1、船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系第十六章第十六章 船舶電站自動控制船舶電站自動控制第一節第一節 船舶電站自動控制系統概述船舶電站自動控制系統概述 第二節第二節 柴油機自動起停控制柴油機自動起?？刂频谌澋谌?船舶電站自動控制船舶電站自動控制第四節第四節 電站自動控制裝置電站自動控制裝置第五節第五節 GAC-16M GAC-16M 船舶電站管理系統的運行與控船舶電站管理系統的運行與控制功能制功能船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系第一節第一節 船舶電站自動控制系統概述船舶電站自動控制系統概述船舶建造

2、規范及船舶建造規范及CCSCCS對船舶電站自動控制系統的要求對船舶電站自動控制系統的要求 ：（1 1）船舶電站的備用發電機組應能隨時迅速（不超過）船舶電站的備用發電機組應能隨時迅速（不超過45s45s）自動起動并自動投入電網供電（有兩臺機并聯工作時，應自動起動并自動投入電網供電（有兩臺機并聯工作時，應能自動同步投入）。能自動同步投入）。 （2 2）各發電機的主開關應能防止短路時的重復合閘。）各發電機的主開關應能防止短路時的重復合閘。 船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系（3 3）當電網電壓、頻率持續變低及負荷持續超過預定的）當電網電壓、頻率持續變低

3、及負荷持續超過預定的最大值時，或運行機組發生故障時，應在集控室的主、輔最大值時，或運行機組發生故障時，應在集控室的主、輔機控制臺發出警報，并發出起動指令，使備用發電機組迅機控制臺發出警報，并發出起動指令，使備用發電機組迅速自動起動，并自動投入電網供電。速自動起動，并自動投入電網供電。（4 4）當船舶電站過載時，應能自動卸除次要負載。）當船舶電站過載時，應能自動卸除次要負載。 船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系（5 5）能自動起動的多臺發電機組應裝有程序起動系統或人工）能自動起動的多臺發電機組應裝有程序起動系統或人工選擇開關，程序起動系統在某機組起

4、動失靈或不能合閘時，應選擇開關，程序起動系統在某機組起動失靈或不能合閘時，應能自動地將起動指令轉移給另一臺備用機組。能自動地將起動指令轉移給另一臺備用機組。 （6 6）船舶電站的自動控制或遙控失靈時，應能進行手動控）船舶電站的自動控制或遙控失靈時，應能進行手動控制或就地控制。制或就地控制。船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系（7 7）瞬態條件所反映的信號（如電動機的自起動電流）不應）瞬態條件所反映的信號（如電動機的自起動電流）不應使發電機組產生不必要的自動起動。使發電機組產生不必要的自動起動。（8 8）在主配電板應能起動和停止發電機組、接通或切斷跨

5、接）在主配電板應能起動和停止發電機組、接通或切斷跨接母線、控制兩路獨立供電電源的轉換，并有測量及顯示機組母線、控制兩路獨立供電電源的轉換，并有測量及顯示機組運行情況的儀表和報警設備；應能控制各電動機負載按程序運行情況的儀表和報警設備；應能控制各電動機負載按程序起動，以免過大的沖擊電流而使主開關跳閘。起動，以免過大的沖擊電流而使主開關跳閘。船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系船舶自動電站大多可以實現下列自動化操作：船舶自動電站大多可以實現下列自動化操作：（1 1）自動起動任意一臺發電機組。當柴油發電機處于停機狀）自動起動任意一臺發電機組。當柴油發電機

6、處于停機狀態時，而且發電機主開關也沒有合閘，如有令發電機組起動態時，而且發電機主開關也沒有合閘，如有令發電機組起動的信號時，該機就能實現自動起動。的信號時，該機就能實現自動起動。（2 2）自動準同步并車。若電網上有機組供電，則機組自動起）自動準同步并車。若電網上有機組供電，則機組自動起動成功后，將新起動之機組自動投入電網并聯運行。動成功后，將新起動之機組自動投入電網并聯運行。船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系（3）自動恒頻及有功功率自動分配。當兩臺機組并聯運行時，）自動恒頻及有功功率自動分配。當兩臺機組并聯運行時，自動調頻調載裝置與原動機調速器配

7、合工作，使電網維持恒定自動調頻調載裝置與原動機調速器配合工作，使電網維持恒定頻率，偏差不大于頻率，偏差不大于0.25Hz，并使兩臺機組承擔的有功功率按機，并使兩臺機組承擔的有功功率按機組容量成比例分配。組容量成比例分配。(4)(4)欲使一臺機解列時，自動裝置應將其負載自動轉移至運欲使一臺機解列時，自動裝置應將其負載自動轉移至運行發電機后，才接受跳閘指令實現自動解列。行發電機后，才接受跳閘指令實現自動解列。船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系(5)(5)自動恒壓及無功功率自動分配。無論單機還是并聯運行，自動恒壓及無功功率自動分配。無論單機還是并聯運行

8、，自動調整勵磁裝置總能保持電網電壓維持恒定，誤差不大于自動調整勵磁裝置總能保持電網電壓維持恒定，誤差不大于2.5%。同時能調整并聯運行發電機的無功分配，使之合理。同時能調整并聯運行發電機的無功分配，使之合理分擔。分擔。(6)(6)有自動分級卸載裝置及按程序順序起動裝置。當電網負有自動分級卸載裝置及按程序順序起動裝置。當電網負載超過額定負載時，可分一次或二次卸掉次要卸載，當電載超過額定負載時，可分一次或二次卸掉次要卸載，當電網失電后又恢復供電時有使重要負載按順序起動的自動裝網失電后又恢復供電時有使重要負載按順序起動的自動裝置。置。船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪

9、機工程學院船電系(7)(7)集控室中設有監視儀表。信號指示燈。報警設備和人集控室中設有監視儀表。信號指示燈。報警設備和人工控制按鈕、復位按鈕和轉換開關等。工控制按鈕、復位按鈕和轉換開關等。船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系第二節第二節 柴油機自動起?？刂撇裼蜋C自動起?？刂拼拜o柴油機可以有電動起動和壓縮空氣起動兩種方式。船舶輔柴油機可以有電動起動和壓縮空氣起動兩種方式。電動起動一般用于應急發電機的原動機，主發電機組一般電動起動一般用于應急發電機的原動機，主發電機組一般采用壓縮空氣起動。采用壓縮空氣起動。 從柴油機開始起動直到在額定轉速下工作需要注

10、意以下從柴油機開始起動直到在額定轉速下工作需要注意以下幾個問題：幾個問題： 1. 1. 起動前的預潤滑起動前的預潤滑自動控制預潤滑有周期性自動預潤滑和一次性注入式自動控制預潤滑有周期性自動預潤滑和一次性注入式預潤滑兩種方式。預潤滑兩種方式。船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2. 2. 起動時燃油的控制起動時燃油的控制柴油機的噴油量是有調速器和控制手柄控制的。起動柴油機的噴油量是有調速器和控制手柄控制的。起動時，調速器尚未正常工作，這時的燃油量可用手柄來時，調速器尚未正常工作，這時的燃油量可用手柄來限制。限制。3. 3. 暖缸暖缸在自動電站中，通常

11、是將各臺柴油機的冷卻淡水管系連在自動電站中，通常是將各臺柴油機的冷卻淡水管系連成一個整體，運行機組的冷卻水（約成一個整體，運行機組的冷卻水（約6565）也循環于備）也循環于備用機的冷卻系統中，使備用機組處于預熱狀況，當備用用機的冷卻系統中，使備用機組處于預熱狀況，當備用機組起動成功后，可以較快地加速（甚至無需暖缸）直機組起動成功后，可以較快地加速（甚至無需暖缸）直到額定轉速運行。到額定轉速運行。船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系4. 4. 停機停機不同型式的機器可能有不同的要求。突然停機，也許不同型式的機器可能有不同的要求。突然停機，也許是某些機

12、器的性能不能接受的，它要求在中速下先運是某些機器的性能不能接受的，它要求在中速下先運行一段時間（一般要求為行一段時間（一般要求為180s180s），待溫度逐漸降低，），待溫度逐漸降低，然后才允許斷油停機。然后才允許斷油停機。 船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系柴油發電機組自動起動和停機控制應包括以下功能：柴油發電機組自動起動和停機控制應包括以下功能：（1）應有）應有“自動自動”、“機旁機旁”、“遙控遙控”操作方式的轉換并能操作方式的轉換并能滿足滿足“機旁機旁”優先于優先于“遙控遙控”，“遙控遙控”優先于優先于“自動自動”。（2 2）對自動起動的各

13、種準備工作設置邏輯判斷和監視。）對自動起動的各種準備工作設置邏輯判斷和監視。 （3 3）接到起動指令時能自動起動柴油機。當轉速和滑油）接到起動指令時能自動起動柴油機。當轉速和滑油壓力達到規定值時，能發出起動成功信號。壓力達到規定值時，能發出起動成功信號。船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系（4 4）一個起動指令，可以允許三次起動，若三次失敗，應給）一個起動指令，可以允許三次起動，若三次失敗，應給出起動失敗信號，并向總體邏輯控制單元匯報出起動失敗信號，并向總體邏輯控制單元匯報“起動失敗起動失敗”，以便由以便由“總體總體”判斷采取其他措施。判斷采取其他

14、措施。（5 5）適當控制起動時的給油量；柴油機發火后，應切斷起動）適當控制起動時的給油量；柴油機發火后，應切斷起動動力源。動力源。（6 6）“中速運行中速運行”和和“加速加速”控制?？刂?。 （7 7）當轉速上升到額定值的）當轉速上升到額定值的90%90%時，即可認為整個起動加速時，即可認為整個起動加速程序完成了，應自動切斷本機的預潤滑系統，并經適當延時程序完成了，應自動切斷本機的預潤滑系統，并經適當延時（約幾十秒）以后，接入對本機的滑油壓力監視。（約幾十秒）以后，接入對本機的滑油壓力監視。 船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系（8 8）具有超速保護

15、。）具有超速保護。 （9 9）運行機組接到）運行機組接到“停機停機”指令后，即按應有的程序自指令后，即按應有的程序自動停機，停機完成后，發出動停機，停機完成后，發出“停機成功停機成功”信號，并應自動信號，并應自動接通預潤滑系統，做好下次起動的一切準備。接通預潤滑系統，做好下次起動的一切準備。 （1010）自動起動、停機控制器，最好具備）自動起動、停機控制器，最好具備“模擬實驗模擬實驗”的的功能，使運行管理人員能在不影響柴油機原始狀態下，校功能，使運行管理人員能在不影響柴油機原始狀態下，校核控制器的工作是否正常。通常用組合開關和指示燈來實核控制器的工作是否正常。通常用組合開關和指示燈來實現?，F。

16、船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系自動啟動程序框圖自動啟動程序框圖起動指令準備情況三次起動點火轉速檢測起動油量加速中速暖缸暖缸機時再升速運行轉速起動成功轉速反饋N指令下傳計時起動失敗向總體匯報油壓監視計時報警、阻塞加速計時船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系第三節第三節 船舶電站自動控制船舶電站自動控制一、總體控制功能一、總體控制功能 在具有要求多臺機組并聯供電的電站中，若要滿足在具有要求多臺機組并聯供電的電站中，若要滿足“無無人機艙人機艙”的要求，實現電站自動化，必須將各個自動環的要求，實現電站自動

17、化，必須將各個自動環節有機地聯系起來，組成一個總體控制系統，用來收集節有機地聯系起來，組成一個總體控制系統，用來收集來自各臺柴油機、發電機、斷路器、匯流排以及各主要來自各臺柴油機、發電機、斷路器、匯流排以及各主要負載的必要的信息及參數，加以分析、判斷，在一定的負載的必要的信息及參數，加以分析、判斷，在一定的條件下，自動地采取符合邏輯的措施，以處理電站運行條件下，自動地采取符合邏輯的措施，以處理電站運行中可能出現的各種情況，確保電力系統安全可靠、經濟中可能出現的各種情況，確保電力系統安全可靠、經濟的運行。的運行。船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系電

18、站自動控制系統方框圖電站自動控制系統方框圖 重要負荷分級自動起動發電機組狀態控制自動分級卸載總體控制電網電力系統保護重載詢問各柴油機組自動起、停控制自動并車 自動調頻負載 勵磁調整及無功功率 自動分配 電力系統及 發電機組的自動巡回檢測船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系1. 1. 發電機組操作方式的選擇發電機組操作方式的選擇2. 2. 備用發電機組的控制備用發電機組的控制3. 3. 空氣斷路器的合閘和分斷空氣斷路器的合閘和分斷4. 4. 解列解列5. 5. 重載詢問重載詢問6. 6. 重要負載分級起動重要負載分級起動7. 7. 巡回檢測巡回檢測船

19、舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系第四節第四節 電站自動控制裝置電站自動控制裝置電站自動控制裝置結構框圖電站自動控制裝置結構框圖它主要由它主要由80988098單片機、可編程電路、信號檢測處理單元、驅單片機、可編程電路、信號檢測處理單元、驅動單元、保護單元、指示單元以及信號輸入輸出接口電路等動單元、保護單元、指示單元以及信號輸入輸出接口電路等組成。組成。 船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系圖圖16-5 16-5 電站自動控制裝置結構框圖電站自動控制裝置結構框圖船舶電氣設備與系統 2021-11-21課

20、 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系電站自動控制裝置在計算機軟件系統的控制下能實現以下電站自動控制裝置在計算機軟件系統的控制下能實現以下主要功能：主要功能：1.1.控制交流發電機組的首機投入控制交流發電機組的首機投入2.2.自動并車自動并車3.3.自動調頻調載自動調頻調載4.4.自動解列自動解列5.5.保護功能保護功能6.6.參數測量參數測量7.7.聯鎖功能聯鎖功能船舶電氣設備與系統 2021-11-21課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系第五節第五節 GAC-16M GAC-16M 船舶電站管理系統的運行與控制功能船舶電站管理系統的運行與控制功能一、發電機控制功能一、發電機控制功能1.1.發電機監視發電機監視（1 1）發電機電壓監視）發電機電壓監視 （2 2）發電機系統控制中的故障檢測）發電機系統控制中的故障檢測 （3 3）發電機能自動起動）發電機能自動起動- -停機控制的檢