摘要：随着社会经济的发展，我国的交通行业有了很大进展，海运属于最常见的货物运送方式，伴随船队规模的逐渐扩大，船舶发生事故的几率显著提高，导致国家与社会经济损失严重。尤其是船舶电站发电机组的故障，要想保证船舶行驶的安全性，必须要在短时间内对故障元件和性质进行判断并处理，保证系统尽快恢复运行状态。然而，船舶电站发电机组复杂化与智能化性能逐渐优化，使得科技水平明显提升，在故障发生后很难及时找到问题并解决。所以，必须要以船舶电站发电机组为出发点，科学合理地设计自动切换电气控制故障排除系统，进而全面改善船舶电站发电机组的运行状态，保证船舶海上航行的安全性。
关键词：电站；电气控制；故障排除
引言
随着电子技术的不断成熟，船舶发电机的工作过程日益复杂，自动化程度越来越高，电路是船舶发电机的主要部件，电路一旦发生故障，可能导致船舶发电机无法正常工作，因此如何提高船舶发电机电路故障诊断正确率和故障诊断效率显得十分重要，受到相关学者的高度重视。由于船舶发电机电路故障诊断可以保证船舶正常航行，及时找到电路故障所在位置，有利于排除船舶发电机电路故障，缩短维修时间，因此，近几年来，出现了许多船舶发电机电路故障诊断方法。
1船舶应急电力系统概述
1.1基本组成
通常，船舶电站发电机组的组成主要包括电源、电力负载、配电装置与电力网。1）电源。所谓电源是能够有效转换机械能与化学能并成为电能的主要装置。在船舶中，最常见的电源装置是柴油发电机组，而蓄电池则可以被当做小的应急电源。2）配电装置。配电装置最主要的功能是保护、测量并监控船舶电源、电力负载与电力网的基本装置，其中涵盖了测量仪表、继电保护、互感器、辅助设备、连接母线与自动装置等。需结合供电范围与对象差异，将配电装置细化成岸电箱、主配电板、分配垫板、应急配电板和蓄电池充放电板等。3）船舶电力网，即全船电缆电线总称，能够有效管理整个船舶的用电需求。其中，船舶电网主要是供电网与配电网2个部分。而供电网则是发电机，主配电板通过配合才能满足船舶各种电力设备的要求，若是配电网络中存在大容量设备与重要设备，均需由主配电板敷设单独馈电线，以实现供电的目标。船舶电力网能够结合联接负载性质，细化成弱电电网、应急电网、主电网与小应急电网。4）船舶内部用电设备能够将电能有效地转变成其他形式能量。众所周知，船舶电力负载的类别主要包括以下几个方面：船舶不同的电力拖动设备、电气照明、通信设备、电航设备、生活区用电设备等。
1.2基本特点
1）电站容量小。在远洋船舶中，主电站的发电机组主要有2～4台，且大部分发电机组的单机容量在500kW范围内。通常，原动机以柴油机为主，其启动速度较快，机动性特征明显，通过轴带发电机即可实现节能需求，所以实际应用较为普遍。2）由于在海洋环境中，用电设备常常工作在潮湿的环境中，这就会造成电气设备发生更多的故障，从而影响到航线的安全。在海上航行的过程中，周边环境要更加湿热，为霉菌生长提供了极大便利。为此，应严格要求电气设备，以免空气湿热而引起绝缘老化的情况。3）负载特点。因船舶电气设备和陆地存在明显差异，主要涵盖了船用辅机运转电动机与船舶照明设备。选择大负载消耗功率的设备，在实际运行期间，会严重干扰到其他用电设备的安全，导致这些设备突然无法工作，从而导致更多的连锁故障。4）配电装置相对简单。一般来讲，船舶电力系统的容量不大，且电压等级不多，所以电压一般不会超过500V，且变电设备、开关电气、继电保护、配电设备等均比陆地简单。
2船舶电站发电机组的自动切换电气控制故障排除系统的设计研究
2.1常见故障
在船舶电站发电机组实际运行状态下，很容易引发严重的故障。而发电机组故障是系统构造异常，最终导致功能失调，在设备行为超过允许范围的情况下，即可被称作故障状态。引发系统故障的原因包括内因与外因两部分。其中，内因是系统自身因素，即结构、设计与测试方法的不足，或者是选择元器件不合理等，而外因则是运行环境对于系统性能的影响。
2.2船舶发电机电路故障诊断原理
船舶发电机电路故障分类和诊断是一个分类问题。首先通过传感器采集船舶发电机工作状态信号，从状态信号提取船舶发电机电路故障特征，并进行归一化，作为输入向量，然后通过模式识别技术建立船舶发电机电路故障的分类器。
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2.3船舶电力系统应急发电机组仿真
1）仿真系统。船舶电力系统应急发电机组仿真软件能够在PC机中独立运行，确保船舶电站设备均在计算机中实现虚拟。在实际训练的过程中，操作人员需利用鼠标或者是键盘对内存所涵盖的船舶电站设备图形进行调用，通过控制屏实现操作。这一船舶电站仿真软件能够在光盘中存储，携带十分方便，也可以在Windows操作系统中运行，对于硬件以及使用环境的要求并不高，且升级也相对便利，维护周期较长。2）柴油机调速系统模型。在船舶实际运行的过程中，电力负荷会伴随工况变化而改变，且系统当中的柴油发电机组分配有功功率同样有所改变，导致转速出现波动，电网频率改变明显。所以，对于调速系统建模十分关键。柴油机的转速会受到多种因素的影响，通过对转速进行监控、反馈和调节，可以有效提高应急发电机组的能源转换效率。且实际输出的转速会利用积分单元实现输出转矩的转换，在延时单元的作用下，可以和转速信号相乘，进而确定机械功率。3）发电机励磁系统模型。一般情况下，船舶电力系统属于有限源电力系统，且负载容量比发电机容量更大，实际变化相对频繁，致使柴油发电机分配无功功率随之改变。一旦系统运行状态下，电压有所波动，很容易导致发电机解列，严重的还会导致系统崩溃。所以，同步发电机应设置自励恒压自动装置，进而对励磁电压加以调节，确保发电机端的电压更稳定。由此可见，研究励磁系统并建模也十分关键，能够促进船舶电力系统电压的稳定性。4）同步发电机模型。当同步发电机处于运行状态下，电子与转子电流、各个电磁专柜都会产生互相影响，且内部涵盖了动态性与非线性电磁过渡过程。为了能够更好地进行仿真并分析结果，将标准值引入同步发电机仿真模型当中。
2.4系统设计
1）数据库。因数据库系统可靠性、持久性与共享性特征明显，所以在存储、处理、传送和管理数据方面得到了广泛应用。数据库能够实现不同用户的共享，确保数据存储的性能达到最佳，操作十分方便，数据的恢复能力较强。2）具体过程。船舶电站电气机组自动切换电气控制故障排除系统的设计要选择数据管理器程序窗口添加，才能够创建相关文件，并实现下一操作。应在文件中找到新建命令并单击，对MicrosoftAccess命令确认，随后确认Version7.0MDB命令。在双重命令之下，即可弹出系统设计对话框，将船舶电站电气机组自动切换电气控制故障排除系统输入到文件名当中，单击保存后，即可创建系统。再将船舶电站电气机组自动切换电气控制故障排除系统输入到表名的文本框当中，进而创建具体的数据表结构。字段的添加方式是要单击AddField按钮，并弹出相应的对话框。在完成指定字段后，即可单击OK按钮。在设置用户界面的时候，要对系统便捷使用加以考虑，并且将船舶电站电气机组自动切换电气控制故障排除系统界面合理地设置为Windows资源管理器形式。
结束语
综上所述，根据以上对船舶电站电气机组的研究与分析发现，在海上航行期间，很容易受诸多因素影响而出现故障，直接影响船舶行驶过程中的供电效果。针对这一问题，船舶电站电气机组故障网络的重构在电网供电恢复中的重要性逐渐突显出来，有必要合理地设计船舶电站电气机组的自动切换电气控制故障排除系统，不断优化船舶电站电气机组供电的稳定性，同样提高船舶的生命力，为海上贸易行业的全面可持续发展提供必要保障。
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论文作者:刘飞华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
标签：船舶论文; 发电机论文; 机组论文; 电站论文; 系统论文; 故障论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第13期论文;