机舱自动化调试基础

1、机舱自动化调试基础下文介绍的是机舱自动化最核心部分，即机舱船舶电站自动化和柴油机主机遥控系统，因时间仓促，水平有限，错误在所难免，恳请各位专家、读者批评指正。第一节 机舱自动化的组成及应用机舱自动化的组成：计算机、巡回检测装置、数字开关电路、显示和打印电路。其中：数字开关电路的外部由各种温度开关、压力开关、液位开关组成，这些开头折动作状态只有关、开两种位置控制方式。巡回检测装置：外部是各种温度、压力、液位传感器，在过程通道中还设置了采用电路和模/数转换电路。在现代高技术领域内的计算技术的发展和集成电路的高度密集化，使得一原本由计算机完成的工作改由外部通道或过程道来实现，这就使计算机能够充分地发

2、挥其应有的功能和作用，使各计算机对被控设备的反应更为快捷，处理过程时间也相对缩短。巡回检测装置有两种工作状态下，由中央处理机选择采档控制器，经采样译码后，选中相应通道的模拟开关，将该通道的输入电压送入模/数（A/D）变送器。在顺序状态下，由主机支配的采样控制器按顺序取入个通道的模拟电压，并送入模/数变送器。由于随机采样是由中央处理机在处理完其它事务后，才能响应通道状态。因此，这种方式的信息变换是由主机控制的，则系统对被监测设备工作状态的剧烈变化或应急故障的变化，常常反应不及时；而顺序采样状态也存在这方面的问题，所以现在在大多数巡回检测系统的各过程通道中加入了直接通方式，它使得被检测设备的工作状

3、态剧烈变化时，该通道信息便能经直接通道优先进入计算机请求中断序列，所以能及时反映出系统内应急变化的各种状态，在无人值班的机舱自动化船舶中，其机舱自动化系统中报警系统，就是采用了这种直接通道的通讯方式，在这里，不论何种通道，也不管是模拟量还是数字开关量，只要被检测点的变化超过预先给定的值，则该通道便进入直接方式，给出报警提示信号，及时通知操纵者给予优先处理。第二节 机舱自动化系统流程的分析船舶机舱自动化的主要标是：改进船舶操纵的可靠性；其次使设备或系统的操纵简单化，改进故障检测技术，确定预防、保养和维修系统。目前船舶集中监视系统，也即我们常称之为机舱自动化系统是一个集中型监控系统，它具有一定的通

4、用功能，该系统常分为两部分：一、 监测系统及报警输出系统监测系统是机舱自动化系统的心脏，它不仅要处理及测系统内部的工作状态，同时还要处理人机对话输入和控制及操作命令；另外，还要处理信号收集系统（子系统）输送进来的机舱设备的工作动态信息，并进行必要的计算，在被监测设备的工作状态发生异常时，应当向报警系统发送报警信号，通知有关人员对进行响应，做出必要的补救和预防事故下一步扩大的有效措施。二、 监控系统其功能在于对外部设备的工作状态进行检测，按系统的组成方式不同，其处理信号的方式也仅相同，但综合起来可大致分成两大类。其中一种系统是将所得的设备的动态过程信号进行功能转换，同时作简单的数字化处理；它实际

5、上是一个多级计算机控制系统的最初级的一子系统，而且为一个实时控制系统，这类系统通常安装在机舱的某个区域。在一些系统中，通常将这种子系统再次分为多个系统，并且使每个这样的子系统各自成为一独立的工作单元，它的工作状态只受自动化系统的主计算机控制，与其它的同级工作单元互不相干，这种子系统所带的计算机通常是一些功能较简单，处理数据功能不是很好；我们称其为第一类系统而另外一些系统则是采用一个总控信号处理装置，它是直接将所取得的设备的动态过程信号进行处理，它实际是一个微机处理系统，其中所装计算机通常和监控系统所用的微机相同，由于总控信号处理装置中的计算机计算及数据处理功能很强，所以这种系统可脱离监测系统自

6、行处理设备的动态特性，也不会对系统产生不良影响。称其为第二类系统。上述两类系统各有特点：我厂以前制造的船舶中用过的第一类系统有：挪威NORCONTRIL生产的DC-7机舱自动化系统及其以前的产品，它就是将各个子系统分成一个个独立的工作单元（通常称这种工作单元为信号收集箱），系统中的各个子系统间利用讯号线相互串联起来，最后又与主处理系统（监测处理及分析系统）串联形成一个环形闭合型的连接系统，从而组成机舱监测报警系统。这种系统的特点是外围的各个子系统工作时互不干扰，同时所组成系统也不会因某一个次级子系统一旦发生故障造成其它的同级子系统受影响，使整个系统无法工作，这也相应提高了整个系统的可靠性，再就

7、是组成这种系统的子系统，因其本身自带有微处理器，所以其与主处理器的连接比较简单，仅用一条两芯电缆便可满足其与主处理器间的工作信息的通讯。这种工作单元按需要布置在机舱的所需地方，由船厂根据自己的设计需要及设备的分布，再组成实际的机舱自动化的子系统，我厂通常是按照功能或主机与辅助机械等方法进行分布，再组成实际的机舱自动化的子系统的存在，使得机舱各设备与机舱监测系统的主控制器间的连接电线变得更短。这也使得船厂的设计及设备布置变得更为合理，同时也使得船厂的设备安装变得更为方便，同时也为电缆的布置和线路的检查及今后的设备维护的工作量也大为减少。由于整个系统为环状连续，且系统和线路也完全处于监控系统的主处

8、理器的监控之下，所以对系统中有故障的子系统，主处理器将对其进行有效地诊断和监控，甚至可在必要的时候，将该故障子系统从系统中卸下，以防止该故障的进一步扩大而影响整个系统的工作状态。另一方面，由于子系统是作为一个工作系统设置的，它具有独立的工作特性，并且每个子系统的组成都是相同的，各子系统的中央主部件是相同的，因此这些子系统的中央部件是可相互更换，这也相应增加了系统的可靠性。另外，对于子系统由于采用模块化方式通讯线路板作输入，输出口，其作法是根据输入输出信号的不同，选择及有用不同接口板，由于相同类型的数字量或模拟量输入输出信号是采用统一类型的接口，因此这类信号的接口板可互相换用。第二种系统最典型的

9、是：丹麦STL公司生产的，UMS-2000型监控系统，该系统的组成除了信号收集及处理系统与挪威的DC-7或DC-2000不同外，其它系统如：监测系统，主显示及控制系统都相同，并也具有延伸报警、故障记录、打印功能等。这种只有一个子系统的监控系统，该子系统所用的计算机容量都比较大，处理速度也比较快，因此系统的适时控制功能也相当强，系统的可靠性也就较高。在DC-2000和DC-7系统中，主处理器和外部收集箱内的处理器都是可编程控制器，其容量都不大，且处理的信息量也不大另外就是该系统的计算机处理信息速度不快，尽管目前这种系统的主处理器已有采用微机代替可编程控制器，但所用的计算机为商业型机，易受船电的电

10、磁干扰，如在我厂制造的21000吨多用途船上该系统的显示器工作时间稍长一些，便造成荧光显示屏上的文字变形；由于系统内存太小图形处理功能较差，其中的图形控制仅能表现当前的数值，且只能用方框表示之，其无法保存各阶段的处理值或系统中各个外部设备的工作动态的原始数据；再就是该系统的软件开发也一时跟不上，系统的工作状况也是实时打印，系统软件相当简单。STL是一完整的微机系统，尽管其设计与DC-2000不同，它已克服了DC-2000存在的问题。但这种系统也存在诸多问题，如：工厂的设计比较繁杂，由于只有一个信号处理器，故电缆较多且集中在一处，这对于工厂施工是相当不便的，二、由于电缆较多，较DC-2000系统

11、多13倍，电缆集中于一处又会造成生产中错误增多，使得平时系统的使用、维护保养也不方便。第三节 巡回检测系统的技术管理巡回检测系统是机舱自动化系统的重要组成部分。该系统基本属于开环系统。要把它管理好且充分发挥它的应有作用，除了要掌握它的基本功能和基本作用原理外，还要抓信该系统与其他系统比较的具有特点进行技术管理。归纳起来，有以下几点：一、 现场参数的多样式、复杂性该系统现场参数最多，检测点有几百个各种各样的物理量，如温度、压力、转速、粘度、流量等不一；有各种各样的非电量也有各种形式的电量，有很多的模拟量，也有更多的开关量；即使同一个物理量如压力，也分几种不同的等级，这样造成系统的多样性和复杂性。

12、在技术管理中道德要熟悉每个检测参数，尤其传感器信号处理特点、参数允许范围、参数整定值为多大，然后在运行管理中注意各参数的变化特别注意现在的实测值与原始记录的实测值进行比较判断，发现有异常，便进行校验，进行分析，找出原因，有些情况是由于机器本身的运行性能有变化而引起实测值的变化，这与检测系统无关，在这种情况下不需要对检测信号的零点或量程进行调节；有些情况是由于检测装置运行时间太长或刚进入运行，原来调节有误或元件老化，这时需要对零点和量程进行合理地调整。总之，在一般情况下不要乱调参数，必须查找出真正原因，采取合理地处理措施。传感器及其检测点所处的工作环境也是很复杂的：有些检测点和传感器工作环境很优

13、越，如发电机的功率、电流和电压的检测和变送均在有空调的集控室中；有些检测点则在机舱最恶劣环境的高温、高湿度的角落中，如燃油粘度测量、燃油加热温度测量、舱底污水柜液位测量、舱底污水柜液位测量等工作环境就十分差。总之，几百个检测点和传感器分布在机舱各个角落，运行所处的环境条件差异甚大。针对这个特点，在技术管理过程中，要查找出各检测点及其传感器分布地点、环境工作条件以及传送到巡回检测装置的导线编号。对工作环境恶劣的传感器要特殊对待，多加强清洁保养，有的只需外部清洁，有的要解体保养，这要视情况而定。由于检测元件及其传感器的多元性和复杂性，在技术管理中，要注意对这些备件的建帐和保管。要把这些备件分门别类

14、尤其要管好重要设备的关键传感器的数量、型号存放地点等，这有助及时处理问题和解决问题。对于几百个检测元件及其传感器的保养、校验和保管，工作量是很大的，但很重要，实践证明，不论是常规的巡监系统，还是微型计算机控制的巡监系统，80%以上的故障出在检测元件或传感器或变送单元上，即使微机部分出毛病，也多半是由检测元件或传感器的故障引起的。二、 查找故障，更换芯片微型计算机是由一些大规模集成电路的芯片构成的。作为技术管理人员不需要也没有必要去了解芯片电路的内容和理论分析，应着重掌握各芯片的基本功能以及与外部设备之间的联系，其目的查找故障，缩小故障范围，快找到引起故障的芯片或印刷电路板，以便更换之。船上多阗

15、是换印刷电路板，印刷电路板上又有很多集成芯片，查找故障芯片并换芯片难度要大些。在技术管理中，主要掌握印刷电路板的备件更换方法。印刷电路权很多，尤其接口板、变换板更多，不可能每块印刷板都有一块备件，这样备件太多，造价成本太贵。为此，备件通用性要强，一块印刷板可以多用。但微机芯片或接口芯片都有自己的独立地址，所以在更换印刷电路板备件时，要对备件板的地址接线连接进行连接。连接方法因设备不同而异，一般产品说明书中都有具体的规定。在更换印刷电路板时，要先断开电源后更换，更换后还要通电复位。要注意一点，印刷电路板上很多芯片，这些芯片大多是由场效应管（MOS）集成化的，MOS管栅极输入电阻很大，尤其在栅极开

16、路的情况下，很容易由于外界的静电在栅极上感应出很高的电压，造成栅极击穿而毁坏管子。所以，在更换备件时，应避免用手直接接触芯片，尤其是片脚，以防损坏芯片。第四节 船舶电站自动化一、 柴油发电机的自动起动1 柴油机的起动船舶柴油机有电动起动和压缩空气起动两种方式。电动起动一般用于小功率柴油机和应急发电机组；而主发电机组一般采用压缩空气起动。压缩空气经起动控制阀到达柴油机，由其空气分配器按各汽缸发火的顺序依次将压缩空气引入各汽缸，推动活塞使机器转动。一旦由进入汽缸的压缩空气产生高温，自行发火运转后立即切断气源，柴油机即自行运转。柴油机的运转一般要注意有润滑、燃油控制、暖机。在自动电站中，通常是将各台

17、柴油机的冷却淡水管系联成一个整体，运行机组的冷却水也循环于备用机的冷却系统中，使其得到暖机。2 柴油机发电机组自动起动功能在自动电站中柴油发电机组都有具有以下功能： 具有“自动”、“机旁”、“遥控”操作方式的转换； 对自动起动的各种准备工作设置逻辑判断和监视； 接受起动指令时，按应有的程序自动起动； 一个起动指令可允许试行三次起动，若三次起动失败则给出报警信号； 适当控制起动时的给油量； 柴油机自行发火后能自动切断起动动力源； “中速运行”和“加速”控制； 当转速上升到额定值的90%时，即可认为整个起动加速程序完成了，并自动切断本机的预润滑系统，经适当延时后接入本机的滑油压力监视。3 应急发电

18、机组自动起动装置135型柴油机是电动起动方式，它由蓄电池供电给起动电动机，起动电动机通过离合器带动柴油机旋转，起动成功后，起动电动机通过离合器自动与柴油机转轴脱离并断电停转。下以ZK-135自动控制系统为例介绍其是怎样控制柴油机自动起动的。原始状态：柴油机油门杆控制电机YD处于“停机”位置，凸轮开关的触头A闭合，B、C、D均断开，SDJ常闭触头闭合，其余各继电器均如图1-1所示状态。准备工作时，将开关ZK合上。（1） 一次起动成功的过程若主电网失电，各主发电机主开关DW的常闭触头均闭合，J1获电，SJ1开始计时（可在0-60秒内整定），经SJ1整定时间后，其常开触头闭合，开始自动起动操作。 S

19、J2线圈获电，开始计时（50秒），准备三次起动失败后其常闭触点断开起动环节电源并使报警控制复位，SJ3线圈获电，亦令其计时（32秒），使该装置可获得得连续三次起动所需时间。J7获电，使YD的激磁绕组F1、F2加上激磁。J2线圈获电，使用权YD获电正转，将油门杆拉到“低速”位置。同时凸轮开关KZ使触头A断开、B、C、D触头闭合，所以虽然YD仍有激磁，但J2线圈因触头A断开而失电，J2触头复位，YD的电枢因短路而制动。图1-1 ZK-135型应急柴油发电机自动控制原理 与SJ2获电同时，SJ4亦获电，延时6秒后J6获电（在延时6秒内油门已处于“低速”），接通起动接触器CZ，CZ的触头又接通起动电动

20、机，柴油机开始起动。 柴油机在起动电机带动下发火运行，转速上升，当达到250转/分时，速度继电器SDJ常闭触头断开，使21号电路失电，其所控各继电器均复位。 与J6获电同时，SJ5也获电开始计时4秒，4秒后断开SJ4电源，起动环节复位，起动电动机断电。 转速继续上升至600-700转/分时，SDJ常开触头闭合，J4获电。J4有两个触点，常开触点J4闭合，使J2获电，再次使YD获电正转，直到把油门杆拉到“全速”位置。这时凸轮开关触头B、A断开，C、D闭合，使J2断电，YD短路制动。油门处于“全速”位置，柴油发电机逐渐加速到全速运行并向应急电网供电；J4尚有另一个转换触点，接通9-17，使报警继电

21、器J5处于准备状态，一旦出现滑油压力低或冷却水温度高时，因YJ或WJ动作，J5获电，接通J声光报警电路。（2） 三次起动的控制过程若一次起动未成功，则速度继电器SDJ处于原位。当起动时间超过4秒时，柴油机仍未发火，则SJ5常闭触点断开，使起动环节复位，SJ4又获电，经6秒后，第二次起动又开始，所以每次起动时间间隔为6秒，起动电动机运转时间为4秒，三次起动总时间为30秒，若三次起动均失败，则SJ3延时（32秒）结束，切断起动环节同时接通J5发出起动失败报警。（3） 应急柴油机发电机的停机及自动控制系统的复位 三次起动失败系统的复位过程当起动过程进行50秒后，SJ2延时结束，SJ2的常闭触点断开2

22、2-23号电路，SJ3断电，警报信号停止；同时SJ2的常开触点闭合，使用权J3的转换触头接通YD的反转电路，将油门杆拉回到“停机”位置。此时凸轮开关触头C、D断开，J3失电，YD停转。继电器J8的常开触点与凸轮开关D触头并联，当油门杆拉回到“停机”位置时，因C、D被断开，使J3复位，J8也失电，由于与J8线圈并联的电容器C2起作用，将使J8的释放稍有延时，保证在D被断开时，仍短路地提供YD的磁场，使YD可获得较好的制动效果。 主电网恢复供电后，应急发电机组自动“停机”的过程当主电网恢复供电，J1失电而复位，其常闭接点使J3获电，以后的过程同上述，YD反转，将油门杆拉到“停机”位置，柴油机因失去

23、供油，自动停机，J1的常开接点断开20号电路，使整个装置复位。二、 自动并车装置能够完成手动准同步并车操作的全部逻辑程序的自动装置就叫自动并车装置。1 自动并车装置的功能：1） 检测待并发电机与电网电压的电压差、频率差和相位差，当任何一个条件不符合并车要求时，实现闭锁，不允许发出合闸指令；2） 检测待并发电机与电网的频率差，并根据频差的大小与方向自动对待并机组发出调频信号，进行频率预调。减小频差，创造合闸条件；3） 当电压差、频率差在允许范围内时，要能计及发电机自动空气开关的固有动作时间，相应地提前发出合闸指令，实现自动准同步。2 自动并车装置的组成：自动并车装置通常由三部分组成，即调压、调速

24、和合闸三部分，其原理框图见图1-2所示。因为船用自励恒压发电机的电压都能保证在并车的允许范围内，故一般均省去调压部分，只剩电压闭锁环节。图1-2 自动并车装置原理框图所有的并车装置总是要利用脉动电压的特性进行工作，因此该装置总要设置脉动电压形成环节。所谓脉动电压是指待并发电机的电压u1和电网（电力系统）电压u2之间的电压差，通常用us。脉动电压的性质与并车的三个条件是联系在一起的，准同步的三个条件之一就是要求断路器在合闸瞬间，待并发电机电压的相位相同。实际上对于两个频率不同的电压是无法比较它们之间的绝对相位差的。为此，所谓相位相同是指发电机电压与电网电压的瞬间值u1与u2同时过零或同时达到最大

25、值的瞬间，在此瞬间uo=0。三、 自动调频载装置在具有多台机组交流电站中，当需要两台以上的机组并联供电，或者虽然只需要单机供电，但为了能够不间断地换机，都有要进行并车及负荷的转移和分配操作。为了实现船舶电力系统自动化，“频率自动调整和有功功率自动分配”是不可缺少的环节，它与自动并车装置一起，合称主自动并联运行控制器。仅执行频率和有功功率自动调整的装置简称为“调频调载”装置，又叫“自动负荷分配器”。1 自动调频调载装置的基本功能1） 能自动维持电力系统频率为额定值；2） 能按参与并联运行各机组容量以既定的比例或其它的既定方式自动控制负荷分配；3） 接受到“解列”指令时，能自动控制负荷转移，待其负

26、荷接近零时，才使其发电机解列。 自动调频调载装置实质上就是根据恒频和按比例分配有功负载的要求对调速器实现二次调整的自动装置。它只能根据频率和功率分配的静态误差来进行调整。当并联运行中的负载经常突变的情况下（如起货机工作时），各发电机原动机调速器都在紧张地工作，力图按照各处的动态特性使发电机恢复稳定，但是各机组动态自动调频调载装置不宜介入，以免打乱调速器的政党工作。当动态过程结束系统稳定后，由于调速器的有差特性及其不一致等原因，系统的频率和功率分配就会出现静态误差。自动调频调载装置只能根据这个静差来进行调整。为了使装置避开动态过程，一般采用延时来实现。当负载频繁变动时，为避免装置频繁动作，甚至出

27、现乱调（振荡），一般则将该装置切除。2 自动调频调载装置的组成自动调频调载装置不论按何种方法实现其功能，大体上都有三个环节，即频率变换器、有功功率变换器和调节器组成，只是根据调频的方法不同而采用的个数及接线方式不同而已。1） 频率变换器 频率变换器又称测频器。当电力系统的负载变化时，电网的频率必然变化，为了实实现调频，而要检测出电网的实际频率对于额定频率的偏差f。频率变换器将f相应大小和极性直流电压信号，送到调整系统去时进行比较。2） 有功功率变换器 有功功率变换器又称测功器，它用来测量每台发电机输出的有功功率，并将测得的有功功率值变换成与之成正比的直流电压信号。3） 调整器调整器又称执行元件

28、，它根据频率偏差、发电机发出的功率和分配功率的信号，按照预定的调频准则给出控制电压，控制调速器的二次调节，实现频率和有功功率的自动调节。当输入到调整器的频率与功差等综合信号为正时，则调整输出减速及脉冲信号，综合信号的绝对值越大时，则输出脉冲信号的脉冲频率越高（脉冲宽度一定时）或脉冲宽度越宽（脉冲频率一定时）；反之当输入的综合信号为负时，则调整器输出相应频率或宽度的加速信号。调整器还应使每个调节过程的第一个调整信号有适当的延时，以便避开动态过程。3 调频调载的方法1） 虚有差调节法：虚有差（或称假有差）调节器是将系统的负荷按固定比例分配给所有参与并联运行发电机组并使系统频率维持额定值的频载调节方

29、法。在各机组上均装有测功器和调整器，为测量系统频率偏差，整个装置装有一台测频器。2） 积差调节法：积差调节法又称同步时间法，是按频率偏差对时间的积分信号对调整进行作用的调频方法，同时引入与机组实际功率成比例的功率信号来校正负荷分配，在调整完毕时，总是保持恒频和按比例分配负载。四、 船舶电站自动化概念1 船舶电站的综合自动化系统船舶电站综合自动化的主要任务是保证供电的安全可靠和改善劳动条件，同时也能提高运行的经济性。其具体要求已在各国的船舶建造规范中反映出来，现归纳如下：1） 船舶电站的备用发电机组应能随时迅速（不超过45秒）自动起动并自投入电网供电（有两台机组并联时，应能自动同步投入）；2）

30、各发电机的自动开关应能防止短路时的重复合闸；3） 当电网电压、频率持续变低及负荷持续超过预定的最大值时，或运行机组发生故障时，应在集控室的主、辅机控制台发出报警，并发出起动机组指令，使备用发电机组迅速自动起动，并自动投入电网供电；4） 当船舶电站过载时，应能自动卸除次要负载；5） 能自动起动的多台发电机组应装有程序起动系统或人工选择开关，程序起动系统在某机组起动失灵或不能合闸时，应能自动地将起动指令转移给另一台机组；6） 船舶电站的自动控制或遥控失灵时，应能进行手动控制或就地控制；7） 瞬态条件所反应的信号（如电动机的起动电流）不应使发电机组产生不必要的自动起动；8） 当故障断电后又恢复供电时

31、，各电动机负载能按程序起动，以免过大的冲击电流而使主开头跳闸；9） 废气透平发电机系统应能控制加热器循环水，使主机功率变化时仍能保证正常供电；10） 控制台应能起动和停止发电机组、接通或切断跨接母线、控制两路独立供电电源的转换、并有测量及显示机组运行情况的仪表和报警设备。2 一般船舶电站的综合自动化功能目前一般的船舶自动化电站大多可以实现下列自动化操作：1） 自动起动任意一台发电机组。当柴油机发电机处于停车状态时，而且发电机主开关也没有合闸，如有发电机起动的指令信号时，该机就能实现自动起动；2） 自动准同步并车。若电网上有机组供电，则机组自起动成功后即由自动准同步装置与自动调频调载装置配合工作

32、，将新起动之机组自动投入电网并联运行；3） 自动恒频及有功功率自动分配。当两台机组并联运行时，自动调频调载装置与原动机调速器配合工作，使电网维持恒定频率，偏差不大于+/-0.25Hz，并使两台机组承担的有功功率按机组容量成比例分配；4） 欲使一台机组解列时，自动装置应将其负载自动转移到运行发电机后，才接受跳闸指令实现自动解列；5） 自动恒压及无功功率自动分配。无论单机还是并联运行，自动调整励磁装置总能保持电网电压维持恒定，误差不大于+/2.5%Ue，同时能调整并联运行发电机的无功功率分配，使之合理分担；6） 有自动分级卸载装置及按程序顺序起动装置。当电网负载超过额定负载时，可分一次或二次卸掉次

33、要负载，当电网失电后又恢复供电时，有使重要负载按顺序起动的自动装置；7） 集控室中设有监视仪表、信号指示灯、报警设备和人工控制按钮、转换开关等。3 自动电站的总体控制系统的主要功能（1） 发电机组操作方式的选择 自动电站中，每一台发电机组应有三种可供选择的操作方式；“机旁”、“半自动”（遥控）、“自动”。并且按次序前者应优先于后者。仅当某机确定为“自动”方式时，它才纳入总体控制系统的范围。在机组发生故障的情况下，应能自行退出自动（即所谓“阻塞”），非经管理人员排除故障并手动控制“复位”，不得自行恢复“自动”功能。（2） 判断是否需要起动备用机组这是一组“或门”条件，即当出现下述任一条件时，就应

34、发出“增机”指令，起动备用机组。经延进判断，确认运行机组重载；运行机组的滑油压力低；运行机组冷却水出口温度高；电网突然断电；经重载询问，贮备容量不够；正要起动的备用机组阻塞（起动指令应继续）；备用机组起动失败或合闸失败。（3） 备用发电机组的待用条件及备用机组顺序的安排1）备用机组待用条件船舶电站中各发电机组一般都是互为备用的，因此发电机组可供备用的条件应当是：燃油、压缩空气备好，有预热和预滑油，无阴塞，操作选择开关置于“自动”位置上。当全部满足上述条件时，则认为机组已进入待用（备好）状态。2）备用机组顺序选择对于备用机组的起动必须安排一个顺序，通常是机组的编号依次循环。例如一个具有三台发电机

35、的自动电站按1-2-3-1的循环来决定备用机组。只要在电网上已有一台机组在运行，即可按负荷的需要或按运行机组的技术状态产生的“增机指令”顺序起动下一台机组。在电站中只有三台机组的情况下，增机情况大致有： 单机运行不政党或重载，要求增机，按顺序起动下一台； 单机运行 ，突然跳闸，电网失电，起动下一台； 单机运行，要求增机，但第一备用机组阻塞或起动合闸失败，“增机指令”应递给最后一台； 并联运行，要求增机，则起动最后一台备用机组。上述后两面三刀种情况发生时，则是系统的机组“已经用完”，故自动电站还应设置监视“系统用完”的信号批示电路，以便引起管理人员的注意。（4） 空气断路器的合闸发电机主开关有三

36、种合闸方式：1）直接自动合闸当电网无电时，刚起动成功的发电机组建立电压后，其主开关即可直接合闸。2）自动准同步合闸电网有电时，备用发电机起动成功并建立电压后，应经过自动并车装置，使待车发电机经自动整步之后投入。并车后，利用自动空气断路器的辅助触头接通均压线及自动调频调载装置，实现无功及有功功率的分配及频率的自动调整。3）自动重合闸自动电站可设计成具有重合闸功能，也可以不设置这一功能。若有重合闸的功能，应保证只有一次重合闸，以免多次重合在永久性短路上，同时应防止在这种情况下一连起动两台以上的机组去作合闸的尝试。不论哪种合闸方式，都有“成功”和“不成功”两种可能。这两种情况的信号都应设法取得，因为

37、它是作为“指示”和“控制”机能都有不可少的信号。（5） 解列当两台及两台以上机组并联运行，若因电网负荷降低到可以停掉一台机组时，应自动发出“解列”指令。或者，运行中的某机组因发生运行不正常（例如冷却水出口温度偏高等）时，自动控制系统可以先起动备用机组，并车后再转移负载，解列指令发出后，通过自动调频调载装置待停机组的负载转移给其它运行机组后，再将该机主开关跳闸，这就是解列操作。对于因电力系统负荷降低而形成的解列指令，究竟解列哪一台机组好呢？为了使电站中各台机组累计的运行时数趋于一致，最好做到总是解列先投入运行的机组。对于第二种情况当然是运行不正常的机组属于解列对象。在这种情况下，为了尽可能地不断

38、电，对于“运行不正常”现象的识别信号可以分为两级，一级作为预报，另一级作为保护装置的动作极限。预报级信号可以用来要求起动备用机组，以便赢得时间，等待备用机组起动和并车后再取代“不正常”的机组。当然，这种期望是建立在不正常的机组还可以坚持运行一段时间的基础上。显然，这一段时间决定于两个方面：一方面是备用机组的起动、加速、并车所需的总时间；另一方面是不正常现象发展的速度，当它发展到保护装置的动作极限时，如果并车尚未成功，则造成因保护系统动作而停电。（6） 空气断路器的分断和停机发电机自动空气断路器的分断有“正常分断”与“保护动作分断”。前者指手控分断或经自动解列、负荷转移完毕后的分断，后者指因各种

39、发电机保护动作的自动跳闸。机组的停机亦可分主“正常停机”和“紧急停机”。前者一般是在自动空气断路器“正常分断”后，按正常停机程序进行；后者一般是当柴油机发生滑油压力低或超速时，为了保护机器不至于损坏，控制柴油机直接断油而实现停机，此时，自动空气断路器是逆功率脱扣（并联运行时），也可能是失压脱扣（单机运行时）。（7） 重载询问当欲起动大负荷时，应先询问运行发电机功率贮备是否满足其用电和起动要求，若不能满足时，则应先起动备用机组，并车后才允许该负荷接入电网。重载询问的基本原理如图1-3所示。图1-3重载询问原理图根据发电机功率变换器的功率变比（V/KW），在电位器的动触头上取一电压信号，使之相当于

40、准备投入的大负载功率（应考虑到起动时冲击）、即所谓“模拟负载”。经按钮A接到运算放大器，与发电机测功器的输出信号（它对应发电机的实际负载功率）相加，再由鉴幅器来检测求和的结果，鉴幅器的鉴幅电平，可以设定在相当于发电机容量的某一百分值（例如85%），当鉴幅动作时，表明贮备容量不够，即可发出“要求增机”信号；若鉴幅器未动作，则表明贮备够用，大负载可以起动。（8） 重要负载分级起动 当船舶电网因故障失电又获电时，为避免因负荷同时起动造成的电流冲击，甚至使发电机主开关再次跳闸，自动电站能够对重要负荷进行分级起动，按照在紧急状态下各负荷的重要性排好先后次序，并按其起动电流大小分组，然后按程序逐级起动，每

41、两级起动之间的间隔为36秒。（9） 监视、报警和打印记录为了取出自动电站作适时控制所需的信号，也为了对系统运行情况作必要的了解，通常的发电机系统需做如下的检测与监视。1）对于柴油机：转速（零转速，点火转速、中速运行、额定转速）、润滑油压力（低和过低）、冷却水出口温高（高和过高）、各缸排烟温度、柴油机运行时数累计等。2）对于发电机：电压、频率、功率、电流、功率因数；以及对断路器的储能、合闸、断开。3）对于电网：汇流排电压、短路、绝缘监视。4）对系统状态及工作过程的监视与指示：机组的预热、预润滑；起动空气压力；各机组控制方式选择；正在起动；起动成功或失败；正在停机过程中；停机成功或失败；机组用完以

42、及控制系统的工作电源等。4 船舶自动化电站分级船舶自动化电站常按其功能程度分成三级。一级自动化电站的功能有：柴油机自动启动、停止控制，柴油机预热、预润滑控制，柴油发电机组故障自动处理等，能达到单机运行故障时自动脱离电网，备用机组应急投入的控制目的。二级自动化电站的功能有：它在一级自动化电站功能的基础上增加发电机自动并车控制，发电机组自动频率调节控制，以及自动化系统的自检功能。能够达到二台以上机组的运行或转换，连续供电和机组保护的控制目的。三级自动化电站的功能有：它又在二级自动化电站功能的基础上增加经济运行机组台数的控制、重载起动问询、负荷分级投卸控制等，以达到投入电网台数及经济运行控制的目的。

43、三级自动化电站的功能还包括其它综合作用，如轴带发电机、废气发电综合应用，燃油消耗控制等。对于无人机舱，二级自动化电站的功能已经满足其要求。对设备来说，不论是单元式自动装置，还是综合自动化系统或微机型电站综合自动化系统，都能满足无人机舱对电站自动化的要求。只是在设备的体积、线路的复杂性和可靠性上有所不同而已。5 自动电站控制功能流程图自动电站的功能较多，其中每一部分都有相对的独立性，由总体控制将各部分工作有机地协调起来，组合成一个系统。在系统的安排上，应充分利用各单元的独立性，使系统运用起来更加灵活。例如，当某部分出现故障时，仍可利用其它单元实现局部自动化或半自动化。主配电板厂家都提供有自动化功

44、能流程图，大多数是相似的，图1-4是一种较典型的三台机组自动电站功能流程图。随着自动化电站进一步发展以及计算机的应用，使电站自动化功能不断完善。图1-4三台机组的自动电站功能流程图第五节 船舶自动电站调试 船舶电站的试验：船舶电站是船上的主电流，实际承担发电的配电的重要任务。电站的运行质量直接关系到船舶的生命力。因此在交付使用前，要对电站进行调试，并作提交验收的试验。根据试验大纲一般是安排大量试验项目在码头进行的，个别项目可留在试航期间进行。一、试验项目和要求电站试验包括两大部分，即发电机试验和主配电板试验。在船厂这两个部分的试验实际上是紧联在一起的，因为发电机是通过主配电板与试验设备相连的。

45、但也可分开报验。船厂码头试验项目应按经船东和船级社的试验大纲进行。交流电站系泊试验项目大致如下：（1）柴油发电机组动车前检查检查机组和配电板安装和接线正确性；测量和记录发电机的电枢绕组、励磁绕组、加热器和伺服电机及配电板线路的冷态绝缘电阻，其值应不低于1M；检查原动机安全保护和报警装置的工作是否正常（2）柴油发电机组的起动试验以压缩空气起动柴油机组三次；以蓄电池起动柴油机组，起动次数不少于六次；应急发电机组应作两种起动能源的起动试验，起动次数各不少于3次。（3）配电板保护装置校验过电流保护装置校验自动卸载装置校验欠电压保护装置校验逆功率保护装置校验（4）柴油发电机组负载试验负载工况和试验时间：

46、50%负载试验0.25小时，75%负载试验0.25小时，100%负载试验2小时，110%负载试验0.5小时；测量并记录各种负载情况下的电压、电流、功率和频率；发电机于100%负载试验结束后，应立即测量热态绝缘电阻，其值应符合规定；发电机于100%负载试验结束后，应立即用温度计测量发电机绕组和轴承的温升，其值应符合规定。（5）柴油发电机负载特性试验检测柴油发电机的静态调压特性；柴油发电机突卸、突加负载试验（考核调速器性能）（6）柴油发电机的并联运行试验检查同步指示装置接线正确性；柴油机调速遥控试验；并联运行负载试验；手动负载转移试验。（7）联锁电路试验检查发电机断路器与岸电断路器的联锁功能；检查

47、主发电机断路器与应急发电机断路器间的联锁功能；检查发电机断路器与发电机加热器开关的联锁功能；检查设计图纸中规定的其它联锁功能。（8）自动化电站自动功能试验待用机组自动起动试验；自动同步试验；检查自动负载分配功能；检查自动转移负载功能；检查起动大功率电机询问功能；低负荷自动解列试验。（9）船上大功率电动机起动试验按电力负荷计算书中的航行工况，起动该工况最大功率的电动机。此试验可另行安排时间进行。（10）应急切断功能试验按设计要求检查风、油应急切断功能。此试验可另行安排时间进行。（11）对地绝缘检查检查配电板供电网路对地绝缘监测仪报警等功能，此试验可另行安排时间进行。（12）应急发电机自动起动试验

48、。二、电站系泊试验的准备工作1）为了保证在发电机组和主配电板调试期间配电屏上的用户能继续得到供电，将发电机屏上的汇流排与配电屏上的汇流排分离，将妨碍主开关工作的联锁线路中断。2）配电屏上的汇流排接岸电以保证电站调试期间其它系统的报验用电不间断。为此有些项目本应在系泊试验时做的，则改为另找时间进行。3）安排好发电机的负荷设备，并与发电屏的汇流排连接起来。4）为了便于调试，在调压器的移相电抗器与发电机之间接一只三相隔离开关和一只电压表，随时可使调压器脱离发电机进行气隙调整等工作。5）检查接线的正确性和可靠性。可用岸电来复查主开关工作可靠性，仪表、同步灯及整步表接线的正确性。6）测量发电机和主配电板

49、等冷态绝缘电阻。三、试验设备与接线1试验负载发电机试验时，负载需从空载平滑地过渡到满载直至1.1倍的过载。这就要求试验用的负荷设备能方便地平滑调节。试验用的负荷设备通常是采用水电阻负荷缸（俗称盐水缸）。水电阻加了盐就减少其电阻值，改变极板浸在水中的面积就能改变负载功率的大小。水电阻只能调节有功功率，还需用饱和电抗器或感应调压器作无功功率调节。2试验连接线路（1）用三相感应调压器作无功负载将三相感应调压器的输出端接至发电机，这样感应调压器就变成了电抗器用作发电机的无功负载。感应调压器的结构与绕线式电动机相似，但它的转子是在制动状态下工作，因而作用原理又与变压器相似。调压器上装有蜗杆机构，可用手动

50、或电动调整转子（二次侧）和定子（一次侧）间的角位移，从而改变了感应调压器的电抗值，使发电机输出的无功电流改变，功率因数也随之改变。接线图见图1-5所示。图1-5三相感应调压器作发电机试验负载接线原理图（2）用饱和电抗器作无功负载一般将饱和电抗器的交流绕组与负荷缸并联连接，控制饱和电抗器的直流绕组中的电流大小，就控制了铁芯磁路的饱和程度，从而改变了交流绕组的电抗值，达到改变无功电流的大小，使功率因数为试验所需的数值，接线图见图1-6所示。图1-6用饱和电抗器作无功负载接线原理图四、调试步骤和方法 1发电机起动与电压的建立以不可控相复励自励恒压的发电机为例。起动机组，从机组的转速升至额定转速的90

51、-95%，这相当于频率也已达到90-95%，因此电电压尚未建立，频率表上无读数，只能从转速表上读出。正常情况下，电压表上的电压将缓慢上升。若数分钟后仍无电压建立，可用螺丝刀轻轻地撬动电抗器的衔铁以微增铁芯的气隙。注意观察电压表上的电压变化，若电压稍有上升又下降，则是气隙过大。当电压调高接近于额定值时垫好气隙。若通过调整电抗器铁芯气隙仍未能建立电压，则需要检查发电机有无剩磁。若无剩磁，可用DC24V电源充磁，或借用另一台发电机上励磁电压对其进行短暂充磁。2建压后的辅助性检查初始空载电压建立后，由于磁滞的缘故，经过谐振而建立的电压一般不会达到额定值，有时甚至只有额定值的75%左右，无须强行调至额定

52、值，在发电机加载后电压还会自动上升。建立后须做好下列几项调整工作：（1）相序检查；（2）电压表核对：用主配电板上的电压表测量三相线电压，检查三相是否平衡，与外接0.5级电表读数的差值是否在允许范围内。（3）频率表与调速开关核查：检查其方向是否一致。3纯电阻负载调试主开关合闸，再接上负荷并逐级加载，作下列项目检查：（1）核对电流表：可用钳形表来进行三相电流的测量，核对主配电板上电流表的读数，认为无误时才可用主配电板上的电流表进行发电机负荷试验。（2）核实负载设备：检查三相电流应基本平衡（误差不超过10%）。（3）功率因数表核对：此时应为1。（4）功率表核对：用电流表和电压表上的值，用公式P=3I

53、U来核对。4纯电感负载调试（1）功率因数表核对：此时应为零。（2）功率表再核对：用公式P=3COS来核对。5单机负荷试验（1）将功率因数调至0.8按试验大纲要求进行50%、75%、100%、110%负荷试验。（2）绝缘电阻测量：在100%负载试验2小时后立即测量热态绝缘电阻。（3）温升测量：在100%负载试验2小时后立即测量发电机绕组和轴承的温升。（4）静态调压特性检测：当负载及功率因数为额定值时，使柴油机的转速调整为额定值后。在保持功率因数不变的情况下改变负载，其程序是100%75%50%25%025%50%75%100%，重复进行两次，记录各种负载时的电压值进行计算。（我国规范规定其电压变化值不超过额定电压的+/-2.5%，应急发电机为+/-3.5%）（5）动态特性试验：负载为零，转速为额定转速，电压接近额定值状态下，突加和突卸60%额定电流及功率因数不超过0.4滞后的对称负载，测量电压情况和稳定所需的时间。（我国规范规定：其瞬态电压值应不超过额定电压的-85%或+120%，而电压恢复到与最后稳定值相差3%以内所需的时间应不超过1.5秒）。6并联运行试验（1）核对同步指示装置：将整步表与同步指示灯对照检查。（2）检查并车操作的可靠性：一台发电机先投入运行，将负荷加至两机总容量的20%，再将待并发电机调整至准