基本信息
- 項目名稱：
- 大功率船舶發(fā)電機組負載測試系統的研發(fā)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 大功率船舶發(fā)電機組負載測試系統采用計算機遠程控制技術、PLC、觸摸屏以及工業(yè)以太網等技術，既可以進行獨立式鹽水缸負荷測試，又可以進行組合式鹽水缸負荷測試。新建立的測試系統有實現完全意義上的發(fā)電機組性能參數、鹽水缸性能參數的自動測試、自動監(jiān)控自動記錄以及便于分散控制、集中管理的多模塊設計的創(chuàng)新點
- 詳細介紹：
- 大功率船舶發(fā)電機組負荷測試系統采用計算機遠程控制技術、PLC、觸摸屏以及工業(yè)以太網等技術，既可以進行獨立式鹽水缸負荷測試，又可以進行組合式鹽水缸負荷測試。新建立的測試系統有如下創(chuàng)新點：首先，采用計算機控制遠程監(jiān)控技術、PLC控制技術以及虛擬測量（Labview）儀表技術融為一體，實現完全意義上的發(fā)電機組性能參數、鹽水缸性能參數、特別是鹽水缸大動態(tài)負荷參數的自動測試、自動監(jiān)控、自動記錄。其次，采用現場總線高效、便捷的這一通訊方式。使得整個測試系統具有多模塊化設計，便于測試系統在船舶上靈活的安裝調試，也既分散控制、集中管理的特點。最后，計算機實時控制加智能儀表雙保險設計，確保準確測量和運行可靠。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 船用發(fā)電機組是船舶設備中除驅動動力設備之外的最重要的核心部件之一。在船舶建造過程中，特別是出廠前對發(fā)電機組的性能進行負荷的穩(wěn)定性、可靠性性能測試是船舶制造廠、船東、船檢最為關心的性能之一，也是造船中至關重要的一個步驟，它將直接影響著船舶安全的行駛，有著舉足輕重的意義。 目前，國內主要造船企業(yè)對船用發(fā)電機組的靜態(tài)性能和動態(tài)性能測試仍廣泛采用鹽水缸作負荷，其負載的測試靠人工手動操作方法。人工手動操作不但費時費力和浪費了大量的電能，而且使測試電流變得極不穩(wěn)定和測量數據的準確性不高。 出于響應國家“節(jié)能減排”、節(jié)約生產中的資源消耗和人力勞動成本以及適應新型生產方式結構調整的目的，我們開發(fā)出一負荷測試系統，其采用計算機遠程控制技術、PLC、觸摸屏以及工業(yè)以太網等技術，既可以進行獨立式鹽水缸負荷測試，又可以進行組合式鹽水缸負荷測試。新建立的測試系統有如下創(chuàng)新點：首先，采用計算機控制遠程監(jiān)控技術、PLC控制技術以及虛擬測量（Labview）儀表技術融為一體，實現完全意義上的發(fā)電機組性能參數、鹽水缸性能參數、特別是鹽水缸大動態(tài)負荷參數的自動測試、自動監(jiān)控、自動記錄。其次，采用現場總線高效、便捷的這一通訊方式。使得整個測試系統具有多模塊化設計，便于測試系統在船舶上靈活的安裝調試，也既分散控制、集中管理的特點。最后，計算機實時控制加智能儀表雙保險設計，確保準確測量和運行可靠。
科學性、先進性
- 在以前的大功率船舶發(fā)電機調試系統中，系統完全依靠操作工人的手動來進行。操作員通過船艙工人的反饋和以前積累的經驗，來進行鹽水缸負荷的加載與卸載，系統的調節(jié)完全依靠人工操作完成，發(fā)電機組測試時間長，發(fā)電機組消耗大，測試效率低，控制效果差，而鹽水缸具有多干擾性，控制效果非常不平滑，控制效果易產生負荷過大或者過小的現象；鹽水缸和電抗器的調節(jié)過于頻繁，原先采用的繼電器和接觸器極易卡死，致使遙控失控；控制面板上十多個遙控按鈕擺放在一起，發(fā)生誤操作的可能性較大，易造成實驗的中斷和實驗設備的損壞，對發(fā)電機和主開關的沖擊都較大，減少了電氣設備的壽命。 大功率船用發(fā)電機組負荷測試系統改善了傳統的測試手段，實現了發(fā)電機試驗負荷的自動調節(jié)和發(fā)電機試驗數據的自動記錄，達到全自動和穩(wěn)定運行的效果，系統采用了PLC技術、計算機遠程監(jiān)控技術、電力智能測量儀表和現場總線技術等，組成了鹽水缸負荷自動測試系統。采用PLC與非線性控制策略相結合、采用恒壓供水調節(jié)方法，以液位差為控制參數，實現鹽水缸負荷的功率自動控制。
獲獎情況及鑒定結果
- “2010施耐德電氣杯全國大學生節(jié)能增效創(chuàng)新大賽” 榮獲二等獎（一等獎3名，二等獎6名）
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 我方可以有償地生產整套的控制測試系統并提供技術支持服務
作品可展示的形式
- 計算機上的軟件展示：組態(tài)軟件展示、Labview軟件展示、觸摸屏軟件展示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 現在在我國的主要造船企業(yè)對發(fā)電機組大負荷的動態(tài)性能測試仍采用鹽水缸負載人工操作測試方式。人工操作不但費時費力，而且極不準確。對于一個負荷的大動態(tài)整個測試過程來說，通常需要5～7天時間，且測量數據極不準確。此船舶發(fā)電機組負荷測試系統的建立，實現了原來原始的測試系統自動化，實現了整個船舶制造業(yè)的技術升級。據統計，中國的造船訂單約占世界40%，按世界每年造船1.5億噸位來算，中國每年造船的噸位至少在6000萬噸，按每條船平均噸位1.5萬噸來算，則造船數量為4000條，而這些船都需要進行發(fā)電機的測試。綜上所述，大功率發(fā)電機組負載測試系統的推廣具有廣闊的商業(yè)前景。 系統的設計從原理分析到方案設計，整個方案的實現大約需要2個月的時間，調試過程則需要1-2個月的時間，考慮到路徑效應，一個項目調試成功，則下次控制方案的設計和調試過程則將大大減少，而且可靠性也會在此基礎上增強。系統構建的硬件投入是2-3萬，軟件是2-3萬 ，而最后的產出為年均大于200萬的收益，投資回報率是百分之三百。
同類課題研究水平概述
- 目前，在我國的造船業(yè)中，船舶發(fā)電機組測試系統大多仍采用了以鹽水缸為負荷、手工控制調節(jié)負荷電流的方法來完成測試的，它有很多缺陷，對造船業(yè)的現代化發(fā)展和提高生產效率有著一定的影響。 （1）測試精度差。傳統的測試方法是由人工操作來完成的，這就決定了整個測試過程是有一定的缺陷的。測試系統本身就具有不穩(wěn)定性和非線性，人工的記錄和手動的水位操作不能及時反映實際的變化情況，因而造成了誤差。 （2）可靠性差。傳統的測試裝置雖有測量顯示儀表，但都分裝在各地。對于發(fā)電機組的開啟、并網、斷路器的開斷都是人工操作，負載鹽水缸的水位調節(jié)是需要人工的操作和監(jiān)控來完成的，所以在測試的過程當中，如果出現誤操作或其它意外突發(fā)事故，除了一部分用控制裝置來防止事故發(fā)生以外，不能及時對突發(fā)事故做出反應，防止事故的發(fā)生，在一定程度上來說，安全可靠性降低了，對生產會造成惡劣的影響。 （3）測試時間長。在傳統的測試系統當中，雖然也采用了智能儀表來記錄測試發(fā)電機的數據，但是在人工操作的情況下，較大的絕對誤差是必然存在的，還有測試對象的不穩(wěn)定和非線性關系，使得在測試的精度要求上來說，需要進行多次測量，來減少誤差。這樣的做法在一定程度上減少了誤差，但是大大增加了測試的時間，一般來說作一個完整的負載大動態(tài)（3000KW ×10％～110％）性能測試過程需要5～7天左右的時間。在市場競爭日益激烈的今天，縮短造船時間，在經濟上是增加企業(yè)競爭力的重要表現。 （4）測試范圍和性能參數少。不能滿足大負載的動態(tài)（3000KW×10％～110％）性能測試的要求，特別是對于“突加突卸”的大動態(tài)電流、電壓、頻率的實時抖動以及極大值和極小值波形顯示記錄根本無法作到。因此也需要研制先進的大負荷鹽水缸全自動測試系統來滿足我國造船業(yè)的不斷發(fā)展。 而在國外，發(fā)電機組的測試已經較少采用鹽水缸負載，因為其本身存在一些無法彌補的缺陷，比如不能精確設定電阻值，由于水溫上升電阻值變化具有時變性和非線性，高溫的水以及蒸汽存在較大的安全隱患等?，F在國外使用較多的是干式負載，它的調節(jié)精度很高，而且采用較好的散熱裝置，能使負載維持在較低的溫度狀態(tài)，其調節(jié)平滑，線性度很好。對這種干式負載的控制采用自動和遙控的方式，系統的自動化和智能化程度很高，但是這干式負載造價昂貴、成本開銷巨大，并不適合正在發(fā)展中的中國造船業(yè)。
