51 000 DWT散货船电力监控系统设计.pdf

第l期 总第118期 船舶设计通讯N0 l Ser iaIN 0 118 2008年6月JO U R NA LO FSH IPD ES l CNJune2008 51000D W T散 货 船 电 力 监 控 系 统 设 计 沈兰萍 摘要 简要介绍可对5万吨级散货船的主机和可调桨进行遥控的监测控制系统 该系统可在任一控制站控制主 推进装置运行 柴油发电机和轴带发电机短时并车以实现不断电换车 负荷自动转移 自动分配 本船的自动化系 统将主机 发电机 机舱报警 阀门遥控 液位遥测 机舱风机 货舱风机 机舱泵浦 电站管理和在港船舶自动监测全 部采用计算机网络控制 关键词 船舶电站 负荷分配 自动化监控 中图分类号 U665 12 文献标识码 A 文章编号 100l 一4624 2008 Ol一00160一04 M onit ori ngSystemD esi gn ofPow erPl antf or51000D W TV essel Shen Lanpi ng A搬髓ct 鸭is paper eny i ntr oducedthe m onit 丽ng姐d control syst em for 50000D W rVessel ne m ai n propul si 吼devi ce coul dbecontr oll edi n any contr olstat i inE R t hedi esel generat or柚dsh出generator w er e m nni ngparaU el forashortwhi l e 鹊t orealizeautom ati cl oadt 砌sfbrri nganddis喇but i on Them ai ndi esel engine el ectri c gener ati ngengineS engi ne rcH Dmautom at ion syst em vaJve rem ot econt rol syst e l l eV el rem ot em e酗ure system E Rfans cargohol dfans E Rpum ps pow er m anagem entsystemand theautom ati cm oni tor i ngsystemin ponshi p ofthevesselw er eal lcont m l l ed bycom put er net w or k syst em K eywords pow erplant l oaddis晡but i on autom at icm oni t or ingsystem 一 U 刖舌 5l000D W T散货船是浙江造船有限公司为希 腊W E M U N ESS A 公司制造的 由上海船舶研究 设计院结合近年来对散货船的新要求而进行设计 入ABS船级 本船为单螺旋桨 中速柴油机驱动的 灵便型散货船 设5个货舱 首部装有侧推器 货舱 内除可装运谷物 煤 铁矿石 钢卷筒等普通散货外 还根据船东的要求 货舱可分别装运卜9类危险品 和2 9类危险品 上甲板上可装运集装箱 驾驶室 设备配置满足1人桥楼的要求 同时满足美国船级 社 A BS 附加入级符号PO RT对在港船舶自动控制 和监测系统的要求 全船的设计和设备的配置符合 船级规范 相关的自动化设计保证了航行和操作的 安全性 本船电力监控内容主要包括 1 主机控制系统 2 电站管理分配系统 3 机舱辅助设备监控系统 4 其它辅助设备的监控系统 各系统的设计既要充分考虑实船的特殊性 又 要充分利用设备功能 最大限度地满足船东的需求 收稿日期 2008 5一12 作者简介 沈兰萍 1954 10 女 高级工程师 长期从事船舶电气设计 60 洗兰萍 5l000t散货船电力监控系统设计 1主机控制系统 本船主机为l 台M A K l 2M 43中速柴油机 M CR 时10800kW 500r m in CSR时为9720kW 500 n 通过RENK公司的减速比为4 087减速 齿轮箱来驱动1台可调桨 目前 带微机技术能提供监测 报警 控制功能 的柴油机一般都是由国际知名的柴油机厂提供的 主机本身的安全保护系统 控制系统和监测报警显 示系统均由相应数据处理模块完成 各系统之间采 用冗余现场总线C AN进行数据传输 实现对主机起 动 自动停车 调速 自动减速和应急停车 应急运行 等控制 检测及显示报警等 为实现同时对主机和可调桨进行遥控 本船使 用U Psl RO N l C7000型控制系统 该系统以可编程 控制器为基础 与主机控制系统组成了本船完整的 主推进装置操纵系统 该系统采用两种方式控制主 机 第一种为恒速控制 即主机转速始终保持恒定 第二种为联合控制 即能调整主机的转速和改变可 调桨的螺距 按照AB S的有关规定 在机舱集控室 设控制站和在机旁设应急控制站 根据驾驶室车钟 指令 即可在任一控制站控制主推进装置运行 根 据船舶航行的安全性和操纵性要求较高及实际操纵 需要 其主推进装置有下述控制站 1 驾驶室控制站 2 桥楼两翼控制站 3 集控室控制站 4 机旁应急控制站 每个控制站均设有相应的控制按钮 显示仪表 等 可在各控制站 不包括机旁控制站 对主机转速 和可调桨螺距进行遥控 区别在于 在驾驶室的3 个控制站是通过联控操纵手柄同时控制主机的转速 和可调桨螺距 在集控室则分别通过分控和联控旋 钮控制主机转速和可调桨螺距 而在机旁控制站就 地操纵手控螺距设定手柄来控制可调桨螺距 通过 设定高压油泵齿条来控制主机转速 控制站间权限的转换 机旁 集控室 通过机旁 的转换装置进行 机旁优于集控室 集控室 驾驶室 由集控室的转换开关进行 集控室优于驾驶室 在 机旁和集控室控制站均可实现主机起动 停车 控制站主要功能如下 1 在集控室和驾驶室控制站 包括两翼 均可 实现主机转速和可调桨螺距联合控制 跟踪控制 及手动应急停车 并设有越控功能 在紧急状况下 可跨越主机自动停车功能而进行紧急运行 确保船 舶航行安全 2 在驾驶室设有可调桨应急控制系统 若螺距 控制系统失灵 可在驾驶室通过可调桨备用螺距控 制的操纵杆实现应急控制 3 在驾驶室 集控室和机旁设有拨盘式车钟系 统 在正常航行时 通过遥控系统直接控制主推进装 置运行 若遥控系统失灵或需要时 通过由驾驶室发 出的车钟指令 在集控室或机旁操纵主推进装置 4 系统配有轴带发电机控制板 安装在主配电 板上 在控制板上设有轴功输出模式转换开关和主 机转速微调按钮 以便整定主机在轴带发电机模式 的转速值 当轴带发电机运行时 主机转速应为恒 速 上述设备配置及其功能设计不仅能满足A BS 的要求同时也能满足AU m 的要求 其主要目的是 针对本船的实际需要 确保船舶安全运行 2电站管理分配系统 本船电站包括2台柴油发电机 970k哪 1台轴 带发电机 1 000k聊 1台应急发电机 105k聊和蓄 电池组 正常航行时开l 台轴带发电机 进出港时 开l 台柴油发电机和l 台轴带发电机 l 台轴带发 电机仅供首侧推 装卸货时开2台柴油发电机 必 要时柴油发电机也能供首侧推用 一旦主电源故障 应急发电机自动起动 在应急状态时 应急发电机 供电给l台舵机 l台应急消防泵 电站自动管理系统是通过数据总线CA N 传递 信息至机舱检测报警系统 对电站进行监控管理 主要功能如下 1 按负荷大小能自动起动解列发电机组 自动 并车和负载分配 轴带发电机和2台主柴油发电机 之间可短时并车以实现不断电换车 在航行工况中 当电站并联机组发生故障时 该装置能卸下次要负 载 以确保航行设备安全用电 提高了电网供电可靠 性 61 第1期 总第118期 船舶设计通讯 2008年6月 JOU R N ALO FSH D ESlCN NO 1 Ser ialNO 118 June2008 2 对2台主柴油发电机和1台轴带发电机的 机械安全保护 3 对主柴油发电机和轴带发电机电气性能的 控制和保护 通过对配电屏主开关的控制达到对主 开关的过载 过电流 低压等保护 3机舱辅助设备监控系统 本船机舱检测报警系统由4台计算机主机 M C U及4台操作控制板O CP 打印机 信号采集箱 信号处理模块等主要设备组成 系统结构 见图1 采用分布式处理模块D PU 分别安装在8个信号采 集箱SAU 内 根据传感器的分布状况就近布置采集 箱 在驾驶室设延伸报警板W BU 带报警显示LcD 居住舱室设轮机员呼叫板W CU 分别设在轮机长和 轮机员 电机员室及餐厅等处所 其系统连接 传感 器至采集箱用单独电缆连接 各采集箱之间采用现 场总线CA N 连接 2台PC机至2台网络集线器 H U B 之间采用以太网LA N 连接 系统设有串行通讯 接口 分别用于主机报警信号 海上航行数据记录 仪V D R和电站管理系统PM S报警接口及备用 全船检测报警装置总容量达l000余点 其中 软点500多点 硬点400多点 在集控台设有模拟量 输出模块 输出模拟量信号用于二次仪表 开关量输 出模块 输出开关量信号到主机安全保护系统和声 光报警器 该系统主要功能和特点是 1 系统结构简单 便于布置和维修 系统反应 厂 一 c H 丽酝F 62 图15l000D W T散货船电力监控系统图 洗兰萍 5l000t散货船电力监控系统设计 速度快 安全可靠 该网络检测方式是广播式 非循 环检测式 即一传感器数据变化时 整个网络上相 对应的数据库内容同时刷新 所以系统数据传输速 度快 2 功能完善 通过各种处理模块及其相应软 件 可对被测参数显示 报警打印记录和图形显示 并输出信号对被控设备实施监控 在显示器触摸模 拟图 也可对相应系统和设备进行控制 双通道串 联接口转换模块D PsC 与外部系统网络连接 可组 成更大范围的数字化监控平台 实现更高级的自动 化监控系统 3 可连续检测主机 辅机及热油锅炉等机舱动 力设备的工作状态 实施自动监测和自动控制 各 系统的压力 温度 液位等热工参数 可分系统连续 显示 当被测点参数越限时 立即发出声光报警信 号 并自动打印记录 监控计算机自动存盘以备查 阅 4 设有单独的阀门遥控和油水舱柜液位压力 式测量系统 该系统由可编程PLC控制箱 计算机 工作站和检测元件等组成 舱底水 压载水 空舱和 燃油舱的液位检测信号 遥控阀门的开关及位置反 馈信号 舱底水泵 压载泵 消防泵的工作状态信号 及进出口压力信号送至可编程PLC控制箱 经处理 后将各种数据分别送至计算机工作站 阀门控制箱 和上述泵组起动箱 通过设在集控台上的计算机显 示器内预置的M I M I C图 可直接对各遥控阀门和相 应泵组及全船压载系统的监视和控制 如果被检测 的参数越限或控制系统发生故障 均发出报警信号 通过相应得电缆送至机舱检测报警系统 5 本船同时满足A B S附加人级符号PO R T对 在港船舶自动化遥控和检测一即停泊工况期间 在 有人的控制室设置一控制检测站 以防货控室 桥 楼 消防控制站 机舱集控室等控制站可能无人情况 下 作为这些控制站的延伸 满足停泊工况克令吊 6 在集控台上的计算机显示器 设有18幅 M IM I C图 根据需要可随意调用其中任l 幅 例如 主机的滑油 燃油 冷却水 排气系统 电力系统及热 油锅炉加热系统等均可用M I M IC图显示 7 本船自动化要求满足A BS无人机舱要求 该系统将主机 发电机 机舱报警 阀门遥控 液位遥 测 机舱风机 货舱风机 机舱泵浦和电站管理全部 采用计算机网络控制 遥控监测报警点多 设计繁 琐 8 具有轮机员呼叫报警 伤病员呼叫和冷库呼 叫报警功能 4其它辅助设备的监控系统 本船的安全监控直接影响船舶的营运安全 所 以除设置机舱检测报警系统检测点外 相应增设空 舱液位检测 水密门 防火门 检测报警 以确保船舶 航行安全 火灾报警是本船监测报警的一个重要组成部 分 机舱设有固定式压力水雾灭火系统 还按规范有 关要求 设置了其它形式的灭火系统和设备的故障 报警 在各生活舱室和机械处所安装感温或感烟探 头 火警按钮 在机舱等处设一套带寻址码的自动火 灾探测和报警系统 报警控制板安装在驾驶室 在消 防控制站 机舱集控室各设1个火警复式器 此外 通用报警也用作火灾