专利名称：船舶动力装置全功率管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种功率管理系统，特别是涉及一种船舶动力装置全功率管理系统。
背景技术：
通常船舶所说自动电站是狭义上的功率管理系统，它仅仅对电功率进行管 理。当大型船舶，特别是大型挖泥船在施工时，如果把船上所有的负荷功率加在 一起，远大于主机的功率，另外挖泥船的五大负荷设备包括主机、泥泵、高压冲 水泵、侧推器、螺旋桨，通常这些设备刚启动时，所需要的功率是其额定功率的 1~2倍。用传统的自动电站是难以对上述五大负荷设备电功率和主机的机械功率 进行统一管理的，并且容易造成主机的过载停机、全船停电等事故，这对船舶来 说是非常危险的。 发明内容本发明的目的在于提供一种能在船舶主机、传动装置等机械设备超负荷及电 气设备过负荷时进行安全高效控制的船舶动力装置全功率管理系统。 本发明的目的通过以下技术方案予以实现。一种船舶动力装置全功率管理系统，其特征在于它包括安装在模拟控制板 内的可编程控制器和物理执行模拟控制板，所述的模拟控制板上的"本地/远程" 转换开关置于"远程"位置，模拟控制板内的可编程控制器与船舶主机、泥泵、 高压冲水泵、侧推器、螺旋桨、主变压器、辅发电机之间通过通讯接口进行通讯 连接，本系统模拟控制板内的可编程控制器与船舶其它系统的可编程控制器之间 的数据交换全通过OPC规范进行，使用OPC规范进行数据交换的优点是1、 容易比较两边通讯，且不容易出错；2、 由于通讯路径即地址已确定，调试期间容易增加新信号； 接受数据较验采用一watchdog信号，因此在接受过程中间不必设独立校验码。所述的"本地/远程"转换开关设置在400V主配电板板上，并且该"本地/ 远程"转换开关置于"远程"位置，从而转换到自动电站模式。模拟控制板内的可编程控制器可以通过网络通讯发送/接收来自系统中其他可编程控制器的信号。当模拟控制板内的可编程控制器检测到400V主配电板失电时，2秒后，将 给辅发电机一个起动信号，辅发电机启动后，相应的开关将自动合闸。为执行和保证400V主配电板各种配电模式之间的转换，主要是通过模拟控 制板内的可编程控制器给出相应开关的闭合和断开信号实现的。为减少其他设备的功率，保证足够的备用功率启动侧推器，当模拟控制板内 的可编程控制器接收到侧推器的起动申请后，该可编程控制器将检测主发电机和 主机的备用功率，只有当主发电机的备用功率不小于1350KW和主机的备用功 率不小于400KW时，侧推器才有起动的可能。当主发电机的备用功率不足时，模拟控制板内的可编程控制器将减少高压冲 水泵的功率，直到上面的条件满足。当主发电机的备用功率充足，主机的备用功率不足时，模拟控制板内的可编 程控制器将要减少推进螺旋桨控制箱的功率，直到条件满足。当主发电机和主机的备用功率满足时，模拟控制板内的可编程控制器将会给出一个起动允许信号给侧推器，如果条件不满足，该可编程控制器将会给侧推器一个起动不可能信号，同时给出一个报警信号给航行控制台。为预防主机过载，当主机的备用功率达到下列条件时，泥泵离合器才能合排a. 泥泵低速合排时，主机的备用功率不小于1400KW;b. 泥泵高速合排时，主机的备用功率不小于2800KW; 当主机的备用功率不足时，模拟控制板内的可编程控制器将减少推进螺旋桨控制箱的功率，直到上面的条件满足；当推进螺旋桨控制箱的功率减少到零，条件还不满足时，模拟控制板内的可 编程控制器将会给一个报警信号给航行控制台；为预防发电机过载，当模拟控制板内的可编程控制器检测到主发电机的功率 大于105%时，该可编程控制器将首先给一个报警信号给航行控制台和推进螺旋 桨控制箱，10秒后，将分三步开始减少主发电机的功率，减少的次序将根据不 同的模式。a. 普通模式，侧推器的功率先减少50%，然后减少高压冲水泵的功率15%， 如果还不足，再减30%b. 挖泥模式，高压冲水泵先减少的功率15%，如果不足再减30%,如果还不足，然后才减少侧推器50% 为预防主变压器过载，当主变压器的负荷大于105%时，5秒后，模拟控制 板内的可编程控制器将给出信号，将下列负荷的主开关断开a. 左主变压器过载，将断开下列负荷的主开关空调风机AC2 空调压缩机C 空调备用压縮机Bb. 右主变压器过载，将断开下列负荷的主开关空调风机AC1 空调压缩机A 空调备用压縮机B本船舶动力装置全功率管理系统对五大负荷设备，主机、泥泵，高压冲水泵， 侧推器，螺旋桨的电功率或机械功率进行统一管理，并且开始设计时，就已把自 动电站的功能整合在这个系统里，能在船舶主机、传动装置等机械设备超负荷及 电气设备过负荷时进行安全高效控制，降低了主机的定货成本和疏浚成本，减少 了柴油机的数量，比较环保，安全系数优，自动化程度高，便于操作。
图1是本船舶动力装置全功率管理系统的结构原理图； MT是主变压器，JP是高压冲水泵，BT是侧推器，DP是泥泵 图2是本船舶动力装置全功率管理系统控制配电板各种模式之间的转换的 原理图；A P是分断开关的编号，SB是右轴带发电机，PS是左轴带发电机，C是 表示开关合闸，O表示开关分闸，X表示不关联图3是13500立方米耙吸挖泥船的船舶动力装置全功率管理系统与船舶其它 系统之间通讯接口连接图；PLC是可编程控制器具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。 图1 3所示是13500立方米"新海虎"耙吸挖泥船中的船舶动力装置全功率管理系统(以下简称PMS)，它不同于一般的功率管理系统，这个系统的设计理 念主要从船舶建造的成本和挖泥船的工作成本考虑的。"新海虎"挖泥船共两台 主机l，每台主机1拖动泥泵2，轴带发电机SB、 PS和螺旋桨5。这条船施工和自 由航行时，辅发电机是不运行的，船上所有的电能都是由轴发供电，在施工时， 如果把船上所有的负荷功率加在一起，远大于主机l的功率，另外挖泥船的五大 负荷设备，主机l、泥泵2，高压冲水泵3，侧推器4，螺旋桨5。通常这些设备刚 启动时，所需要的功率是其额定功率的1 2倍。如果不发明PMS对这五大负荷设 备电率和主机l的机械功率进行统一管理，这条船根本无法施工，易造成主机l 的过载而停机，造成全船停电，对于船舶来说，这将是非常危险的。为此，我们发明了这套PMS，它包括安装在模拟控制板内的可编程控制器和 物理执行模拟控制板，所述的模拟控制板上的"本地/远程"转换开关置于"远 程"位置，模拟控制板内的可编程控制器与船舶主机l、泥泵2、高压冲水泵3、 侧推器4、螺旋桨5、主变压器6、辅发电机之间通过通讯接口进行通讯连接，本 系统模拟控制板内的可编程控制器与船舶其它系统的可编程控制器之间的数据 交换全通过OPC规范进行；所述的"本地/远程"转换开关设置在400V主配电板 板上，并且该"本地/远程"转换开关置于"远程"位置，从而转换到自动电站 模式；模拟控制板内的可编程控制器可以通过网络通讯发送/接收来自系统中其 他可编程控制器的信号；当模拟控制板内的可编程控制器检测到400V主配电板失电时，2秒后，将 给辅发电机一个起动信号，辅发电机启动后，相应的开关将自动合闸；为执行和保证400V主配电板各种配电模式之间的转换，主要是通过模拟控 制板内的可编程控制器给出相应开关的闭合和断开信号实现的。为减少其他设备的功率，保证足够的备用功率启动侧推器4，当模拟控制板 内的可编程控制器接收到侧推器4的起动申请后，该可编程控制器将检测主发电 机和主机1的备用功率，只有当主发电机的备用功率不小于1350KW和主机1 的备用功率不小于400KW时，侧推器4才有起动的可能；当主发电机的备用功 率不足时，模拟控制板内的可编程控制器将减少高压冲水泵3的功率，直到上面 的条件满足；当主发电机的备用功率充足，主机l的备用功率不足时，模拟控制 板内的可编程控制器将要减少螺旋桨控制箱的功率，直到条件满足；当主发电机和主机1的备用功率满足时，模拟控制板内的可编程控制器将会给出一个起动允 许信号给侧推器4，如果条件不满足，该可编程控制器将会给侧推器4一个起动不可能信号，同时给出一个报警信号给航行控制台；为预防主机1过载，当主机1的备用功率达到下列条件时，泥泵离合器才能 合排a. 泥泵2低速合排时，主机1的备用功率不小于1400KW;b. 泥泵2高速合排时，主机l的备用功率不小于2800KW;当主机1的备用功率不足时，模拟控制板内的可编程控制器将减少螺旋桨控 制箱的功率，直到上面的条件满足；当螺旋桨控制箱的功率减少到零，条件还不 满足时，模拟控制板内的可编程控制器将会给一个报警信号给航行控制台；为预防发电机过载，当模拟控制板内的可编程控制器检测到主发电机的功率 大于105%时，该可编程控制器将首先给一个报警信号给航行控制台和推进螺旋 桨控制箱，10秒后，将分三步开始减少主发电机的功率，减少的次序将根据不 同的模式。a. 普通模式，侧推器4的功率先减少50%，然后减少高压冲水泵3的功率 15%，如果还不足，再减30%;b. 挖泥模式，高压冲水泵3先减少的功率15%，如果不足再减30%，如果 还不足，然后才减少侧推器50%;为预防主变压器6过载，当主变压器6的负荷大于105%时，5秒后，模拟 控制板内的可编程控制器将给出信号，将下列负荷的主开关断开a. 左主变压器6过载，将断开下列负荷的主开关空调风机空调压缩机空调备用压縮机b. 右主变压器6过载，将断开下列负荷的主开关空调风机空调压縮机空调备用压縮机本发明并不限于以上实施例，只要是本说明书中提及的方案或是简单等效替 换的方案均是可以实施的。
权利要求
1、船舶动力装置全功率管理系统，其特征在于它包括安装在模拟控制板内的可编程控制器和物理执行模拟控制板，所述的模拟控制板上的“本地/远程”转换开关置于“远程”位置，模拟控制板内的可编程控制器与船舶主机、泥泵、高压冲水泵、侧推器、螺旋桨、主变压器、辅发电机之间通过通讯接口进行通讯连接，本系统模拟控制板内的可编程控制器与船舶其它系统的可编程控制器之间的数据交换全通过OPC规范进行。
2、 根据权利要求l所述的船舶动力装置全功率管理系统，其特征在于:所述的"本 地/远程"转换开关设置在400V主配电板板上，并且该"本地/远程"转换开关置于"远程"位置。
3、 根据权利要求1或2所述的船舶动力装置全功率管理系统，其特征在于模拟 控制板内的可编程控制器通过网络通讯发送/接收来自系统中其他可编程控 制器的信号。
4、 根据权利要求3所述的船舶动力装置全功率管理系统，其特征在于当模拟控 制板内的可编程控制器检测到400V主配电板失电时，2秒后，将给辅发电机 一个起动信号，辅发电机启动后，相应的开关将自动合闸。
5、 根据权利要求3所述的船舶动力装置全功率管理系统，其特征在于400V主 配电板各种配电模式之间的转换是通过模拟控制板内的可编程控制器给出相 应开关的闭合和断开信号实现的。
6、 根据权利要求3所述的船舶动力装置全功率管理系统，其特征在于当模拟控 制板内的可编程控制器接收到侧推器的起动申请后，该可编程控制器将检测 主发电机和主机的备用功率，只有当主发电机的备用功率不小于1350KW和 主机的备用功率不小于400KW时，侧推器才有起动的可能；当主发电机的备 用功率不足时，模拟控制板内的可编程控制器将减少高压冲水泵的功率，直 到主发电机的备用功率不小于1350KW和主机的备用功率不小于400KW;当 主发电机的备用功率充足，主机的备用功率不足时，模拟控制板内的可编程 控制器将要减少推进螺旋桨控制箱的功率，直到主发电机的备用功率不小于 1350KW和主机的备用功率不小于400KW;当主发电机和主机的备用功率满 足时，模拟控制板内的可编程控制器将会给出一个起动允许信号给侧推器， 如果条件不满足，该可编程控制器将会给侧推器一个起动不可能信号，同时给出 一个报警信号给航行控制台。
7、 根据权利要求3所述的船舶动力装置全功率管理系统，其特征在于当主机的 备用功率达到下列条件时，泥泵离合器才能合排a. 泥泵低速合排时，主机的备用功率不小于1400KW;b. 泥泵高速合排时，主机的备用功率不小于2800KW; 当主机的备用功率不足时，模拟控制板内的可编程控制器将减少螺旋桨控制箱的功率，直到上面的条件满足；当螺旋桨控制箱的功率减少到零，条件还不满足时，模拟控制板内的可编程 控制器将会给一个报警信号给航行控制台。
8、 根据权利要求3所述的船舶动力装置全功率管理系统，其特征在于当模拟控制板内的可编程控制器检测到主发电机的功率大于105%时，该可编程控制器 将首先给一个报警信号给航行控制台和推进螺旋桨控制箱，10秒后，将分三步开始减少主发电机的功率，减少的次序将根据不同的模式a. 普通模式，侧推器的功率先减少50%，然后减少高压冲水泵的功率15%，如果还不足，再减30%;b. 挖泥模式，高压冲水泵先减少的功率15%，如果不足再减30%，如果还 不足，然后才减少侧推器50% 。
9、 根据权利要求3所述的船舶动力装置全功率管理系统，其特征在于当主变 压器的负荷大于105%时，5秒后，模拟控制板内的可编程控制器将给出信号，将下列负荷的主开关断开a. 左主变压器过载，将断开下列负荷的主开关空调风机空调压縮机空调备用压縮机b. 右主变压器过载，将断开下列负荷的主开关空调风机空调压縮机空调备用压縮机。
全文摘要
本发明涉及一种船舶动力装置全功率管理系统，它包括安装在模拟控制板内的可编程控制器和物理执行模拟控制板，所述的模拟控制板上的“本地/远程”转换开关置于“远程”位置，模拟控制板内的可编程控制器与船舶主机、泥泵、高压冲水泵、侧推器、螺旋桨、主变压器、辅发电机之间通过通讯接口进行通讯连接，本系统模拟控制板内的可编程控制器与船舶其它系统的可编程控制器之间的数据交换全通过OPC规范进行。本系统降低了主机的定货成本和疏浚成本，减少了柴油机的数量，比较环保，安全系数优，自动化程度高，便于操作。
文档编号G05B19/418GK101216708SQ20071003286
公开日2008年7月9日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者何可军, 候晓明, 冯钰麟, 雷 张, 忠 李, 章志新, 陈德林, 龙红刚 申请人:广州文冲船厂有限责任公司;中交上海航道局有限公司;中港疏浚股份有限公司