还继续运行会导致1#柴油机过载，2#柴油机严重磨损。此时ecu将发出柴油机组紧急停机的报警，并控制断开开关q1、q2、q3，全船电力系统失电。

本发明的有益效果：本发明从电力系统控制的角度，通过快速精确地调节柴油发电机的输出电压，不需立刻切除负载，即可实现对滑油异常柴油发电机降低输出功率，减小磨损的目的。电力系统功率分配调整速度快，通过动态的闭环电压调整，可起到发电机输出功率平滑转移的效果。再配合滑油温度调整方式，可最大限度减小柴油机磨损，保护柴油机寿命。

附图说明

图1为船舶电力系统柴油机供电电网图；

图2是本发明的船舶电力系统柴油机滑油参数异常时的功率控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明附图对具体实施例作进一步说明。

参照图1，本发明的船舶电力系统柴油机供电系统包括，1#柴油机，以及与所述1#柴油机连接的1#整流发电机，2#柴油机，以及与所述2#柴油机连接的2#整流发电机，所述1#整流发电机和2#整流发电机分别通过开关q1、q2连接至直流主配电板。所述直流主配电板与蓄电池组通过开关q3连接，直流主配电板上设置有多个负载，每个负载分别通过开关f1、f2…fi与直流主配电板连接。

还包括供电监控装置ecu，所述ecu与柴油机的各种润滑油传感器连接，用于在线监测两台柴油运行时的机滑油参数；所述ecu还与所述直流主配电板连接，用于监控柴油机电网的电网电压，以及流经开关q1、q2、q3及f1、f2…fi的电流参数。

本发明的技术方法是一种船舶电力系统中柴油机滑油参数异常时的输出功率控制策略和方法，其特征在于，所述策略包括下述步骤：

1)ecu在线监测两台柴油运行时的机滑油参数、电网电压和流经开关q1、q2、q3及f1、f2…fi的电流值；

2)当1#柴油机滑油温度低、滑油温度高或滑油量少指示情况出现时，则首先判断蓄电池组是否正常投入电网运行；

所述步骤2)进一步包括：

a)根据所述ecu监测参数判断柴油机滑油参数是否出现异常情况，即柴油机滑油温度t滑＜tmin或t滑＞tmax，或滑油量c<cmin是否已发生。tmin为柴油机高功率正常运行所要求的最低滑油温度，tmax为柴油机高功率正常运行所要求的最高滑油温度，cmin为柴油机高功率正常运行所要求的最少滑油量指标。

b)如果a)发生，则判断所述电网中蓄电池开关q3是否闭合；

c)如果q3闭合，说明系统为双柴油机并联且蓄电池浮接供电工况，即工况a。

d)如果q3没有闭合，则判断蓄电池组u蓄电压是否大于直流主配电板正常工作的最低电压umin，如果u蓄＞umin，则闭合q3使蓄电池组并网；如果u蓄＜umin，则蓄电池剩余容量过低，不适合并入电网，保持q3断开状态，此时系统为双柴油机并联且蓄电池组脱开供电工况，即工况b。

3)在工况a时，当蓄电池正常工作且电压处于直流配电板正常运行电压范围内时，即u蓄＞umin，ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出输出电压值降低1v的指令，使总负载电流电流逐渐向蓄电池组和2#柴油机转移，以此来减少1#柴油机的输出电流。同时滑油控制系统自动启动调节滑油温度或增加滑油量的功能，同时所述ecu进行滑油异常报警，提示工作人员需要切除至少1/2负载以降低柴油机的输出功率。

所述步骤3)进一步包括：

a)根据滑油参数异常情况，ecu反向控制滑油流量和温度的增减，使其逐渐恢复正常，能够让各相关运动部件之间提高润滑效果，减轻相关运动部件的疲劳应力。

b)ecu闭环监测1#整流发电机、2#整流发电机、蓄电池的输出电流，判断2#整流发电机输出电流i2是否超过3倍的1#整流发电机输出电流i1，如果i2<3×i1，则ecu继续发出降低1#整流发电机输出电压u1的指令，直到动态调整后满足i2＞3×i1的负载转移判断条件，则停止降低u1。

所述步骤b)进一步包括：

a)当2#整流发电机输出功率达到最高输出功率上限pmax前就可以承受1#整流发电机转移过来的负载量时，电力系统保持恒压稳定运行，蓄电池处于浮接充电状态。进一步地，当所有负载功率∑pfi≤pmax×4/3时，ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出输出电压值降低1v的指令，使2#整流发电机逐步接受1#整流发电机转移过来的负载量，动态调整后满足i2＞3×i1的负载转移判断条件，则停止降低u1，系统稳定运行。

b)当2#整流发电机输出功率已经达到了满功率pmax仍然无法承受1#整流发电机转移过来的负载量时，则ecu控制2#整流发电机与1#整流发电机一起，也同步降低2#整流发电机的输出电压u2，部分负载功率将开始向蓄电池转移，蓄电池组由浮接充电状态转移为放电状态，直流主配电板电压将缓慢下降。

进一步地，所述步骤b)包括：

ⅰ)当所有负载功率∑pfi>pmax×4/3时，ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出输出电压值降低1v的指令，使得2#整流发电机逐步接受1#整流发电机转移过来的负载量，当2#整流发电机输出功率达到最高上限pmax时，如果仍然不满足i2＞3×i1的条件，则此时ecu以2次/秒的频率同时向1#整流发电机和2#整流发电机发出输出电压值降低1v的指令，使得蓄电池放电，且ecu开始判断1#整流发电机的输出功率是否满足i1×u≤pmax/3，当满足是，则ecu发出指令停止降低1#整流发电机输出电压u1、2#整流发电机输出电压u2的指令；

ⅱ)随着蓄电池组放电时间增长，其电压u蓄将逐渐降低，输出功率变小，负载功率会逐渐转移回两台柴油发电机，则会导致1#整流发电机输出功率i1×u＞pmax/3。此时ecu再继续控制动态降低u1、u2，时刻保持i1×u≤pmax/3。此过程随着蓄电池的放电，电网电压将逐步缓慢下降。

ⅲ)如果在电网电压下降至直流主配电板所允许运行的最小电压umin之前，经过ecu对滑油参数的反向调控，滑油温度或滑油量恢复到了正常范围之内或人工操作切除了1/2以上负载，则ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出提高电压1v的指令，使2#柴油机和蓄电池的输出功率向1#柴油机转移，当i1＝i2时，停止调压，两台柴油发电机并联均衡向负载供电。

ⅳ)如果电网电压下降至直流主配电板所允许运行的最小电压umin时，滑油温度和滑油量还没有恢复正常，且负载没有及时被切除至少1/2，如果柴油发电机还继续运行会电网电压将过低损害负载，且会对柴油机造成严重磨损。此时ecu将发出柴油机组紧急停机的报警，并控制断开开关q1、q2、q3，全船电力系统失电。

4)在工况b时，ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出输出电压值降低1v的指令，使总负载电流电流逐渐向蓄电池组和2#柴油机转移，以此来减少1#柴油机的输出电流。同时滑油控制系统自动启动调节滑油温度或增加滑油量的功能，同时所述ecu进行滑油异常报警，提示工作人员需要切除至少1/2负载以降低柴油机的输出功率。

所述步骤4)进一步包括：

a)根据滑油参数异常情况，ecu反向控制滑油流量和温度的增减，使其逐渐恢复正常，能够让各相关运动部件之间提高润滑效果，减轻相关运动部件的疲劳应力。

b)ecu闭环监测1#整流发电机、2#整流发电机、蓄电池的输出电流，判断2#整流发电机输出电流i2是否超过3倍的1#整流发电机输出电流i1，如果i2<3×i1，则ecu继续发出降低1#整流发电机输出电压u1的指令，直到动态调整后满足i2＞3×i1的负载转移判断条件，则停止降低u1。

所述步骤b)进一步包括：

a)当2#整流发电机输出功率达到最高输出功率上限pmax前就可以承受1#整流发电机转移过来的负载量时，电力系统保持恒压稳定运行。进一步地，当所有负载功率∑pfi≤pmax×4/3时，ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出输出电压值降低1v的指令，使2#整流发电机逐步接受1#整流发电机转移过来的负载量，动态调整后满足i2＞3×i1的负载转移判断条件，则停止降低u1，系统稳定运行。

b)当2#整流发电机输出功率已经达到了满功率pmax仍然无法承受1#整流发电机转移过来的负载量时，则停止降低1#整流发电机输出电压。进一步地，按如下所述步骤判断：

ⅰ)如果在2#整流发电机输出功率已经达到了满功率pmax之前，经过ecu对滑油参数的反向调控，滑油温度或滑油量恢复到了正常范围之内或人工操作切除了1/2以上负载，则ecu以2次/秒的频率向1#整流发电机发出提高电压1v的指令，使2#柴油机和蓄电池的输出功率向1#柴油机转移，当i1＝i2时，停止调压，两台柴油发电机并联均衡向负载供电。

ⅱ)如果在2#整流发电机输出功率已经达到了满功率pmax时，滑油温度和滑油量还没有恢复正常，且负载没有及时被切除至少1/2，如果柴油发电机还继续运行会导致1#柴油机过载，2#柴油机严重磨损。此时ecu将发出柴油机组紧急停机的报警，并控制断开开关q1、q2、q3，全船电力系统失电。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。只需要经过本领域技术人员在本发明原理的基础上进行合理的修改即可。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。