一种船舶轴带发电机控制方法与流程

本发明涉及船舶发电领域内的船舶轴带发电机控制方法。

背景技术：

1、船舶轴带发电机系统简称轴发系统或轴机系统，是由船舶主机驱动轴带发电机，利用主机富裕功率达到节能的目的。采用主机轴带发电，早在直流电制时代各国在中小型船舶上就已应用。随着电力电子技术的发展，轴带发电装置作为节约运行费用及改善机舱管理运行条件的有效手段，以其特有的优越性引起了各国造船界和航运界的重视。但是船舶在靠岸停泊时，主机停机，因此轴带发电机也不能使用，另行需要一个主发电机进行供电，而且当船舶正常行驶过程中，轴带发电机无法满足负载时，也需要和主发电机进行并网供电。但是现有技术中，轴带发电机的启动和停机以及与主发电机之间的并网分合闸控制顺序不合理，并且缺乏有效的功率管理。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种船舶轴带发电机控制方法，合理进行轴带发电机的启动和停机以及与主发电机之间的并网分合闸控，并且有效进行功率管理。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种船舶轴带发电机控制方法，包括如下内容

3、1，手动模式下的控制方法；

4、轴带发电机的调速器gov和电压调节器avr不动作，进行手动调速输入、手动调速输出和手动调压输入、手动调压输出；

5、2，半自动模式下的控制方法；

6、3，自动模式下的控制方法；

7、4，功率管理方法。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过选择不同模式实现正常的开机启动和停机关闭，还能够在安全可靠地实现与主发电机的并网分合闸控制以及负载转移，有效进行功率管理。

9、作为本发明的进一步改进，半自动模式下的控制方法包括以下内容，

10、半自动模式下启动发电机组：

11、a) 按下启动按钮，控制系统首先判断轴带发电机磁阀合排反馈状态，如果未检测到轴带发电机电磁阀状态，轴带发电机电磁阀合排输出，等待轴带发电机电磁阀合排反馈状态有效；

12、b) 检测到轴带发电机电磁阀合排反馈信号后，控制系统输出开机命令，控制系统进入“启动输出”延时，在此延时期间轴带发电机启动继电器输出；

13、c) 启动输出延时结束后进入“启动等待”延时，在启动等待延时结束后，达到启动成功条件后进入“带载稳定”延时，在带载稳定延时结束后，控制系统进入“正常运行”状态；

14、d) 轴带发电机在 “正常运行”状态，可按下合闸按键，系统自动同步并合闸；

15、e) 如果是负载接收模式，合闸时会判断轴带发电机功率是否满足接收负载所有功率，如果不能满足，控制系统发出报警，停止合闸操作；如果满足要求，轴带发电机接收所有负载后船舶主机进行分闸停机；如果是固定功率模式，控制系统同步合闸，按照固定的功率和主发电机并网运行。

16、这样系统转到半自动模式，在半自动模式下控制系统不会自动启动任何控制时序，全部由外来信号触发其执行流程，所有可用的发电机可以通过前部面板上控制按钮来操作发电机起动、同步合闸。

17、作为本发明的进一步改进，半自动模式下启动发电机组的故障处理包括以下内容，

18、a) 启动输出延时结束后进入“启动等待”延时，在启动等待延时结束后如果控制系统采集的发电电压和发电频率达不到启动成功电压和频率的设置值，控制系统发出“启动失败”闭锁报警；

19、b) 启动等待延时过程中达到启动成功条件后进入“带载稳定”延时，在带载稳定延时结束后，如果控制系统的发电电压和发电频率达不到带载电压和频率的设置值，控制系统发出“频率电压故障”闭锁报警并停机；

20、c) 在控制系统正常运行状态时如果没有合闸，电压或者频率突然又不满足带载的条件，这时控制系统开始进入“瞬态故障”延时，如延时结束后发电电压或者频率还不能满足带载条件控制系统发出“频率电压故障”闭锁报警并停机；

21、 d) 如果有跳闸或停机报警，则控制系统跳闸或停机且报警页显示跳闸或停机报警信息。

22、这样在启动过程中按照设定的条件顺序依次对启动的不同阶段进行检测，一旦出现对应的故障就闭锁报警并停机，从而避免造成损坏，还能准确知晓故障原因，以便进行检修恢复。

23、作为本发明的进一步改进，半自动模式停机控制方法包括以下内容：

24、a) 合闸状态按下分闸按钮，控制系统调度主发电机开机，判断主发电机功率是否满足接收轴带发电机所有功率，如果不能满足，控制系统发出报警，停止分闸操作，如果满足要求，轴带发电机先软卸载转移负荷后分闸停机；

25、b) 分闸过后或者分闸状态下按下停机按钮，系统进入“停机输出”延时，在此期间轴带发电机停机继电器输出；

26、c) 停机输出延时结束后，控制系统进入“停机等待”延时，停机等待延时过程中，如果发电电压和频率信号消失控制系统认为轴带发电机停机进入待机状态，如果停机等待延时结束后，依然有发电电压或频率信号进入“停机失败”；

27、d) 在停机失败状态下，如果检测到发电电压或频率信号消失，控制系统认为轴带发电机停机完毕进入“待机”状态。

28、这样在停机过程中按照设定的条件顺序依次对启动的不同阶段进行检测，出现对应的故障则报警并停止分闸或者停机，从而避免造成损坏，还能准确知晓故障原因，以便进行检修恢复。

29、作为本发明的进一步改进，自动模式下的控制方法包括以下内容，

30、按下控制系统中的自动按键或通过自动模式切换开关，控制系统进入自动模式；其中自动模式和半自动模式开机、停机、合闸、分闸序列一样；

31、当主发电机带载时，轴带发电机带载输入有效时，轴带发电机自动开机合闸，主发电机自动卸载停机；

32、轴带发电机带载时，主发电机带载输入有效时，主发电机自动开机合闸，轴带发电机自动卸载停机；

33、固定功率模式时，轴带发电机带载输入有效时，轴带发电机自动开机合闸和主发电机并网运行；

34、负载均分模式时，轴带发电机带载输入有效时，轴带发电机自动开机合闸和主发电机并网运行。

35、这样可以全自动进行不同情况下的卸载停机，并且实现固定功率模式和负载均分模两种模式下的自动开机和并网运行。

36、作为本发明的进一步改进，功率管理方法包括以下内容，

37、4.1，负荷均分；

38、4.2，固定功率输出；

39、4.3，同步；

40、4.4 重载问询。

41、这样可以合理提供每台发电机的功率，根据实际需求选择负荷均分或者固定功率输出两种功率管理模式，并且在能够实现动态同步快速合闸，并在重载问询时，系统将在母排上保留好该重载所要求的容量，直到系统预测重载起动后母排上的剩余容量满足要求。

42、作为本发明的进一步改进，负荷均分包括以下内容，

43、在自动模式和半自动模式下负荷均分都起作用，包括以下两种情况，

44、a) 有功均分：在母排上每一台轴带发电机和主发电机的有功功率，是通过gov模拟量或继电器输出调节来实现有功功率的实时均分；

45、b) 无功均分：在母排上每一台轴带发电机和主发电机的无功功率，是通过avr模拟量或继电器输出调节来实现无功功率的实时均分。

46、作为本发明的进一步改进，固定功率输出包括以下内容，

47、每台发电机控制单元都可以选择以固定功率模式运行，可以通过开关量输入或者控制器参数设置来实现；

48、选择在固定功率模式下工作的控制单元会被自动设置为半自动模式，每条独立母排上只允许一台发电机在此模式下工作；

49、固定功率模式可设置固定输出有功功率值和无功功率值，也可设置功率因数值；

50、当该发电机主开关闭合，发电机功率会增加至设定输出的功率值。

51、作为本发明的进一步改进，同步包括以下内容，

52、采用动态同步方式因为它合闸速度较快，0.1hz的滑动差频，10秒钟就可以同步一次，并且合闸后立即分担负载；

53、动态同步是待同步的发电机组以与母排上的发电机组不同的转速运行。 转速差称为：滑动频率；同步中的机组以正频差运行，这表示待同步发电机比母排上的发电机频率高，是为了避免同步后该发电机出现逆功的情况；

54、同步的目的是为了减少两个旋转系统间的相角差。；这里的两个系统是指发电机的三相系统和母排的三相系统。

55、动态同步需设置同步电压差、同步频率差和同步相位角差，在发电和母排之间检测到这三项参数在设置的范围内时，同步完成开始合闸。

56、作为本发明的进一步改进，重载问询包括以下内容，

57、4.4.1，重载请求

58、大负荷设备要起动时需先发送一个重载请求信号，控制系统只处理开关量请求信号且请求值只能够是额定负荷值，每一路重载请求信号都可以设置一个对应的询问功率值和额定功率值；

59、4.4.2，重载应答

60、机组在运行过程中如有重载请求信号，控制系统根据请求的重载功率值自动计算现有机组功率是否满足请求功率，如果不满足则起动相应数量的备用机组，如果满足并且重载稳定延时后发出重载应答信号，重载应答输出延时结束后，如果重载反馈无效系统只为重载包括重载额定功率，重载反馈有效后控制器将不再预留任何功率；

61、4.4.3，重载允许

62、机组在运行过程中如有重载请求信号，控制系统根据请求的重载功率值自动计算现有机组功率是否满足请求功率，如果不满足则起动相应数量的备用机组，如果满足并且重载稳定延时后发出重载允许信号，这个信号是可变化的，如果当前母排功率不够，那么重载允许信号就不输出。

63、4.4.4，重载反馈

64、重载反馈根据重载类型可以分为开关量信号和模拟信号，请求的重载正常起动后向控制器发出重载反馈信号，如果是固定功率重载，控制系统接收到开关量反馈信号后控制系统将不再给重载预留任何功率；如果是可变功率重载，控制器接收到模拟反馈信号>=2%重载额定功率时，认为重载已经起动，系统为重载保留重载额定剩余功率，即重载额定功率-重载当前功率；

65、4.4.5，非重要负载脱扣

66、过功率时可脱扣一些非重要负载来实现自我保护的功能，控制系统可处理3个非重要负载nel，脱离优先级为非重要负载1>2>3，当有功功率或电流大于设置的非重要负载脱扣值时，控制系统经过延时后脱扣相应的非重要负载，并发出报警信号；非重要负载脱扣需要报警应答后才能重新投入使用。