船舶动力装置与电气设备轴系指导书

1、船舶动力装置与电气设备实验指导书丁克会 编淮海工学院机械工程学院2014.03目 录实验一 轴系式电力推进系统 1实验二 吊舱式电力推进系统 5实验三 轴系实验 10实验四 电动机起动停止实验 15实验一 轴系式电力推进系统一、实验目的（1）了解轴系式电力推进系统的基本组成；（2）掌握控制部位切换的操作；（3）掌握轴系式电力推进系统驾驶台起动、运行和完车过程；（4）了解推进功率自动限制的作用；（5）了解系统故障的分级与故障报警的保护响应过程；二、实验要求（1）观察轴系式电力推进系统的基本组成；（2）驾驶台与机旁台切换操作；驾驶台起动、运行和完车操作；（3）单台发电机供电时的推进功率限制；两台发

2、电机供电单机跳闸时的推进功率限制。（4）模拟各级故障的设置与保护响应；三、实验设备轴系式电力推进系统一套四、实验内容和步骤一） 轴系式电力推进系统的基本组成船舶电力推进是利用推进电机驱动螺旋桨转动，一个完整的轴系式电力推进系统由发电机组、电站（主配电板）、推进变压器、推进变频器、推进电机以及控制系统组成。推进电机：主要有直流电动机、交流电动机和永磁电动机，超导电动机等。减速齿轮箱：在中小功率的电力推进系统中，推进电机往往通过减速齿轮箱驱动螺旋桨。减速齿轮箱的主要功能是，转速匹配和承担推进轴的轴向推力。推进控制系统：轴系式电力推进控制系统直接面向推进变频器，实现推进电机的转速控制，主要包括启动/

3、停止控制、转速连续调节、自动停车、连锁保护、功率限制、应急保护等功能。推进控制系统在控制推进电机升降速的过程中，必须与电站系统协调控制以保证电网供电的安全与平稳。二） 推进系统控制部位切换操作1）系统上电合上电源，系统自动完成自检后，默认控制部位置于驾驶台。2）驾驶台切换至机旁台（1）操控转换方法1驾驶台发出请求，切换至机旁台控制n 状态：系统处于驾驶台控制；n 请求操作：按下驾驶台【机旁台控制】按钮，驾驶台和机旁台“机旁台控制”指示灯闪光；n 应答操作：将机旁台【操作部位选择】开关置于机旁台位置，驾驶台和机旁台“机旁台控制”指示灯常亮，驾驶台和机旁台“驾驶台控制”指示灯熄灭。2机旁台发出请求

4、，切换至机旁台控制n 状态：系统处于驾驶台控制；n 请求操作：将机旁台【操作部位选择】开关置于机旁台位置，驾驶台和机旁台“机旁台控制”指示灯闪光；n 应答操作：按下驾驶台【机旁台控制】按钮，驾驶台和机旁台“机旁台控制”指示灯常亮，驾驶台和机旁台“驾驶台控制”指示灯熄灭。（2）机旁台控制的特点n 操作功能：除“紧急停车”外，驾驶台的所有操控指令被禁止，系统只接受机旁台的操控指令。n 故障处理：系统实现功率限制、紧急停车，以及一级故障的自动停车处理。3）机旁台切换至驾驶台（1）操控转换方法1驾驶台发出请求，切换至驾驶台控制n 状态：系统处于机旁台控制；n 请求操作：按下驾驶台【驾驶台控制】按钮，驾

5、驶台和机旁台“驾驶台控制”指示灯闪光；n 应答操作：将机旁台【操作部位选择】开关置于驾驶台位置，驾驶台和机旁台“驾驶台控制”指示灯常亮，驾驶台和机旁台“机旁台控制”指示灯熄灭。2机旁台发出请求，切换至驾驶台控制n 状态：系统处于机旁台控制；n 请求操作：将机旁台【操作部位选择】开关置于驾驶台位置，驾驶台和机旁台“驾驶台控制”指示灯闪光；n 应答操作：按下驾驶台【驾驶台控制】按钮，驾驶台和机旁台“驾驶台控制”指示灯常亮，驾驶台和机旁台“机旁台控制”指示灯熄灭。（2）驾驶台控制的特点n 操作功能：除“紧急停车”外，机旁台的所有操控指令被禁止，系统只接受驾驶台的操控指令。n 故障处理：系统自动实现四

6、级故障处理。三） 轴系式电力推进系统起动与运行操作1）驾驶台起动运行：系统置于“驾驶台控制”状态。（1）推进系统起动准备条件：复位紧急停车；复位一级故障；复位二级故障，或越控二级故障；车钟零位。推进系统起动操作：n 按下“推进起动”按钮，“推进起动”指示灯闪光，指示系统进入推进起动程序；n “电机加热运行”指示灯熄灭，指示推进电机将投入运行，其定子绕组的驱潮加热器停止工作；n “冷却水泵运行”指示灯常亮，指示减速齿轮箱的冷却水泵投入工作；n “电机风机运行”指示灯常亮，指示推进电机的冷却风机投入运行；n “变频器备妥”指示灯常亮，指示推进变频器完成了启动程序，可以进入运行状态；n “推进停止”

7、和“起动闭锁”指示灯熄灭，“推进起动”指示灯常亮，指示推进系统起动完毕，可以进入推进电机的运行状态。（2）推进电机运行运行条件：n 无起动闭锁信号，即“起动闭锁”指示灯熄灭。n 推进电机运行操作；n 推动车钟手柄，给出设定转速，推进电机运行，“推进电机运行”指示灯常亮；n 转速高于额定值40 %后，“滤波器运行”指示灯常亮，指示滤波器投入工作，抑制推进变频器产生的谐波。2）驾驶台完车完车条件：车钟回零位。完车操作：n 按下“推进停止”按钮，“推进停止”指示灯闪光，指示系统进入自动完车程序；n “冷却风机运行”指示灯、“变频器备妥”指示灯熄灭，指示推进电机的冷却风机停止，变频器停止工作；n “冷

8、却水泵运行”指示灯熄灭，指示齿轮箱冷却水泵停止工作；n “电机加热运行”指示灯常亮，指示推进电机的驱潮加热器重新投入工作；n “推进停止”、“起动闭锁”指示灯常亮，“推进起动”指示灯熄灭，指示系统完成完车过程。3）机旁台起动运行将推进系统置于“机旁台控制”状态。（1）推进系统起动准备条件：复位紧急停车；复位一级故障；车钟零位。推进系统起动：n 按下“冷却泵起动”按钮，“冷却水泵运行”指示灯常亮，表示冷却水泵起动成功；n 按下“变频器起动”按钮，延时一段时间后“变频器起动”指示灯常亮，表示变频器完成起动过程，进入准备好状态。（2）推进电机运行运行条件：变频器起动完毕。推进电机运行操作：n 将机旁

9、台车钟置于正车任意一档，“停车”指示灯熄灭，“正车”指示灯常量；n 将机旁台车钟置于倒车任意一档，“倒车”指示灯常量。4）机旁台完车（1）推进变频器停止停止条件：车钟零位。停车操作：n 按下“变频器停止”钮，“变频器停止”指示灯常亮，“变频器起动”指示灯熄灭。（2）冷却水泵停止停车操作：n 按下“冷却泵停止”钮，“冷却泵停止”指示灯常亮，“冷却泵起动”指示灯熄灭。四） 推进系统推进功率自动限制1）推进功率自动限制的作用对于电力推进船舶，全船动力来自发电机组，全船失电将造成严重的安全事故。因此，电力推进控制系统实时监测在网运行发电机的数量和输出功率，合理调节推进电机转速，控制推进功率，避免因推进

10、功率过大导致发电机过载跳闸，确保船舶安全航行。推进功率自动限制的两种情况：（1）单台发电机供电电站由单台发电机供电，在推进电机加速过程中，推进控制系统实时监测发电机功率余量，当运行发电机功率余量小于额定功率的10%时，自动停止推进电机的加速，限制推进电动机的功率的增加，避免运行发电机的过载，造成发电机跳闸。同时向电站控制系统发出起动备用发电机的信号，待备用发电机投入电网后，推进控制系统解除“功率限制”信号，推进电机继续加速。（2）两台发电机供电单机跳闸时的推进功率限制当电站由两台发电机并联供电，推进电机以较高转速运行时，一旦出现其中一台发电机突发故障而跳闸，控制系统立即大幅度降低推进电动机转速

11、，减小在网发电机的输出功率，避免故障蔓延，造成全船失电。数秒钟后，控制系统根据在网发电机功率余量自动逐渐增加推进电机的转速。2）单台发电机供电时的推进功率限制系统置于驾驶台控制，单台发电机供电，起动推进系统；逐渐推进转速，观察电站余量表，当电站余量小于发电机额定功率的10%时，推进电机停止加速，“功率限制”指示灯常亮，自动限制推进功率。将另一台发电机置于供电状态，“功率限制”指示灯熄灭，推进控制系统解除“功率限制”信号，推进电机继续加速。3）两台发电机供电单机跳闸时的推进功率限制。系统置于驾驶台控制，两台发电机同时供电，起动推进系统，推进转速设定为正车全速，观察电站余量表；将1#发电机或2#发

12、电机置于停止状态，模拟其中一台发电机突发故障而跳闸；控制系统立即将推进电动机转速降至200 RPM，“功率限制”指示灯常亮，自动限制推进功率；5秒钟后，控制系统根据在网发电机功率余量自动逐渐增加推进电机的转速，直至电站余量小于发电机额定功率的10%。将另一台发电机置于供电状态，“功率限制”指示灯熄灭，推进控制系统解除“功率限制”信号，推进电机继续加速。五） 系统故障减速、故障报警与紧急停车1）轴系式电力推进系统故障分级与保护响应根据故障的严重程度，本系统将所有故障划分为四级，系统不同级别的故障作出不同的保护响应，如表1-1所示。表1-1 故障分级故障级别故障名称保护响应备注一级主电源故障停车不

13、可越控变频器故障二级齿轮箱油压低停车可越控冷却水低压电机风机故障三级变频器过热减速可越控滤波器过热电机绕组高温四级绝缘低报警当船舶处于危急状态时，可以越控二级和三级故障，使电力推进系统强制运行，达到保护船舶的目的。2）模拟一级故障的设置与保护响应（1）准备工作n 系统置于驾驶台控制；单台发电机供电；起动推进系统；将推进转速设定为正车或倒车某一值，推进电机运行。（2）主电源故障的模拟设置与保护响应n 故障设置：将2台发电机均设置为停止，模拟产生“主电源故障”。n 保护响应：蜂鸣器响，“主电源故障”和“故障停车”闪光，推进系统自动停止；系统的起动信号将被阻塞，“起动闭锁”指示灯常亮。n 消声复位：

14、按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“主电源故障”和“故障停车”指示灯常亮。n 故障撤销：恢复发电机供电，撤销“主电源故障”信号，“主电源故障”指示灯熄灭，系统恢复到主电源正常供电状态，重新起动系统。（3）推进变频器故障的模拟设置与保护响应n 故障设置：将“推进变频器”转换开关置于故障，模拟产生“推进变频器故障”信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“变频器故障”和“故障停车”指示灯闪光，变频器停止工作，系统的起动信号将被阻塞，“起动闭锁”指示灯常亮。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“变频器故障”和“故障停车”指示灯常亮。n 故障撤销：将“推进变频器”转换开关置于正常，撤销“

15、推进变频器”故障，“变频器故障”和“故障停车”指示灯熄灭，系统恢复到变频器正常工作状态，重新起动系统。3）模拟二级故障的设置与保护响应（1）准备工作系统置于驾驶台控制；两台发电机供电；起动推进系统；将推进电机设置为全速运行。（2）齿轮箱油压低故障n 故障设置：在推进系统运行期间，将“齿轮箱油压”置于低压，模拟产生“齿轮箱油压低”故障信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“齿轮箱油压低”和“故障停车”指示灯闪光。自动阻塞起动信号，“起动闭锁”指示灯常亮。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“齿轮箱油压低”和“故障停车”指示灯常亮。n 故障越控：按下“越控”，“越控”指示灯常亮，“故障停

16、车”指示灯熄灭，可重新起动推进电机。n 故障撤销：将“齿轮箱油压”置于正常，撤销“齿轮箱油压低”故障信号，“齿轮箱油压低”指示灯熄灭，系统恢复正常。再次按下“越控”，“越控”指示灯熄灭。（3）冷却水低压故障n 故障设置：将“冷却水泵”置于故障，模拟产生“冷却水低压故障”信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“冷却水低压”与“故障停车”指示灯闪光。系统的起动信号将被阻塞，“起动闭锁”指示灯常亮，推进电机自动停止。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“冷却水低压”和“故障停车”指示灯常亮。n 故障越控：按下“越控”，“越控”指示灯常亮，“故障停车”指示灯熄灭，可重新起动推进电机。n 故障

17、撤销：将“冷却水泵”置于正常，撤销“冷却水低压故障”信号，“冷却水低压”指示灯熄灭，系统恢复正常。再次按下“越控”，“越控”指示灯熄灭。（4）电机风机故障n 故障设置：在推进系统运行期间，将“电机风机”置于故障，模拟产生“电机风机故障”信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“电机风机故障”和“故障停车”指示灯闪光。自动阻塞起动信号，“起动闭锁”指示灯常亮。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“电机风机故障”和“故障停车”指示灯常亮。n 故障越控：按下“越控”，“越控”指示灯常亮，“故障停车”指示灯熄灭，可重新起动推进电机。n 故障撤销：将“电机风机”置于正常，撤销“电机风机故障”信号

18、，“电机风机故障”指示灯熄灭，系统恢复正常。再次按下“越控”，“越控”指示灯熄灭。4）模拟三级故障的设置与保护响应（1）准备工作系统置于驾驶台控制；两台发电机供电；起动推进系统；将推进电机设置为全速运行。（2）变频器过热故障n 故障设置：将“变频柜风机”置于故障，模拟产生“变频柜过热”故障信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“变频柜过热”指示灯闪光。如果推进设定值高于“故障减速”整定值，则“故障减速”指示灯闪光，自动减速。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“变频柜过热”和“故障减速”指示灯常亮。n 故障越控：按下“越控”，“越控”指示灯常亮“故障减速”指示灯熄灭，推进电机自动加速

19、至车钟设定值。n 故障撤销：将“变频柜风机”置于正常，撤销“变频柜过热”故障信号，“变频柜过热”指示灯熄灭，系统恢复正常。再次按下“越控”，“越控”指示灯熄灭。（3）滤波器过热故障n 故障设置：将“滤波器温度”置于高温，模拟产生“滤波器过热”故障信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“滤波器过热”指示灯闪光。如果推进设定值高于“故障减速”整定值，则“故障减速”指示灯闪光，自动减速。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“滤波器过热”和“故障减速”指示灯常亮。n 故障越控：按下“越控”，“越控”指示灯常亮“故障减速”指示灯熄灭，推进电机自动加速至车钟设定值。n 故障撤销：将“滤波器温度”

20、置于正常，撤销“滤波器过热”故障信号，“滤波器过热”指示灯熄灭，系统恢复正常。再次按下“越控”，“越控”指示灯熄灭。（4）电机绕组高温n 故障设置：将“电机绕组”置于高温，模拟产生“电机绕组高温”故障信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“电机绕组高温”指示灯闪光。如果推进设定值高于“故障减速”整定值，则“故障减速”指示灯闪光，自动减速。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“电机绕组高温”和“故障减速”指示灯常亮。n 故障越控：按下“越控”，“越控”指示灯常亮“故障减速”指示灯熄灭，推进电机自动加速至车钟设定值。n 故障撤销：将“推进电机”置于正常，撤销“推进电机高温”故障信号，“电

21、机绕组高温”指示灯熄灭，系统恢复正常。再次按下“越控”，“越控”指示灯熄灭。5）模拟四级故障的设置与保护响应（1）准备工作系统置于驾驶台控制；两台发电机供电；起动推进系统；将推进转速设定为正车或倒车某一值，推进电机运行。（2）电网绝缘偏低n 故障设置：将“电网绝缘”置于偏低，模拟电网绝缘偏低，产生“电网绝缘偏低”报警信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“电网绝缘偏低”闪光。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“电网绝缘偏低”指示灯常亮。n 故障撤销：将“电网绝缘”置于正常，“电网绝缘偏低”指示灯熄灭，系统恢复正常。6）紧急停车（1）紧急停车的应用场合因某些故障导致无法停止电力推进系

22、统时，采用紧急停车的形式，切除电力推进系统的主电源。（2）驾驶台“紧急停车”n 准备工作：系统置于驾驶台控制，两台发电机供电，起动推进系统，将推进转速设定为正车或倒车某一值，推进电机运行。n 紧急停车设置：按下驾驶台或机旁台“紧急停车”后，停止推进系统，蜂鸣器响，“紧急停车”闪光，起动信号将被阻塞，“起动闭锁”常亮。n 紧急停车撤销：再次按下驾驶台或机旁台“紧急停车”撤销后，系统恢复到主电源正常供电状态，系统重新起动。（3）机旁台“紧急停车”n 准备工作：系统置于机旁台控制，两台发电机供电，起动推进系统，将推进转速设定为正车或倒车某一值，推进电机运行。n 紧急停车设置：按下机旁台或驾驶台“紧急

23、停车”后，停止推进系统，蜂鸣器响，“紧急停车”闪光。n 紧急停车撤销：再次按下机旁台或驾驶台“紧急停车”撤销后，系统恢复到主电源正常供电状态，系统重新起动。五、实验报告思考题（1）简述轴系式电力推进系统的主要组成部分？（2）轴系式电力推进系统控制部位的切换有哪些？2.1描述驾驶台到机旁台的切换过程。 2.2描述机旁台到驾驶台的的换过程。（3）简述轴系式电力推进系统驾驶台起动运行的过程。（4）简述轴系式电力推进系统机旁台起动运行的过程。（5）简述推进功率自动限制的作用。（6）简述单台发电机供电时推进功率限制实现过程。（7）简述两台发电机供电时推进功率限制实现过程。（8） 轴系式电力推进系统哪些故

24、障会造成系统自动停车，其中哪些可越控？（9）轴系式电力推进系统一级故障发生后，操作人员应如何处理？（10）轴系式电力推进系统二级故障发生后，操作人员应如何处理？（11）电力推进系统的优点？第一批做：1，2,2.1，4，5，6，8，9，11题第二批做：1，2,2.2，3，5，7，8，10，11题实验二 吊舱式电力推进系统一、实验目的（1）了解吊舱式电力推进系统的基本组成；（2）熟悉驾驶台与机旁台切换；驾驶台起动、运行和完车过程；（3）熟悉吊舱式电力推进系统的航行模式切换过程；（4）熟悉推进功率自动限制的作用和过程。（5）了解吊舱式电力推进系统不同故障的分级与保护响应；二、实验要求（1）观察吊舱式

25、电力推进系统的基本组成，系统的特点；（2）驾驶台机旁台相互切换操作；（3）熟悉驾驶台起动、运行和完车过程；（4）港内航行、正常航行、紧急停船的切换操作；（5）单台发电机供电及两台发电机供电单机跳闸时的推进功率限制。（6）模拟各级故障的设置与保护响应；三、实验设备 吊舱电力推进系统一套：驾驶台控制柜，机旁台控制柜，船尾模型及吊舱1）吊舱式电力推进系统的基本组成一个完整的吊舱式电力推进系统由发电机组、电站（主配电板）、推进变压器、推进变频器、吊舱推进器以及控制系统组成，如图2-1所示。2）吊舱式电力推进系统关键设备的功能：（1）发电机组电力推进船舶一般配置24台主发电机，为推进电机和其他负荷提供电

26、能。主发电机的电压等级一般分为：400/440V（500kW以下推进功率），690V（500kW4MW），6.6kV（420MW）以及11kV（20MW以上）几种。（2）电站船舶电站（主配电板）完成电能的分配、管理和监测，完成对主发电机组的自动控制、继电保护，实现全船电能的统一管理与分配。主要功能体现在如下几个方面：发电机组运行管理、频率与有功功率自动调节、负载管理。（3）推进变压器推进变压器的主要功能是：实现配电电压与推进变频器输入电压的匹配，实现推进变频器的电压移相，抑制推进变频器谐波对船舶电网的污染。在小容量电力推进系统中，如果推进变频器采用400/440V六脉冲整流单元，则可省去推进变

27、压器，谐波抑制由滤波器实现。（4）推进变频器根据控制系统的操纵指令，调节推进变频器的输出频率和电压，实现推进电机的无级调速功能。在现代电力推进系统中常用的变频器有如下几种：n CYCLO循环变频装置、PWM脉宽调制变频装置、SYNCYCLO同步循环变频装置、LCI负载换流变频装置。（5）吊舱式推进器吊舱式推进器，产生推力，推动船舶的运动。吊舱式推进器的结构是将变速推进电机放在一个吊舱内，固定螺距的螺旋桨直接连接在电机轴上，机桨同轴，省却了齿轮传动。螺旋桨产生的推力通过推进电机的推力轴承传递给船体。几种主流吊舱式推进装器：n ABB（瑞典的阿西亚公司（ASEA）和瑞士的布朗勃法瑞公司（Brown

28、 Boveri）在1988年合并）公司的Azipod。该公司于1990年研制的Azipod推进器，单机功率最大可达40MW。n SIEMENS公司的SSP推进器德国SIEMENS公司和SCHOTTEL（肖特尔）公司联合开发的SSP推进器，功率范围为530MW，适用于所有的海船。n Alstom公司的Mermaid推进器由法国的Alstom公司和瑞典的Kamewa（卡美瓦）公司共同研制，功率范围525MW. 该系统的定子烧嵌在吊舱内，利用海水对流进行冷却，整个吊舱装置尺寸小。该装置可以水下装卸，甚至螺旋桨和轴封也可由潜水员水下更换。n STN ATLAS公司研制的Dolphin推进器Dolphi

29、n推进器是由德国的STN ATLAS公司和荷兰的John CraneLips 公司合作开发的。功率范围为319MW，适用于各种高速高性能的船型。（6）推进控制系统吊舱式电力推进控制系统直接面向推进变频器和回转机构，实现推进转速和回转角度的控制，主要包括启动/停止控制、工作模式选择、转速连续调节、自动停车、连锁保护、功率限制、应急保护等功能。推进控制系统在控制推进变频器升降速的过程中，必须与电站系统协调控制以保证电网供电的安全与平稳。3）吊舱式电力推进系统的特点（1）旋转式吊舱推进器舵、桨合一，船底尾部无舵、螺旋桨及其相应结构（如舵柱、轴系、美人架），既简化了船尾部船体结构，又改善了船尾流体流场

30、，提高了推进效率及操纵性能。（2）旋转式吊舱推进器可以360转动，向各个方向发出推力，为船舶提供了更快、更安全的机动性能。船舶可以在各种气候和紧急条件下实施机动，大约可减少20% 的反应时间，船舶的制动距离更短。（3）无主机、推进轴系、舵机等，增加了舱容，提高了船舶航运的经济性；无主机振动、噪声极低，为船舶提供了舒适、安静的环境。（4）中央电站统一管理推进系统用电、日常生活用电及辅助设备用电。电站设置合理，运行经济，布置灵活，使用方便。（5）不需进坞就可维修、更换推进器及零部件，为船舶不间断航行提供保证。四、实验内容和步骤一） 吊舱式电力推进系统控制部位切换操作1）系统上电：合上电源，系统自动

31、完成自检，处于驾驶台控制状态，并点亮相应指示灯。2）驾驶台发出请求，切换至机旁台n 准备工作：电力推进系统处于驾驶台控制；n 请求操作：按下驾驶台“机旁台控制”按钮，驾驶台和机旁台“机旁台控制”指示灯闪光；n 应答操作：按下机旁台“机旁台控制”按钮，驾驶台和机旁台“机旁台控制”指示灯常亮，驾驶台和机旁台“驾驶台控制”指示灯熄灭。3）驾驶台发出请求，切换至驾驶台4）机旁台发出请求，切换至机旁台5）机旁台发出请求，切换至驾驶台6）驾驶台切换请求信号的撤销7）机旁台切换请求信号的撤销二） 吊舱式电力推进系统起动与运行操作1）驾驶台起动（1）回转起动准备工作：检查紧急停车，如有请恢复；检查一级故障，如

32、有请恢复；万向车钟回转设定零度；至少一台液压泵置于自动；按下“回转起动”按钮，“回转起动”指示灯由闪光转为常亮，同时“回转停止”指示灯熄灭，完成回转起动过程。（2）推进起动准备工作：检查紧急停车，如有请恢复；检查一、二级故障，如有请恢复，如有越控请取消；万向车钟推进设定零位按下“推进起动”按钮，“推进起动”指示灯闪光，“变压器运行”指示灯常亮，“变频器运行”指示灯常亮，“推进起动”指示灯转为常亮，“推进停止”与“起动闭锁”指示灯熄灭，完成推进起动过程。2）驾驶台运行（1）回转运行回转运行前必须确保回转已起动成功。转动万向车钟手柄调整回转设定值，吊舱开始转动，直至吊舱转角与设定值一致。回转运行过

33、程中“回转运行”常亮。（2）推进运行推进运行前必须确保推进已起动成功，“无起动闭锁”信号。推拉万向车钟手柄调整推进速度设定值，推进电机开始运行并逐渐加速至推进转速设定值。3）驾驶台完车（1）推进停止推进停止之前必须确保万向车钟推进设定为零位。推进停止操作：按下“推进停止”按钮，“推进停止”指示灯闪光，“起动闭锁”指示灯常亮，“变频器运行”熄灭，“推进起动”指示灯熄灭，“推进停止”常亮。（2）回转停止回转停止之前必须万向车钟回转角设定为零度。回转停止操作：按下“回转停止”按钮，“回转停止”指示灯闪光，“液压泵运行”指示灯熄灭，“回转停止”指示灯常亮，“回转起动”指示灯熄灭。至此，完成了完车程序。

34、4）机旁台起动控制部位切换至机旁台。（1）回转起动n 准备工作：检查紧急停车，如有请恢复；1#液压泵手动或2#液压泵手动；开启截止阀（默认：开启状态）；检查主电源故障，如有请恢复；撤销回转锁定；关闭检修孔。按下“1#液压泵运行”和/或“2#液压泵运行”按钮，“1#液压泵运行”和/或“2#液压泵运行” 指示灯常亮，完成回转起动。注意：液压泵必须置于“手动”才能起动和停止。一旦将液压泵置于“自动”，机旁台无法起动和停止。（2）推进起动n 准备工作：检查紧急停车，如有请恢复；检查一级故障，如有请恢复；撤销推进锁定；关闭检修孔（默认：关闭状态）。按下“推进起动”按钮，“推进起动”指示灯闪光，“变频器运

35、行”指示灯常亮，“推进备妥”指示灯常亮，“推进起动”指示灯常亮，“推进停止”指示灯熄灭，完成推进起动。5）机旁台运行（1）回转运行在完成回转起动后，按下“回转左转”或“回转右转”或“回转归零”按钮，吊舱左转或右转或回转归零。回转运行过程中“左舵回转”或“右舵回转”或“回转归零”指示灯常亮。（2）推进运行在完成推进起动后，按下“推进加速”或“推进减速”或“推进归零”按钮，推进电机向正转方向加速或项反转方向加速或停止。加减速过程中，相应指示灯常亮。6）机旁台完车（1）推进停止推进停止之前必须确保车钟零位。按下“推进停止”按钮，“推进停止”指示灯闪光，“推进备妥”指示灯熄灭，“变频器起动”指示灯熄灭

36、，“推进停止”指示灯常亮。（2）回转停止回转停止之前必须确保推进停止并且回转角零位。按下“1#回转液压泵”和/或“2#回转液压泵”按钮，相应指示灯熄灭。至此，完成机旁台完成操作过程。三） 吊舱式电力推进系统航行模式切换操作1）不同航行模式的应用场合与运行特点（1）“港内航行”模式n 应用场合：进出港机动航行或狭窄水道机动航行。n 运行特点：自动运行2台回转液压泵，吊舱回转角度不受限制，船舶最高航速8节。（2）“正常航行”模式n 应用场合：海上定速正常航行。n 运行特点：自动运行2台回转液压泵，吊舱回转角小于（3540）度，推进最高转速不受限制。（3）“紧急停船”模式n 应用场合：紧急停止船舶的

37、向前滑行。n 运行特点：进入“紧急停船”模式，推进自动停车，吊舱向180度倒车方向回转，使船舶快速停止前行。2）不同航行模式的切换n 准备工作：系统的控制部位置于驾驶台控制，并且正车运行。并启动推进与回转系统。（1）港内航行”切换至“正常航行”n 航行模式处于“港内航行”，吊舱回转角度小于（3540）度，按下“正常航行”按钮，“正常航行”指示灯常亮，“港内航行”指示灯熄灭，系统进入“正常航行”模式；n 航行模式处于“港内航行”，吊舱回转角度大于（3540）度，按下“正常航行”按钮，“正常航行”指示灯闪光，“港内航行”指示灯继续常亮，同时，发出声报警，提示回转角超过规定值，系统保持“港内航行”模

38、式。吊舱回转角度小于（3540）度，“正常航行”指示灯常亮，系统进入“正常航行”模式。（2）正常航行”切换至“港内航行”n 航行模式处于“正常航行”，航速小于8节，按下“港内航行”按钮，“港内航行”指示灯常亮，“正常航行”指示灯熄灭，系统进入“港内航行”模式；n 航行模式处于“正常航行”，航速大于8节，按下“港内航行”按钮，“港内航行”指示灯闪光，“正常航行”指示灯保持常亮，同时，发出声报警，提示航速超过规定值，系统保持“正常航行”模式。待航速小于8节，“港内航行”指示灯常亮，“正常航行”指示灯熄灭，系统进入“港内航行”模式。（3）正常航行”切换至“紧急停船”n 航行模式处于“正常航行”，航速

39、大于7节，按下“紧急停船”按钮，“紧急停船”指示灯常亮，“正常航行”指示灯熄灭，系统进入“紧急停船”模式。系统自动完成如下任务： 推进自动停车； POD向180度倒车方向回转； 回转角大于90度后，推进逐渐加速； POD稳定在180度，推进以最高转速运行；此时，车钟无法控制转速，直至回零，才使推进停止。n 航行模式处于“正常航行”，航速小于7节，按下“紧急停船”按钮，系统不予响应。（4）港内航行”切换至“紧急停船”n 操作步骤与系统响应同“正常航行”切换至“紧急停船”。（5）紧急停船”切换至“港内航行”n “紧急停船”模式只能切换至“港内航行”模式，不能直接切换至“正常航行”模式。n 在“紧急

40、停船”模式下，航速自动降为0后，同时，车钟推进回零，可进入“港内航行”模式，吊舱回转至万向车钟回转设定值；四） 吊舱式电力推进系统推进功率自动限制1）推进功率自动限制的作用：同轴系式推进功率自动限制的两种情况：同轴系式（1）单台发电机供电（2）两台发电机供电单机跳闸时的推进功率限制2）单台发电机供电时的推进功率限制（1）系统置于驾驶台控制；正车航行模式；（2）单台发电机供电；（3）起动回转系统和推进系统；（4）逐渐增加推进转速，观察电站余量表；（5）当电站余量小于发电机额定功率的20%时，推进电机停止加速，“功率限制”指示灯闪烁，自动限制推进功率。（6）将另一台发电机置于供电状态，“功率限制”

41、指示灯熄灭，推进控制系统解除“功率限制”信号，推进电机继续加速。3）两台发电机供电单机跳闸时的推进功率限制。（1）系统置于驾驶台控制；正车航行模式；（2）两台发电机同时供电；（3）起动回转系统和推进系统；（4）推进转速设定为正车全速，观察电站余量表；（5）将1#发电机或2#发电机置于停止状态，模拟其中一台发电机突发故障而跳闸；（6）控制系统立即将推进电动机转速降至149 RPM，“功率限制”指示灯闪烁，自动限制推进功率；（7）控制系统根据在网发电机功率余量自动逐渐增加推进电机的转速，直至电站余量小于发电机额定功率的接近20%。（8）将另一台发电机置于供电状态，“功率限制”指示灯熄灭，推进控制系

42、统解除“功率限制”信号，推进电机继续加速。五）吊舱式电力推进系统故障分级、故障减速、报警与紧急停车1）吊舱式电力推进系统故障分级与保护响应根据故障的严重程度，本系统将所有故障划分为四级，系统不同级别的故障作出不同的保护响应，如表2-1所示。表2-1 故障分级故障级别故障名称保护响应备注一级主电源故障停车不可越控变频器短路推进电机进水二级冷却系统故障停车可越控液压系统故障三级电机绕组高温减速可越控四级液压油柜低位报警吊舱湿度高当船舶处于危急状态时，可以越控二级和三级故障，使电力推进系统强制运行，达到保护船舶的目的。2）模拟一级故障的设置与保护响应（1）准备工作n 系统置于驾控台控制；发电机供电；

43、起动回转系统和推进系统；n 将推进转速设定为正车或倒车某一值，推进电机运行。（2）主电源故障的模拟设置与保护响应n 故障设置：将2台发电机均设置为停止，模拟产生“主电源故障”。n 保护响应：蜂鸣器响，“主电源故障”、“故障停车”和“吊舱综合故障”指示灯闪光，推进和回转系统自动停止；系统的起动信号将被阻塞，“起动闭锁”指示灯常亮。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“主电源故障”、“故障停车”和“吊舱综合故障”指示灯常亮。n 故障撤销：恢复发电机供电，撤销“主电源故障”，“主电源故障”和“吊舱综合故障”指示灯熄灭，系统恢复到主电源正常供电状态，重新起动系统。（3）推进变频器短路

44、的模拟设置与保护响应n 故障设置：将“推进变频器”转换开关置于短路，模拟产生“推进变频器短路”故障。n 保护响应：蜂鸣器响，“变压器故障”和“故障停车”指示灯闪光，系统的起动信号将被阻塞，“起动闭锁”指示灯常亮，两地的“推进锁定”指示灯闪烁。变频器停止，变压器断开，吊舱回转在非零位状态时，直接转至大概90度后，锁定回转，同时，推进电机也自动锁定。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“变压器故障”和“故障停车”指示灯常亮。n 故障撤销：将“推进变频器”转换开关置于正常，撤销“推进变频器”故障，“变压器故障”和“故障停车”指示灯、两地的“推进锁定”指示灯熄灭，系统恢复到变频器正常

45、工作状态，重新起动系统。（4）电机进水故障n 故障设置：将“电机水密”置于进水，模拟产生“电机进水”故障。n 保护响应：蜂鸣器响，“故障停车”指示灯闪光，系统的起动信号将被阻塞，“起动闭锁”指示灯常亮；推进电机自动停止，；推进自动锁定灯闪烁； “氮气释放”指示灯常亮，吊舱回转至0度，变频器自动停止工作，变压器自动断开。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“故障停车”指示灯常亮。n 故障撤销：将“电机水密”置于正常，撤销“电机进水”故障，“故障停车”指示灯熄灭，系统恢复到推进电机正常状态，重新起动。3）模拟二级故障的设置与保护响应（1）准备工作n 系统置于驾驶台控制；两台发电机

46、供电；起动回转系统和推进系统；将推进电机设置为全速运行。（2）冷却系统故障n 故障设置：将“冷却水泵”置于手动位置，模拟产生“冷却系统故障”信号。n 保护响应：蜂鸣器响， “故障停车”指示灯闪光。系统的起动信号将被阻塞，“起动闭锁”指示灯常亮，推进电机自动停止。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“冷却系统故障”和“故障停车”指示灯常亮。n 故障越控：按下“越控”，“越控”指示灯常亮，“故障停车”，可重新起动推进电机。n 故障撤销：将“冷却水泵”置于正常，撤销“冷却水泵故障”，“冷却系统故障”指示灯熄灭，系统恢复正常。再次按下“越控”，“越控”指示灯熄灭。（3）液压系统故障n

47、 故障设置：在推进变频器运行期间，将全部液压泵置于手动状态并停止运行，或者机旁控制的时候关闭液压泵截止阀，模拟产生“液压系统故障”信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“液压系统故障”和“故障停车”指示灯闪光。自动阻塞起动信号，“起动闭锁”指示灯常亮。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“液压系统故障”和“故障停车”指示灯常亮。n 故障越控：手动设置“吊舱回转锁定”，吊舱回转锁定后，按下“越控”，“越控”指示灯常亮，“故障停车”指示灯熄灭，可重新起动推进电机。n 故障撤销：将全部液压泵置于自动状态起动液压泵或打开液压泵截止阀，撤销“液压系统故障”，“液压系统故障”指示灯熄灭，系统恢复

48、正常。再次按下“越控”，“越控”指示灯熄灭。4）模拟三级故障的设置与保护响应（1）准备工作（同上）（2）电机绕组高温n 故障设置：将“推进电机”置于高温，模拟产生“推进电机高温”故障信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“电机绕组高温”指示灯闪光。如果推进设定值高于“故障减速”整定值，则“故障减速”指示灯闪光，自动减速。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“电机绕组高温”和“故障减速”指示灯常亮。n 故障越控：按下“越控”，“越控”指示灯常亮“故障减速”指示灯熄灭，推进电机自动加速至车钟设定值。n 故障撤销：将“推进电机”置于正常，撤销“推进电机高温”故障信号，“电机绕组高温”指示灯

49、熄灭，系统恢复正常。再次按下“越控”，“越控”指示灯熄灭。5）模拟四级故障的设置与保护响应（1）准备工作n 系统置于驾驶台控制；两台发电机供电；起动回转系统和推进系统；n 将推进转速设定为正车或倒车某一值，推进电机运行。（2）液压系统油柜低位n 故障设置：将“液压油柜”置于低位，模拟液压系统油柜低位，产生“液压油柜低位”信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“液压油柜低位”闪光。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“液压油柜低位”指示灯常亮。n 故障撤销：将“液压油柜”置于正常，“液压油柜低位”指示灯熄灭，系统恢复正常。（3）吊舱湿度高故障n 故障设置：将“吊舱湿度”置于过高，模拟吊

50、舱湿度过高，产生“吊舱湿度过高”信号。n 保护响应：蜂鸣器响，“吊舱湿度过高”闪光。在驾驶台控制时，自动开启吊舱加热去潮装置，“加热去潮运行”常亮。在机旁台控制时，应手动开启吊舱加热去潮装置。n 消声复位：按下“消声”，蜂鸣器停止。按下“复位”，“吊舱湿度过高”指示灯常亮。n 故障撤销：将“吊舱湿度”置于正常，“吊舱湿度过高”指示灯熄灭，系统恢复正常。6）紧急停车（1）紧急停车的应用场合因某些故障导致无法停止电力推进系统时，采用紧急停车的形式，切除电力推进系统的主电源。（2）驾驶台“紧急停车”n 准备工作：系统置于驾驶台控制，两台发电机供电，起动回转系统和推进系统，将推进转速设定为正车或倒车某

51、一值，推进电机运行。n 紧急停车设置：按下驾驶台或机旁台“紧急停车”后，停止推进和回转系统（变压器失电、变频器失电、液压泵停止），蜂鸣器响，“紧急停车”闪光，起动信号将被阻塞，“起动闭锁”常亮，航行模式和操控部位状态不变。n 紧急停车撤销：再次按下驾驶台或机旁台“紧急停车”撤销后，系统恢复到主电源正常供电状态，自动进入“港内航行”模式，系统重新起动。（3）机旁台“紧急停车”n 准备工作：系统置于机旁台控制，两台发电机供电，起动回转系统和推进系统，将推进转速设定为正车或倒车某一值，推进电机运行。n 紧急停车设置：按下机旁台或驾驶台“紧急停车”后，停止推进和回转系统（变压器失电、变频器失电、液压泵

52、停止），蜂鸣器响，“紧急停车”闪光。n 紧急停车撤销：再次按下机旁台或驾驶台“紧急停车”撤销后，系统恢复到主电源正常供电状态，系统重新起动。五、实验报告思考题（1）吊舱式电力推进系统的主要组成部分。（2）吊舱式电力推进系统的特点？（3）主流吊舱式推进器有几种，各自特点？（4）描述驾驶台控制时的起动条件和运行条件。（5）描述机旁台控制时的起动条件和运行条件。（6）船舶在“港内航行”和“正常航行”的特点？切换操作过程注意事项？（7）“正常航行”切换至“紧急停船”操作过程及注意事项。（8）列表说明系统故障如何分级？（9）描述一种一级故障的设置与保护操作过程。（10）描述一种二级故障的设置与保护操作过

53、程。（11）描述“紧急停车”操作过程与撤销过程。实验三 轴系实验一、实验目的1、熟悉并掌握船舶轴系的结构组成；2、了解船用联轴节的种类、结构、特点；3、掌握轴系对中的目的，轴系对中的测量与调整方法。二、实验装置1、12000DWT成品油船轴系模型2、调整垫片、塞尺3、千斤顶、扳手三、实验原理1、轴系对中的目的，就是使轴系的实际中心线与理论中心线尽量保持一致，以保证船舶主推进装置正常运行。轴系对中质量差会对主机，轴系和船舶的营运有很大影响。安装轴系时，一般将在岸上已经装成整体的主机与齿轮箱一起吊入机舱，再装好尾轴、联轴节及螺旋桨，并以尾轴为基准轴，将尾轴联轴节与齿轮箱或主机连接起来。目前，小型船

54、舶常采用法兰找正法。实际的轴线会出现下列三种情况：（1）两轴线中心不重合，但互相平行，称偏移，见图b。（2）两轴中心相交成一角度，称偏斜（曲折），见图c。 (a) (b) (c) (d) 图3-1 相邻两轴连接法兰的偏移与曲折（3）偏移偏斜（曲折）兼而有之，见图d。 调整方法：轴系的对中调整分新建造船舶和维修两种情况。考虑实验方便，以主机为基准，即主机齿轮箱不动，调整尾轴，使轴系对中。见图3-2，以前轴为基准，第一步：先考虑开口倾斜的调整，使=0。可分别以尾轴的前、中、后三点为支点来计算调整，本实验以中间点（前轴承座）支点为参考点做第一步调整。后轴承座的上升使上开口减小，下降使上开口增大。第二步：考虑偏移的调整，使=0。当两座同时垫高，尾轴向上平移，减下，反之增大。设图3-2中上图为调整前位置，先按第一步调整，以前轴承座为支点，按测量值计算开口为0时的后座调整距离后计，并计算法兰处的垂直偏移值计算。 图3-2 轴系对中调整原理图 图3-3 轴系调整方法按第二步，计算两轴承垫片值前和后总，当计算值为正时，表示垫高。前=垂直计算，后总=前后计对新造船舶，利用拧在机座两侧支撑上的调节螺栓及在机座支撑四个角上装于船基础上的调节螺栓（或千金顶），来调节柴油机的左右上下位移，见图3-3，调好后，在结合处填环氧树脂即可。四、实验内容和步骤 1、船舶轴系的组成： 船舶轴系主要是由动力源（