篇16船舶电站自动化
船舶电站及自动化 讲稿
船舶电站及自动化讲稿船舶电站及自动化讲稿1、引言船舶电站及自动化是船舶工程中极为重要的一部分，它涉及到船舶的电力供应、能源管理以及船舶各个系统的自动化控制。
本讲稿将详细介绍船舶电站及自动化的基本概念、组成结构、工作原理以及相关的法律法规等内容。
2、船舶电站基本概念船舶电站是指为船舶提供电力供应的系统，包括发电机、电力配电装置、电池组、开关设备等。
船舶电站的主要任务是为船舶提供稳定、可靠的电力供应，并确保各个电气设备正常运行。
2.1 发电机组发电机组是船舶电站的核心设备，主要由发电机、传动系统和控制装置组成。
根据船舶的需求，发电机组可以选择柴油发电机、燃气发电机或者是涡轮发电机等。
2.2 电力配电装置电力配电装置用于将发电机产生的电能进行分配和传输，保证各个系统和设备得到合适的电力供应。
电力配电装置包括主配电柜、次配电柜、船舶充电装置等。
2.3 电池组电池组作为船舶电站的备用电源系统，用于在紧急情况下供应电力。
电池组可以为船舶提供短时间的应急电力，例如在发电机组故障时或者发生停电时。
2.4 开关设备开关设备用于控制和保护电气系统，包括断路器、接触器、隔离开关等。
开关设备的选型和布置对于船舶电站的安全和可靠性至关重要。
3、船舶自动化系统船舶自动化系统是指通过自动化技术对船舶各个系统的运行状态进行监测、控制和调节，从而实现船舶运行的自动化。
常见的船舶自动化系统包括动力系统自动化、导航系统自动化、船舶载货系统自动化等。
3.1 动力系统自动化动力系统自动化主要包括发电机组的自动控制、电力配电系统的自动化、蓄电池的自动监测和控制等。
通过动力系统自动化，船员可以实时监测电气设备的运行状态，提高船舶电力供应的稳定性和可靠性。
3.2 导航系统自动化导航系统自动化是指通过自动化技术对航行状态、船舶位置以及周围环境进行监测和控制，确保船舶的安全航行。
常见的导航系统自动化包括自动舵、自动引导、自动航行控制等。
3.3 船舶载货系统自动化船舶载货系统自动化是指通过自动化技术对货物的装卸、存储、运输和管理等过程进行自动化控制和调度。
船舶电站自动化(二)
船舶电站自动化（二）引言：本文是关于船舶电站自动化的第二部分，旨在深入探讨船舶电站自动化的相关概念、原理和应用。
船舶电站自动化是船舶电力系统中的核心技术，能够提高船舶电力系统的效率、可靠性和安全性。
本文将从以下五个大点展开论述。
1. 船舶电站自动化的基本原理1.1 电站自动化系统的概述1.2 电站自动化的基本要素1.3 电站自动化的工作原理1.4 船舶电站自动化的特点1.5 自动化控制与传统控制的比较2. 船舶电站自动化系统的组成与结构2.1 船舶电站自动化系统的整体结构2.2 主控制室及监控系统2.3 配电系统2.4 发电系统2.5 辅助系统3. 船舶电站自动化系统的工作过程3.1 输入输出信号的采集和处理3.2 逻辑与控制3.3 过程监视与报警3.4 执行控制3.5 数据记录与分析4. 船舶电站自动化系统的应用4.1 船舶电站自动化的优势与应用场景4.2 船舶电站自动化在船舶电力系统中的作用4.3 船舶电站自动化对船舶性能的影响4.4 船舶电站自动化的未来发展趋势4.5 船舶电站自动化的案例分析与经验总结5. 船舶电站自动化的挑战与解决方法5.1 船舶电站自动化面临的挑战5.2 提高系统可靠性与安全性的解决方法5.3 优化系统性能的解决方法5.4 降低系统成本的解决方法5.5 制定合理的维护与管理策略总结：船舶电站自动化是船舶电力系统中的重要组成部分，具有提高船舶电力系统的效率、可靠性和安全性的优势。
本文从船舶电站自动化的基本原理、系统组成与结构、工作过程、应用和面临的挑战与解决方法等五个大点进行了详细的论述。
随着船舶电力系统的发展和技术的进步，船舶电站自动化将在未来得到更加广泛的应用，并为船舶行业带来更大的效益。
船舶电站运行自动化
船舶电站运行自动化随着科技的不断进步和船舶电力系统的日益复杂化，船舶电站的运行自动化成为了提高船舶运行效率、安全性和稳定性的重要手段。
本文将探讨船舶电站运行自动化的现状、发展趋势和优势。
一、船舶电站运行自动化的现状当前，船舶电站的自动化程度正在逐步提高，这主要得益于电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的发展。
在许多现代船舶中，电力系统的运行已经可以实现自动化，这包括发电、配电、输电等环节。
在发电环节，自动化系统可以实时监控发电机组的运行状态，根据需要自动调整发电机的出力，以保持电力系统的稳定。
在配电和输电环节，自动化系统可以实现对电能的有效分配和管理，保证船舶电力系统的稳定性和安全性。
二、船舶电站运行自动化的优势船舶电站运行自动化的优势主要体现在以下几个方面：1、提高效率：自动化系统可以实现对发电机的自动控制，使发电机在最佳状态下运行，从而提高电力系统的整体效率。
2、降低成本：自动化系统可以减少人工操作和维护的成本，提高船舶电力系统的可靠性和稳定性，降低故障率，从而降低运营成本。
3、提高安全性：自动化系统可以实时监控电力系统的运行状态，及时发现并处理异常情况，从而提高电力系统的安全性。
4、优化资源配置：自动化系统可以实现电力的智能化分配和管理，使电力资源得到更合理的利用，从而提高船舶的整体运营效率。
三、船舶电站运行自动化的未来发展趋势随着科技的不断进步，船舶电站运行自动化的发展趋势主要体现在以下几个方面：1、高度集成化：未来的船舶电站自动化系统将更加注重整体设计和系统集成，实现各子系统的无缝衔接和协同工作，从而提高电力系统的整体效率和稳定性。
2、智能化：未来的船舶电站自动化系统将更加注重智能化技术的应用，如人工智能、大数据分析等，实现对电力系统的实时预测和智能控制，进一步提高电力系统的可靠性和安全性。
3、绿色环保：未来的船舶电站自动化系统将更加注重环保和节能，采用更高效的发电机组和环保技术，实现电力系统的绿色运行。
《船舶电站及自动化》CAI课件技术报告
Flash 动画制作
三、教学软件的开发与制作
Flash 动画表现力强,有着鲜明的特点, 在教学活动中能够 发挥积极作用。通过交互式的动画, 还可以将一些难以通 过文字、言语等方式表述的内容, 如设备结构、工作原理、 动作过程等通过动画的形式客观形象地表达出来。实践 表明，Flash 动画的使用能够提高教学活动的效率，降低 对教学设备的要求，在专业课程教学中起到事半功倍的 效果。
一、本教学软件要解决的问题和要达到的目标
随着科学技术的不断发展，信息多媒体及网络技术在我国的普及程 度越来越高。这就为我们利用多媒体及网络技术解决这一矛盾奠定了基 础。《船舶电站及自动化》CAI课件课题组的每位成员都来自船舶生产 和教学的第一线，有着丰富的船舶电站工作实践经验和理论和实训教学、 培训经验，他们采用目前比较先进的多媒体和网络技术，结合船舶电站 工作实际，将他们在教学实践中的经验进行汇集整理，编写完成了本教 学软件。本软件不仅可以作为教师进行教学培训的辅助软件，帮助教师 有效的解析许多用语言难以说明的问题，也可是使学生利用形象生动的 动画教学专业知识学习，便于知识掌握，增强学习兴趣，非常有利于船 舶电站理论知识和实操技能的学习。
Flash 动画制作
三、教学软件的开发与制作
教学课件中动画的应用，应结合教学内容，是用以演示某 些问题的变化过程、揭示问题的本质反映的技术手段。故在本 教学课件的设计中为更好地制作教学所用动画，各位教师深钻 细研地教材内容，并根据实际教学需要和要解决的相应问题， 有目的、有计划地设计制作相对应的动画。在本教学课件中动 画应用恰如其分，对整个教学活动起到了画龙点睛的作用。 在课题组成员的共同努力下，我们设计了大量的Flash动画， 设计设备结构、工作原理、变化过程、自动化流程等内容，使 得课件更加丰富多彩。
船舶电站及自动化控制系统
第一节
船舶电力系统基本知识
• 四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择 2. 电站容量的确定与发电机组台数的选择 ⑴. 满足船舶在各项运行工况下用电量的需求 ⑵. 每台发电机组的最高负荷为80～85%左右 ⑶. 必须设有备用发电机组 ⑷. 一般应选用同容量同型号的发电机组 ⑸. 使用的发电机组台数应尽可能少些，一般选用三台发电 机组
6）根据上述计算，选择发电机组的功率和数量，并核算各工况下发电 机的负荷百分率，一般来说发电机应有10～20%的储备功率，最后用Pmax 来校验发电机的过载能力是否满足
第一节
• 五、船舶电网 1. 船舶电网的线制
三相三线绝缘系统 三相四线系统
船舶电力系统基本知识
M
a) 三相三线绝缘系统
M
利用船体作中性线回路的三相三线系统
船舶电站及自动化
第一章 船舶电力系统与配电装臵
第一节 船舶电力系统基本知识
第一节
船舶电力系统基本知识
• 一、 船舶电力系统的组成
电源∶ 电源是将机械能、化学能等能源转变成电能的装臵
配电装臵∶ 配电装臵是对电源和负荷进行分配、监视、 测量、保护、转换、控制的装臵 电网∶电网是联系发电机、主配电板、分配电板和负荷间 的中间环节，是将电源的电能输送到负荷端的媒体 负荷∶ 电动机、电加热器、照明等
图 1-5 MCCB t 2 , I21 M MCCB
G
ACB t 1 , I1 MCCB t 2 , I22
t 3 , I31 M MCCB M t I
3 , 32
船舶电网短路保护示意图
第一节
• 六、船舶配电装臵
船舶电力系统基本知识
1. 船舶配电装臵分类
⑴. 主配电板 ⑷. 岸电箱 ⑵. 应急配电板 ⑸. 分配电箱 ⑶. 充放电板
船舶电站运行自动化
自动控制系统投入工作，按既定的程序，自动启动、停止机组。 • “遥控”是指在驾驶台或集控室用按钮对柴油机实行启、停控制。 • “机旁”是指在柴油机旁进行常规的手动启、停机组。 • 优先是指转换开关置于“自动”时，也能做“遥控”或“机旁”操作；
置“遥控”时，也可实现“机旁”操作，但不能有“自动”的功能； 置“机旁”时，“自动”及“遥控”功能均被取消。
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任务8.1 船舶电站自动化系统要求
• （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（机旁）。
• （7） 瞬态条件所反应的信号（如电动机的自启动电流）不应使发电 机组产生不必要的自动启动。
• （8） 当故障断电后又恢复供电时，各电动机负载应能按程序启动， 以免产生过大的冲击电流而使主开关跳闸。
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任务8.4 船舶电站、柴油发电机组启动 与停止
• （8）当转速上升到额定值的90%时，可认为整个启动加速程序完成 了，应自动切断本机的预润滑系统，经适当延时（几十秒）后，接入 对本机的润滑油压力监视。这是因为柴油机自带的润滑油泵，在润滑 系统中建立必要的油压需要一定的时间，刚启动时，润滑油压力尚未 达到应有数值。若不经延时，接入监视，它将立即发出“油压低”的 误会信号，造成不必要的报警，甚至自动停机。
• 备用机组的启动，有“机旁”“半自动”（遥控）和“自动”三种方 式。当备用机组置于“自动”时，只要电网一停电，就形成启动指令。 柴油机用压缩空气启动，可以实现“三次启动”。成功后，若电网无 电，能直接自动合闸；停机的控制是由电磁铁切断燃油供给而实现的， 控制系统具有“模拟试验”的功能。
船舶电站及自动化
船舶电站及自动化船舶电站及自动化1. 引言1.1 背景介绍1.2 目的和范围2. 船舶电站概述2.1 定义与功能说明- 船舶电站是指供应、分配和控制整个船上各种用电设备所需能量的系统。
- 主要功能包括发电、储能、变压器转换以及负载管理等。
3. 设计原则与标准规范3.1 国际海事组织（IMO）相关法规要求- SOLAS公约：国际人命安全条例，对于火灾预防和消防装置有详尽描述。
- MARPOL公约：关注环境保护问题，在设计中需要考虑废水处理等方面。
3..2 IEC标准：- IEC60092系列: 关于低压主开关柜(LVMD) 和高度集成型驱动技术(HIDT)- IEC60533 : 对辐射干扰进行了限定4.重点子系统介绍a) 发动机房内部结构布局图；b) 高/低速柴油发生机选择依据；c）燃气轮机特性和选择依据；d）发电机组特性及其选型原则；e) 低压开关柜设计与布置图。
f) 高度集成驱动技术(HIDT)g) 船舶自动化系统的功能模块h）燃油供应系统5. 安全措施a) 火灾预防与消防设备安装位置示意图；b）紧急停车按钮设置要求。
6.维护保养计划- 核心设备检查周期表格（如：主发电机、变频器等）7. 监测仪表说明a). 发生机参数监视指标b). 柴油轮机运行数据记录8.附件- 设计草稿文件9.法律名词及注释：SOLAS公约: 国际人命安全条例，是国际海事组织(IMO, International Maritime Organization )制定并推广执行的一项重要规范。
该公约包括了对于火灾预防和消防装置有详尽描述。
10. 结束语本文档涵盖了船舶电站及自动化方面的各个章节内容，并提供相关法律名词解释以帮助读者更好地理解。
请参考所述信息进行相应操作或决策。
如有任何疑问，请随时与我们联系。
船舶电站自动化实训装置的设计【文献综述】
文献综述电气工程及其自动化船舶电站自动化实训装置的设计前言：船舶电站是保证船舶正常航行的重要设备之一，船舶电站最主要的目的在于保证船舶供电的连续性、可靠性和供电品质。
随着船舶的大型化和自动化以及电子信息技术和自动控制技术的不断发展，船舶自动化程度越来越高，对船舶电站自动化程度的要求也随之提高。
因而船舶电站自动化近二十年来发展十分迅速，自动化水平得到了极大的提高。
船舶电站自动化在不同时期有其不同的发展程度。
船舶电站自动化是随着陆用自动化技术不断取得进步而逐发展起来的，到20世纪50年代末反馈控制理论在船上已经得到了广泛的应用，使机舱里的部分运行参数得以自动化控制。
直至20世纪60年代中期，开始出现无人机舱。
60年代后期，计算机应用技术逐步在船上得到推广，促使船舶机舱自动化进入快速发展的新时期。
在此后的每一个发展阶段都是以计算机技术的改革作为标志，基本上可以分为三个阶段：第一阶段是全船采用的是一台计算机进行集中控制和管理。
计算机软件的应用使控制系统的硬件还是设备大大简化，并且使得控制和管理功能更加丰富。
不过该类系统造价昂贵，而且可靠性差，一旦计算机发生故障，就会导致系统完全瘫痪。
第二阶段是以计算机技术为代表的分散控制。
由于上一个阶段的单台计算机过于集中的控制方式存在上述缺点，因此从70年代中后期开始船舶电站自动化技术逐渐由集中型转向分散型。
第三阶段是以网络技术的应用为特点的网络式控制阶段。
分散型系统不便于集中管理和控制，是因为该系统虽然克服了集中型系统的致命缺点，但由于各个系统之间是分散独立的，系统之间不能进行数据通信。
即使在集控室还设有集中监视系统，但监视系统与各个分散系统之间并不存在数据通信关系，它只是简单地接收各个分散系统送来的报警信号，只起到监视报警作用，缺乏管理和控制功能。
随着船舶自动化程度的不断提高，国外工业发达的国家在八十年代中期就开始了从事研究未来船舶的工作。
我国古代船舶在船体结构和动力方面，在世界造船、航运史上创造了不少辉煌的记录，但是近百年来，我国船电工业落后西方较大的距离。
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（1）SIMATIC S7-315-2 DP型PLC装置
组成：
1、带MPI通信口、profibus通信口的CPU模块
2、发电机、柴油机开关量输入、输出模块
功能：
1、采集信息（发电机＋GENOP 71＋OP7）；
2、发电机组控制、断电欠频监视、过负荷保护
3、MPI多点通信
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3） 自动运行模式的功能
手动/自动旋钮置自动位置，按OP 71功能键“AUTO”即 进入自动；发电机组的起动停车自动完成。
（1）机组的起动
若机组备用，则全船断电或者另一台机组发出起动备用 机组命令，则自动起动 （2）自动并车
（3）机组的停车
☆紧急停车保护、发电机短路、逆功率→脱扣→停车
☆过载保护或者执行延时停车
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2） GENOP 71单元的发电机保护功能
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3） GENOP 71的发电机自动同步并车功能
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16.2.4 OP7型液晶显示操作单元和PLC单元 1） OP 7型液晶显示操作单元
4行字符，30个操作键→可与PLC通信，作用：
显示系统的运行状态、故障信息和实际的控制过 程数值。
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§16 -3 船舶电站自动化主要功能简介 16.3.1 对柴油发电机组的控制 自动化船舶电站控制柴油发电机组一般设有：机 旁手动、遥控半自动、自动三种方式的转换。
1） 机旁手动
OP71除了不能手动起动、停止，其他有效：
显示功能有效、超速滑油低压冷却水高温等保护有 效、手动并车调速、主开关合分
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（3）使发电机组停车
按STOP钮→自动减负荷，OP71显示延时停车信息 →PLC发出减速指令→负荷减少到设定→断路器断开→停 车信号→转速＋时间
（4）使发电机断路器断开
按BREAK.OFF钮→自动减负荷，OP71显示延时停车 信息→PLC发出减速指令→负荷减少到设定→断路器断开
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4、根据负载、故障状况，发出起动、停车、并车、
自动调频调载指ห้องสมุดไป่ตู้。
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（2）GENOP 71型发电机保护、并车单元
功能： 1、可单独或与PLC一起集成在PMA中工作； 2、负责电网电压、发电机电压、电流的采集处理； 3、过电流分级卸载、逆功率短路保护、自动并车； 4、通过Profibus总线将处理过的信息送给PLC并 接受PLC发出的指令； 5、可使用OP7液晶显示操作单元变更参数送给 PLC再由PLC传回使用。
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2） 遥控半自动
手动/自动旋钮置自动位置，按OP 71功能键“SMEI”即进 入遥控半自动；故障可自动停但不会有备用起动。
（1）机组的起动 START→检测转速、电压→起动，延时5秒检测成功 （2）同步并车
按BREAK.ON钮→自动并车、合闸、但不均功 全船断电可按此钮，或者模式为自动，都可以合闸
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（3）OP 7型液晶显示操作单元
安装于配电板正面，便于操作。
（4）DC24V、 DC24V变流器
另外：
1、发电机各模块通过Profibus DP现场总线通信； 2、各发电机之间通过MPI 多口通信接口通信； 电压、电流的采集处理；
3、还可设上位机监视，由PLC所属的2个通信模 块连接通信。
按控制方式分：
1. 总体：总体控制单元、子单元（起停控制、
并联运行控制）
2. 积木：自动起动－停车装置、并车装置、电
网监视器、负荷控制器＋功率分配器
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4
16.2.2 SIMOS PMA 71型电力自动管理系统的组成
西门子公司生产，功能：
1.船舶电网监视（断电、频率过低）； 2.据负载状况或故障状况自动起动发电机组； 3.过电流、逆功率、三级卸载、自动停机； 4.自动并车、自动调频调载； 5.短路保护 6.液晶显示； 7.重载询问、自动解列，可设定多次起动。
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4） 起动失败的处理
若起动失败→阻塞该机组→下一备用起动；可手动阻塞； 可以设定断路器断开后空载运行一阵
5） 预润滑功能
OP71可选择：周期性自动预润滑、起动前进行预润滑、 连续的预润滑、不设预润滑
6） 对柴油机的安全保护功能
4个开关量：超速、滑油低压、冷却水高温、滑油高温 并联5.6KΩ电阻，检测断线，避免扰动延时1秒
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16.3.2 船舶电网的监视和发电机的保护功能 1） 船舶电网的监视
（1）电网断电的监视
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（2）电网频率过低的监视 （3）电网电压过高或过低的监视
键：
1、数字键（字符键）、SHIFT、DEL、ESC、 ENTER，光标移动键；
2、功能键AUTO、SEMI、START、STOP、
BREAK.ON、BREAK.OFF、DISPLAY、
CONFIRM、
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2）PLC可编程序控制器单元
PLC+外部传感器＋执行机构→控制系统，任务： 1、负责本机组的起动、停车控制 2、同其他PLC协同工作，监视电网，负责整个系统 电能管理
第16 章 船舶电站自动化
§16 -1 概述 §16 -2 船舶电站自动控制装置的系统组成 §16 -3 船舶电站自动化主要功能简介 §16 -4 船舶中压电力系统简介
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1
内容简介
本章主要介绍船舶自动化 电站的功能，自动化电站实例， 中压电力系统简介。
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§16 -1 概述
船舶电站自动化出现于70年代，具备下 述的功能：
1.顺序起动、自动投入、自动停机 2.故障解列、停机控制； 3.自动并车、电压、频率、有功、无功自动 调节、重载询问； 4.综合保护：故障自动处理、报警 5.运行状态显示、故障监视，设定值修改
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3
§16 -2 船舶电站自动控制装置的系统组成 16.2.1 电力自动管理系统的结构类型
按控制任务分： 1. 单机：起动、停机、自动并车、故障处理 2. 系统：功率管理、故障处理、通信
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16.2.3 GENOP 71型发电机保护、并车单元
为了提高速度而采用的专用模块，功能：
1.发电机保护： 短路、过电流、逆功率、分级卸载、延时跳闸； 2.自动并车： 接到PLC的并车指令，控制并车； 3.信号采集处理和通信。
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1） GENOP 71单元的外观及接线端子示意图