GBT 22190-2008 船舶电气设备 专辑 电力推进系统.pdf

I C s4 7 0 2 0 6 0 U6 0 园亘 中华人民共和国国家标准 G B T2 219 0 - - 2 0 0 8 I E C6 0 0 9 2 5 01 ：19 8 4 船舶电气设备 专辑电力推进系统 E l e c t r i c a li n s t a l l a t i o n si ns h i p s S p e c i a lf e a t u r e s - - E l e c t r i cp r o p u l s i o np l a n t ( I E C6 0 0 9 2 5 0 1 ：1 9 8 4 ，E l e c t r i c a li n s t a l l a t i o n si ns h i p s P a r t 5 0 1 ：S p e c i a lf e a t u r e s - - E l e c t r i cp r o p u l s i o np l a n t ，I D T ) 2 0 0 8 - 0 7 - 1 6 发布 2 0 0 9 0 4 01 实施 宰瞀粥紫黼警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会仪1 ” 版) 。 刖吾 G B T2 2 1 9 0 - - 2 0 0 8 1 E C6 0 0 9 2 - 5 0 1 ：1 9 8 4 本标准等同采用I E C6 0 0 9 2 5 0 1 ：19 8 4 船舶电气设备第5 0 1 部分：专辑 电力推进系统( 英文 本标准等同翻译I E C6 0 0 9 2 5 0 1 ：1 9 8 4 。 为了便于使用，本标准做了下列编辑性修改： “本国际标准”一词改为“本标准”； 用小数点“”代替作为小数点的逗号“，”； 删除国际标准的前言、引言； 表述方式按照G B T1 12 0 0 0 的规定做了修改。 本标准由中国船舶工业集团公司提出。 本标准由全国海洋船标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中国船舶工业综合技术经济研究院。 本标准主要起草人：李大屹、严苹。 1 范围 G B T2 2 1 9 0 - - 2 0 0 8 I E C6 0 0 9 2 5 0 1 ：1 9 8 4 船舶电气设备 专辑电力推进系统 本标准适用于电力推进机械和装置，且涉及下列设备的技术条件、安装和试验： 推进电动机； 推进发电机及其原动机； 电磁离合器； 一相关联的半导体变流器； 励磁系统； 监控、测量仪表、保护设备和系统； 接线和电缆。 本标准不适用于作为辅助操舵装置的艏侧推器和艉侧推器、所有的辅助发电机组以及由蓄电池供 电的推进机械和设备。 注；除非本标准中另有规定，否则 E C6 0 0 9 2 船舶电气设备中其他条款的规定，也适用于电力推进装置。适用于 电力系统的规定也适用于直接接到主电力推进系统的用电设备，这些用电设备的功能可能影响船舶推进或运 动性的其他用电设备。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 2 1 推进枕械( 电力) p r o p u l s i o nm a c h i n e ( e l e c t r i c ) 通常用于提供推进动力的旋转机械。 2 2 半导体变流器s e m i c o n d u c t o rc o n v e r t o r 采用半导体元件将电能从一种状态变换到另一种状态的静态装置。 2 3 电磁离合器e l e c t r i c a lc o u p l i n g 借助于一个旋转部件上的磁极所产生的磁场与另一个旋转部件中的感应电流的相互作用来传递转 矩的离合器。 此磁场可由直流励磁、永久磁铁励磁或交流励磁产生。此感应电流可以在鼠笼转子或绝缘绕组中 流通或可以以涡流形式出现。 注：利用绕线式二次绕组或鼠笼式绕组的离合器就是通常所说的滑差或电磁离合器，利用涡流效应的离合器就是 通常所说的涡流离合器。 3 转矩和临界转速 3 1 推进电动机供机动用的标称转矩应能使以最大航速航行的船舶在一定的时间内停止或倒退，该时 间由造船厂和电力推进设备制造厂根据提供给该电气系统制造厂的在机动期间螺旋桨的估算转矩一转 速特性图和其他必需的船舶特性所确定。 注：本条要求必须由承制方和订购方协商达成。 1 G B T2 219 0 - - 2 0 0 8 I E C6 0 0 9 2 - 5 01 ：19 8 4 3 2 在交流推进系统中应根据提供的有关螺旋桨和船舶特性的资料确定足够的转矩裕度，以防止在恶 劣气候和多螺旋桨船舶回转时推进电动机失步。 3 3 为了防止过大的扭转应力和振幅过大的扭转振动，应充分考虑整个推进系统的质量和弹性系数与 该系统电气性能的协调。 3 4 整个系统可包括原动机、发电机、变流器、励磁机、电动机、滑差离合器、齿轮装置、轴系和推进器。 上述设备制造厂应将全部必要资料提供给有关各方。 4 润滑 在从最低航速增速前进或后退的所有正常航速时，推进电动机、齿轮装置和轴系的轴承均应得到有 效的润滑。 在所有可预计的油温条件下，无论是否对电动机供电或是否由于螺旋桨引起缓慢转动，轴和轴承不 应被缓慢转动所损坏。 5 对原动机的一般规定 5 1 任何类型的原动机均应装设调速器，当负载从满载变到空载时，调速器能使原动机保持预置的稳 定转速，其转速变化不大于满载额定转速的5 。 当螺旋桨的转速控制要求原动机转速变化，则调速器应设有机旁手控和遥控装置。 在发电机并联运行时，所有的调速系统应使原动机在全部运行转速范围内保持稳定运行。 5 2 原动机额定功率连同它的过载能力和增载能力，应供给当电气设备由于船舶处于机动状态以及海 况和气候条件变化而使其运行工况瞬时变化时所需的足够功率。 注：装有废气涡轮增压器的柴油机对上述事项应特别注意。 5 3 当螺旋桨从全速前进到螺旋桨全速后退而船舶仍在全速前进时，原动机应能吸收一定数量的再生 功率，而不会因超速跳闸。 超速跳闸装置应根据有关主管机关的规定与电气设备制造厂和机械制造厂所确定的吸收再生功率 的总量来整定。 对于机械和电气旋转机械，可以用外加模拟电阻、动力制动电阻或镇流耗电装置的方法吸收过量的 再生能量并使推进电动机减速。 或再生功率的大小可以通过控制系统的作用来限制。 注：本条要求必须由承制方和订购方协商达成。 6 机械和设备的温度和通风 6 1 当发电机、电动机或滑差离合器装有整体风扇( 见I E C6 0 0 3 4 6 旋转电机第6 篇：旋转电机的冷 却方法) ，且以低于额定转速的转速，在满载转矩、满载电流、满载励磁等情况下运行时，不得超过 I E C6 0 0 9 2 3 0 1 船舶电气设备第3 0 1 篇：设备发电机和电动机中表A 1 的温度限值。 6 2 如电机装有强迫通风装置、通风管道或空气过滤器，则其冷却空气温度应借助于易于在电机外部 直接读数的温度计和由合适的温度传感器引发的远距离的声响报警器来加以连续监视。 对于用热交换器的封闭循环冷却的电机，应检测其一次和二次冷却剂温度。 另一种方法是，可用绕组温度的监视和报警来代替冷却剂的报警。 应考虑有必要设置检测电机外壳中冷却剂泄漏的设备并使相关报警器报警。 6 3 如果半导体变流器装有强迫通风，则其冷却系统应装检测装置。 冷却系统发生故障时，应能发出报警或自动减小电流。报警信号可由冷却剂、风机电源或二极管和 晶闸管的温度触发。 2 G B T2 2 1 9 0 - - 2 0 0 8 I E C6 0 0 9 2 5 0 1 ：1 9 8 4 6 4 所有额定功率在5 0 0k W 以上的交流电机的定子绕组和直流电机的换向极绕组应装有温度传 感器。 7 现场修理的可达性和工具 7 1 为了检查和修理，应采取措施以便能接近定子和转子线圈以及拆卸和调换磁场线圈。 7 2 应配置支承轴用的工具，以便检查和拆卸轴承。 7 3 应留有适当的通道以修整换向器和滑环的表面以及更新和研磨炭刷。 7 4 滑差离合器应设计成允许作为一个部件整体拆卸而不需主动轴和从动轴的轴向位移，并且不用拆 卸磁极。 8 防潮和防凝水 即使推进电机在相当长的时期内不运行，也应在推进电机和变流器内采取有效措施( 例如：用空间 加热器) 来防止积聚潮气和冷凝水。 9 突然短路 9 1交流电机应能承受在额定工况下其接线端子处的突然短路而不会损坏。 1 0 直流推进电动机的超速 直流推进电动机的转子应能承受按超过保护装置的特性曲线在其正常运行整定点上所能达到的极 限值的超速。 1 1 励磁机组 1 1 1 励磁机组能达到的电流和电压及其供电，应与在机动和包括短路在内的过电流期间所需要的输 出相适应。 为此应注意旋转机组的轴和联轴节的强度及其驱动机的功率。 1 2 半导体变流器的设计数据 1 2 1 下列反复性的峰值电压的限值用作确定半导体元件的基准： 当接一供螺旋桨驱动专用的电源时：u R M 一1 5U r ； 当接通用电源时：u R M 一1 8U r 。 U P 为半导体变流器输入额定电压的峰值。 如果变流器的半导体元件串联，则上述值应增大l o ，且应确保电压均匀分配。 1 2 2 半导体变流器电流应能承受3 1 所提及的在航行期间系统所经受的瞬态过电流，并应采取以下 措施： 在变流器元件并联连接时，应确保电流均匀分配； 在风扇发生故障时，强制通风的变流器应能降低功率运行。 如果几个元件并联运行，并且每个并联支路均装有独立风扇，则只需断开通风失效的故障支路。 1 2 3 在应用半导体变流器时，如必需，应采取措施来限制其对系统和其他半导体变流器的干扰影响。 应注意： 一一若干变流器连到同一母线系统时。 换向电抗，如其值偏小，可能导致电压畸变，从而对系统的其他用电设备产生不良影响。 系统超瞬态电抗和变流器换向电抗问的关系。不适当的匹配可能导致电压谐波，从而引起其 他用电设备过热。 3 G B T2 2 1 9 0 - - 2 0 0 8 I E C6 0 0 9 2 - 5 0 1 ：1 9 8 4 变流器对直流电机换向的任何不利影响。 在再生方式中，逆变器运行时可能产生的压降的任何不利影响。 高频噪声的干扰。 当无功电流补偿采用滤波器电路和电容器时，应注意： 频率变化对系统电压有效值和峰值的任何不利影响； 对发电机电压调整的任何不利影响。 1 2 4 应对变流器提供下列保护： 应采用适当的设备来限制与变流器相连的供电系统出现的过电压，以防损坏半导体元件，并应 对保护这些设备的熔断器加以监视。 应采用适当的控制装置来保护半导体元件的电流在正常运行期间不超过其允许值。 应采用特别适配的熔断器来限制短路电流，并应对这些半导体的保护熔断器加以监视。在熔 断器熔断的情况下，变流器相应部分应退出运行。 滤波器电路中的熔断器应加以监视。 注：在保护设计中应考虑到过大的电流脉冲。 1 3 操纵控制器的位置 1 3 1 主推进系统的操纵控制器可以布置在任何方便的地方。 如果控制器布置在机舱外面，则应在推进装置附近设置控制器，能同时从机舱或控制室进行控制。 1 4 操纵控制器的操作 可以采用手动操作或辅助动力操作，也可以采用两者联合操作。 手动操作时，所有的操作开关、磁场调整器和控制器，均应不需要过分用力就能进行操纵。 如果动力辅助控制系统( 如：电动的、气动的或液压的) 的动力源发生故障，则应能在短时间内恢复 控制。 当在机舱外设有两个或两个以上控制台时，应配置选择开关或其他设施以便将操纵控制转移到指 定的控制台。在选择开关和每个控制台上均应配置能指明哪一控制台正在控制的指示设备。不允许从 几个控制台同时控制。 只有当正在控制的控制台与指定的接受控制台两者的操控杆处于相同位置，或当正在控制的控制 台收到了指定的接受控制台发出的接受信号时，才能改变控制台。对于操纵杆以电或机械方式相互连 接并使各操纵杆同步调整到相同位置的系统，则不需要满足此要求。 控制设备应设计成当机舱外的设备损坏时，总可以由机舱或机舱控制室的操纵控制台进行控制。 建议当所用的辅动力发生故障时，应不会导致推进轴动力中断，但应以报警予以指示。 1 5 控制设备的联锁 所有用于操纵原动机、整定开关、接触器和磁场开关等的控制设备均应联锁，以防误操作。 1 6 结构 1 6 1 电力推进装置部件间以及与外部连接电缆的导体，除用于计算机、巡回检测装置或其他所需电流 很小的自动化设备的电缆和互连接线外，均应为不少于7 股的绞线，导体截面积不应小于1 5m m 2 。 所有电缆的机械强度和绝缘性能应足以完成其预定的任务，并绝对不应危及船舶的安全。 1 6 2 主控制设备的内部接线，包括配电板的接线，其绝缘应具有滞燃性质。 4 G B T2 2 1 9 0 - - 2 0 0 8 I E C6 0 0 9 2 5 0 111 9 8 4 1 7 电路和部件 1 7 1 对同一推进轴有两台或两台以上推进发电机、两台或两台以上半导体变流器或两台或两台以上 推进电动机的电力推进系统，均应布置成任一台设备都能退出运行，并能在电气上予以隔离。 1 7 2 若推进系统仅包括一台发电机和一台电动机并且不联接到其他推进系统，则每台电机均应设置 一台以上励磁机组。但是，对于自励发电机或对任何附加的励磁机组可为全船共用的多螺旋桨推进船 舶，并不需要为每台电机设一台以上励磁机组。 1 7 3 每台励磁机组均应由一独立的馈线供电。 ；t 7 4 磁场电路应配备能抑制当磁场开关时电压上升的设备。 1 7 5 对于发电机一电动机系统，发电机与电动机励磁应设计成当电动机励磁电路被开关或接触器断开 时，发电机励磁电路应同对断开或发电机电压立即降到o 。 在两台或两台以上独立控制的电动机并联运行于同一台或数台发电机的恒压系统中，当励磁电路 被开关或接触器断开时，其电枢的电路开关也应断开。 当采用半导体励磁装置，且当必须用二极管或晶闸管来保护磁场线圈以防瞬态过电压或当把它们 用作自由飞轮二极管时，半导体熔断器的布置应防止励磁电路断开。 若熔断器用于保护励磁电路，则在它们熔断时一定不应断开磁场放电电阻回路。 1 7 6 若船舶日用发电机也用于电力推进而不是用来增大推进功率，则作为推进电路组成的一部分，其 也应符合本标准的要求。 1 7 7 应对带有反馈控制的调节系统予以特别考虑，以确保其具有高可靠性。 1 7 8 控制信号的故障不应引起螺旋桨转速的过分增加。 控制台和控制设备中的参照值发送器，应设计成在期望值发送器或在控制台与推进系统之间电缆 的任何故障时，均不应引起螺旋桨转速明显增加。 1 7 9 只有当指定的操纵杆处于零位以及推进系统处于准备运行的状态时，才能开启推进系统的控制。 1 7 1 0 每个控制台应有一个独立于操纵杆之外的供紧急停车用的紧急停车装置。 1 8 保护 f 8 1 在主电路中有过电流保护装置，则其应整定得足够高，以使它们不可能因船舶航行或在恶劣海况 中或在漂浮的碎冰块中正常运行所引起的过电流而动作。 1 8 2 对诸如在轻载或螺旋桨滑脱时，有可能产生推进电动机过度超速的直流推进系统，应设置适当的 超速保护装置。 1 8 3 当数台独立驱动的直流发电机在电气上串联连接时，则应设置防止其在原动机的驱动功率中断 时发电机反转的装置。 1 8 4 在励磁电路中不应设置会引起励磁电路断开的过载保护装置。 1 8 5 应设置能选择性断开或迅速降低发电机和电动机磁通的装置，以确保过电流值不至达到会损坏 电气装置的数值。 1 8 6 主推进电路应装设对地漏电检测装置，当发生接地故障时，应使报警器动作，当此接地故障电流 易于引起损坏时，还应设置断开装置。 1 8 7 推进电机的励磁电路应装设对地漏电检测装置，但对无刷励磁系统的电路和电机额定功率不超 过5 0 0k w 的电路可免除。 1 8 8 在设计直流电机及其保护系统时，应考虑在短路情况下将损坏减至最小所必须的措施。 1 8 9 半导体变流器中的半导体元件应以熔断器对其进行保护。 1 8 1 0 若螺旋桨有可能堵转( 譬如在破冰工况) ，则应采取防止推进装置损坏的保护措施。 5 G B T2 2 1 9 0 - - 2 0 0 8 I E C6 0 0 9 2 - 5 0 1 ：1 9 8 4 1 9 测量仪表 1 9 1 除I E C6 0 0 9 2 3 0 2 船舶电气设备第3 0 2 篇：设备开关设备和控制设备组合装置中所要求的 测量仪表外，在主控制装置或其他适当的位置上，还应至少设置和安装下列测量仪表。 注：应注意再生功率对功率表和电流表的影响，因为这些值可能超过I E C6 0 0 9 2 3 0 2 中所设定的值。 1 9 I 1 交流推进系统 对每台推进发电机应装有： 一只电流表； 一只电压表； 一只功率表； 一只转速表或频率表。 注：当半导体变流器的额定功率是发电机额定功率的重要组成部分时，发电机电压应显示其电压的算术平均值。 或者，对多台发电机组成的系统，可采用由开关转换的电压表和频率表。 若发电机拟并联运行，在还需要装有功率因数表或无功功率表或磁场电流表。 额定功率在5 0 0k W 以上的交流推进发电机，应装有： 一一只能直接读出定子绕组温度的温度指示器。 对从主电力系统馈电的推进电动机： 每台电动机应装有一只主电流表； 每台同步电动机应装有一只磁场电流表。 对额定功率在5 0 0k W 以上的推进电动机应装有： 一一只能直接读出电动机绕组温度的温度指示器。 对每一推进器轴应装有： 一只转速指示器。 对半导体变流器： 应在每一桥臂连接处装有一只电流表。 1 9 1 2 直流推进系统 对每台推进发电机应装有： 一