基本信息
- 项目名称：
- 大功率船舶发电机组负载测试系统的研发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 大功率船舶发电机组负载测试系统采用计算机远程控制技术、PLC、触摸屏以及工业以太网等技术，既可以进行独立式盐水缸负荷测试，又可以进行组合式盐水缸负荷测试。新建立的测试系统有实现完全意义上的发电机组性能参数、盐水缸性能参数的自动测试、自动监控自动记录以及便于分散控制、集中管理的多模块设计的创新点
- 详细介绍：
- 大功率船舶发电机组负荷测试系统采用计算机远程控制技术、PLC、触摸屏以及工业以太网等技术，既可以进行独立式盐水缸负荷测试，又可以进行组合式盐水缸负荷测试。新建立的测试系统有如下创新点：首先，采用计算机控制远程监控技术、PLC控制技术以及虚拟测量（Labview）仪表技术融为一体，实现完全意义上的发电机组性能参数、盐水缸性能参数、特别是盐水缸大动态负荷参数的自动测试、自动监控、自动记录。其次，采用现场总线高效、便捷的这一通讯方式。使得整个测试系统具有多模块化设计，便于测试系统在船舶上灵活的安装调试，也既分散控制、集中管理的特点。最后，计算机实时控制加智能仪表双保险设计，确保准确测量和运行可靠。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 船用发电机组是船舶设备中除驱动动力设备之外的最重要的核心部件之一。在船舶建造过程中，特别是出厂前对发电机组的性能进行负荷的稳定性、可靠性性能测试是船舶制造厂、船东、船检最为关心的性能之一，也是造船中至关重要的一个步骤，它将直接影响着船舶安全的行驶，有着举足轻重的意义。 目前，国内主要造船企业对船用发电机组的静态性能和动态性能测试仍广泛采用盐水缸作负荷，其负载的测试靠人工手动操作方法。人工手动操作不但费时费力和浪费了大量的电能，而且使测试电流变得极不稳定和测量数据的准确性不高。 出于响应国家“节能减排”、节约生产中的资源消耗和人力劳动成本以及适应新型生产方式结构调整的目的，我们开发出一负荷测试系统，其采用计算机远程控制技术、PLC、触摸屏以及工业以太网等技术，既可以进行独立式盐水缸负荷测试，又可以进行组合式盐水缸负荷测试。新建立的测试系统有如下创新点：首先，采用计算机控制远程监控技术、PLC控制技术以及虚拟测量（Labview）仪表技术融为一体，实现完全意义上的发电机组性能参数、盐水缸性能参数、特别是盐水缸大动态负荷参数的自动测试、自动监控、自动记录。其次，采用现场总线高效、便捷的这一通讯方式。使得整个测试系统具有多模块化设计，便于测试系统在船舶上灵活的安装调试，也既分散控制、集中管理的特点。最后，计算机实时控制加智能仪表双保险设计，确保准确测量和运行可靠。
科学性、先进性
- 在以前的大功率船舶发电机调试系统中，系统完全依靠操作工人的手动来进行。操作员通过船舱工人的反馈和以前积累的经验，来进行盐水缸负荷的加载与卸载，系统的调节完全依靠人工操作完成，发电机组测试时间长，发电机组消耗大，测试效率低，控制效果差，而盐水缸具有多干扰性，控制效果非常不平滑，控制效果易产生负荷过大或者过小的现象；盐水缸和电抗器的调节过于频繁，原先采用的继电器和接触器极易卡死，致使遥控失控；控制面板上十多个遥控按钮摆放在一起，发生误操作的可能性较大，易造成实验的中断和实验设备的损坏，对发电机和主开关的冲击都较大，减少了电气设备的寿命。 大功率船用发电机组负荷测试系统改善了传统的测试手段，实现了发电机试验负荷的自动调节和发电机试验数据的自动记录，达到全自动和稳定运行的效果，系统采用了PLC技术、计算机远程监控技术、电力智能测量仪表和现场总线技术等，组成了盐水缸负荷自动测试系统。采用PLC与非线性控制策略相结合、采用恒压供水调节方法，以液位差为控制参数，实现盐水缸负荷的功率自动控制。
获奖情况及鉴定结果
- “2010施耐德电气杯全国大学生节能增效创新大赛” 荣获二等奖（一等奖3名，二等奖6名）
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 我方可以有偿地生产整套的控制测试系统并提供技术支持服务
作品可展示的形式
- 计算机上的软件展示：组态软件展示、Labview软件展示、触摸屏软件展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 现在在我国的主要造船企业对发电机组大负荷的动态性能测试仍采用盐水缸负载人工操作测试方式。人工操作不但费时费力，而且极不准确。对于一个负荷的大动态整个测试过程来说，通常需要5～7天时间，且测量数据极不准确。此船舶发电机组负荷测试系统的建立，实现了原来原始的测试系统自动化，实现了整个船舶制造业的技术升级。据统计，中国的造船订单约占世界40%，按世界每年造船1.5亿吨位来算，中国每年造船的吨位至少在6000万吨，按每条船平均吨位1.5万吨来算，则造船数量为4000条，而这些船都需要进行发电机的测试。综上所述，大功率发电机组负载测试系统的推广具有广阔的商业前景。 系统的设计从原理分析到方案设计，整个方案的实现大约需要2个月的时间，调试过程则需要1-2个月的时间，考虑到路径效应，一个项目调试成功，则下次控制方案的设计和调试过程则将大大减少，而且可靠性也会在此基础上增强。系统构建的硬件投入是2-3万，软件是2-3万 ，而最后的产出为年均大于200万的收益，投资回报率是百分之三百。
同类课题研究水平概述
- 目前，在我国的造船业中，船舶发电机组测试系统大多仍采用了以盐水缸为负荷、手工控制调节负荷电流的方法来完成测试的，它有很多缺陷，对造船业的现代化发展和提高生产效率有着一定的影响。 （1）测试精度差。传统的测试方法是由人工操作来完成的，这就决定了整个测试过程是有一定的缺陷的。测试系统本身就具有不稳定性和非线性，人工的记录和手动的水位操作不能及时反映实际的变化情况，因而造成了误差。 （2）可靠性差。传统的测试装置虽有测量显示仪表，但都分装在各地。对于发电机组的开启、并网、断路器的开断都是人工操作，负载盐水缸的水位调节是需要人工的操作和监控来完成的，所以在测试的过程当中，如果出现误操作或其它意外突发事故，除了一部分用控制装置来防止事故发生以外，不能及时对突发事故做出反应，防止事故的发生，在一定程度上来说，安全可靠性降低了，对生产会造成恶劣的影响。 （3）测试时间长。在传统的测试系统当中，虽然也采用了智能仪表来记录测试发电机的数据，但是在人工操作的情况下，较大的绝对误差是必然存在的，还有测试对象的不稳定和非线性关系，使得在测试的精度要求上来说，需要进行多次测量，来减少误差。这样的做法在一定程度上减少了误差，但是大大增加了测试的时间，一般来说作一个完整的负载大动态（3000KW ×10％～110％）性能测试过程需要5～7天左右的时间。在市场竞争日益激烈的今天，缩短造船时间，在经济上是增加企业竞争力的重要表现。 （4）测试范围和性能参数少。不能满足大负载的动态（3000KW×10％～110％）性能测试的要求，特别是对于“突加突卸”的大动态电流、电压、频率的实时抖动以及极大值和极小值波形显示记录根本无法作到。因此也需要研制先进的大负荷盐水缸全自动测试系统来满足我国造船业的不断发展。 而在国外，发电机组的测试已经较少采用盐水缸负载，因为其本身存在一些无法弥补的缺陷，比如不能精确设定电阻值，由于水温上升电阻值变化具有时变性和非线性，高温的水以及蒸汽存在较大的安全隐患等。现在国外使用较多的是干式负载，它的调节精度很高，而且采用较好的散热装置，能使负载维持在较低的温度状态，其调节平滑，线性度很好。对这种干式负载的控制采用自动和遥控的方式，系统的自动化和智能化程度很高，但是这干式负载造价昂贵、成本开销巨大，并不适合正在发展中的中国造船业。
