基本信息
- 項目名稱：
- 大功率船舶發(fā)電機組負載測試系統(tǒng)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(tǒng)采用計算機遠程控制技術(shù)、PLC、觸摸屏以及工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)，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(tǒng)有實現(xiàn)完全意義上的發(fā)電機組性能參數(shù)、鹽水缸性能參數(shù)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(shè)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(tǒng)采用計算機遠程控制技術(shù)、PLC、觸摸屏以及工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)，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(tǒng)有如下創(chuàng)新點：首先，采用計算機控制遠程監(jiān)控技術(shù)、PLC控制技術(shù)以及虛擬測量（Labview）儀表技術(shù)融為一體，實現(xiàn)完全意義上的發(fā)電機組性能參數(shù)、鹽水缸性能參數(shù)、特別是鹽水缸大動態(tài)負荷參數(shù)的自動測試、自動監(jiān)控、自動記錄。其次，采用現(xiàn)場總線高效、便捷的這一通訊方式。使得整個測試系統(tǒng)具有多模塊化設(shè)計，便于測試系統(tǒng)在船舶上靈活的安裝調(diào)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(shè)計，確保準確測量和運行可靠。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 船用發(fā)電機組是船舶設(shè)備中除驅(qū)動動力設(shè)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(guān)心的性能之一，也是造船中至關(guān)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(nèi)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(shù)據(jù)的準確性不高。 出于響應(yīng)國家“節(jié)能減排”、節(jié)約生產(chǎn)中的資源消耗和人力勞動成本以及適應(yīng)新型生產(chǎn)方式結(jié)構(gòu)調(diào)整的目的，我們開發(fā)出一負荷測試系統(tǒng)，其采用計算機遠程控制技術(shù)、PLC、觸摸屏以及工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)，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(tǒng)有如下創(chuàng)新點：首先，采用計算機控制遠程監(jiān)控技術(shù)、PLC控制技術(shù)以及虛擬測量（Labview）儀表技術(shù)融為一體，實現(xiàn)完全意義上的發(fā)電機組性能參數(shù)、鹽水缸性能參數(shù)、特別是鹽水缸大動態(tài)負荷參數(shù)的自動測試、自動監(jiān)控、自動記錄。其次，采用現(xiàn)場總線高效、便捷的這一通訊方式。使得整個測試系統(tǒng)具有多模塊化設(shè)計，便于測試系統(tǒng)在船舶上靈活的安裝調(diào)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(shè)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(diào)試系統(tǒng)中，系統(tǒng)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(jīng)驗，來進行鹽水缸負荷的加載與卸載，系統(tǒng)的調(diào)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(chǎn)生負荷過大或者過小的現(xiàn)象；鹽水缸和電抗器的調(diào)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(shè)備的損壞，對發(fā)電機和主開關(guān)的沖擊都較大，減少了電氣設(shè)備的壽命。 大功率船用發(fā)電機組負荷測試系統(tǒng)改善了傳統(tǒng)的測試手段，實現(xiàn)了發(fā)電機試驗負荷的自動調(diào)節(jié)和發(fā)電機試驗數(shù)據(jù)的自動記錄，達到全自動和穩(wěn)定運行的效果，系統(tǒng)采用了PLC技術(shù)、計算機遠程監(jiān)控技術(shù)、電力智能測量儀表和現(xiàn)場總線技術(shù)等，組成了鹽水缸負荷自動測試系統(tǒng)。采用PLC與非線性控制策略相結(jié)合、采用恒壓供水調(diào)節(jié)方法，以液位差為控制參數(shù)，實現(xiàn)鹽水缸負荷的功率自動控制。
獲獎情況及鑒定結(jié)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(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 我方可以有償?shù)厣a(chǎn)整套的控制測試系統(tǒng)并提供技術(shù)支持服務(wù)
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(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 現(xiàn)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(shù)據(jù)極不準確。此船舶發(fā)電機組負荷測試系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)了原來原始的測試系統(tǒng)自動化，實現(xiàn)了整個船舶制造業(yè)的技術(shù)升級。據(jù)統(tǒng)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(shù)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(tǒng)的推廣具有廣闊的商業(yè)前景。 系統(tǒng)的設(shè)計從原理分析到方案設(shè)計，整個方案的實現(xiàn)大約需要2個月的時間，調(diào)試過程則需要1-2個月的時間，考慮到路徑效應(yīng)，一個項目調(diào)試成功，則下次控制方案的設(shè)計和調(diào)試過程則將大大減少，而且可靠性也會在此基礎(chǔ)上增強。系統(tǒng)構(gòu)建的硬件投入是2-3萬，軟件是2-3萬 ，而最后的產(chǎn)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(tǒng)大多仍采用了以鹽水缸為負荷、手工控制調(diào)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(xiàn)代化發(fā)展和提高生產(chǎn)效率有著一定的影響。 （1）測試精度差。傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(wǎng)、斷路器的開斷都是人工操作，負載鹽水缸的水位調(diào)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(xiàn)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(yīng)，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(chǎn)會造成惡劣的影響。 （3）測試時間長。在傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)當中，雖然也采用了智能儀表來記錄測試發(fā)電機的數(shù)據(jù)，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(guān)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(jīng)濟上是增加企業(yè)競爭力的重要表現(xiàn)。 （4）測試范圍和性能參數(shù)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(tǒng)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(jīng)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(shè)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(xiàn)在國外使用較多的是干式負載，它的調(diào)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(diào)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(tǒng)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)。
