一種節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其設(shè)有：控制器(6)，通過數(shù)據(jù)線與控制器(6)相連的交流電力測(cè)功機(jī)(1)、變頻器(5)、信息采集器(7)和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，以及通過電纜與變頻器(5)相連的電動(dòng)機(jī)(3)。本實(shí)用新型通過控制器控制變頻器來控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可模擬船舶不同感性電力負(fù)載(如船用側(cè)推器、造水機(jī)、分油機(jī)、空壓機(jī)、泵等)運(yùn)行測(cè)試問題；通過交流電力測(cè)功機(jī)將電能回饋至電網(wǎng)，可解決電能消耗浪費(fèi)和污染等問題，且該模擬負(fù)載裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)和安裝，具有良好節(jié)能效果。
【專利說明】
一種節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及船舶控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶負(fù)載模擬裝置是用來確定船舶電力系統(tǒng)性能的重要裝置，且船舶負(fù)載除白熾燈、電爐等，其余大部分為感性負(fù)載。而今，船舶負(fù)載模擬裝置主要用于船舶柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)、船舶電力側(cè)推器的廠內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)及各科研場(chǎng)所模擬實(shí)際船舶負(fù)載的性能試驗(yàn)。
[0003]目前，現(xiàn)有的船舶負(fù)載模擬裝置主要有以下三種方式:
[0004](I)基于水電阻的船舶負(fù)載模擬裝置，通過改變極板間距來改變電阻值的大小。該裝置主要優(yōu)點(diǎn)是成本低，可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速;缺點(diǎn)是屬于純阻性負(fù)載，精度和靈敏度低，不利于準(zhǔn)確分析，消耗電能，污染環(huán)境，安全性不高，不適于環(huán)境溫度變化大的場(chǎng)合。
[0005](2)基于集裝箱型干式船舶負(fù)載模擬裝置，通過增減負(fù)載箱來模擬船舶負(fù)載裝置。該裝置主要優(yōu)點(diǎn)是維護(hù)成本低，調(diào)節(jié)容易，體積較小，安全性高;缺點(diǎn)是屬于純阻性負(fù)載，消耗電能，污染環(huán)境，難以重現(xiàn)船舶負(fù)載裝置特性。
[0006](3)基于水力測(cè)功器的船舶推進(jìn)負(fù)載模擬裝置，通過改變內(nèi)腔工作壓力來模擬船舶負(fù)載裝置。該裝置主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試精度較高，工作穩(wěn)定可靠，可較好模擬船舶負(fù)載裝置；缺點(diǎn)是耗能且轉(zhuǎn)速低于一定值時(shí)加載性能變差，成本較高，不利于使用維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和現(xiàn)有船舶負(fù)載模擬裝置的缺陷，提供一種節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，充分考慮到實(shí)際船舶各種負(fù)載的需求和能源浪費(fèi)而造成環(huán)境污染等問題，具有良好的節(jié)能效果和實(shí)用效果。
[0008]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案:
[0009]本實(shí)用新型提供的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其設(shè)有:控制器，通過數(shù)據(jù)線與控制器相連的交流電力測(cè)功機(jī)、變頻器、信息采集器和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，以及通過電纜與變頻器相連的電動(dòng)機(jī)。
[0010]所述的交流電力測(cè)功機(jī)，其輸入端通過聯(lián)軸節(jié)與電動(dòng)機(jī)的輸出端連接，其輸出端通過可控開關(guān)K2將負(fù)載模擬裝置再生電能回饋至電網(wǎng)。
[0011]所述的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，其安裝于聯(lián)軸節(jié)上。
[0012]所述的變頻器，其輸入端通過可控開關(guān)Kl與船舶的配電板的輸出端連接，其輸出端與電動(dòng)機(jī)的輸入端連接。
[0013]所述的變頻器、信息采集器、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，其輸出端分別與控制器的輸入端連接。
[0014]本實(shí)用新型還設(shè)有可控開關(guān)K1、可控開關(guān)K2、上位機(jī)，其輸入端以及變頻器的輸入端分別與控制器的輸出端連接。
[0015]所述的控制器可以采用西門子S7-200PLC/CPU226CN型控制器。
[0016]在接收轉(zhuǎn)速扭矩傳感器信息，分析并處理，并與設(shè)定參數(shù)比較的過程中，所述的控制器、變頻器、電動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器形成第一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0017]在控制器與交流電力測(cè)功機(jī)中的測(cè)控儀通信，采集再生電的參數(shù)，控制器與信息采集器通信，采集電網(wǎng)的電參數(shù)，通過控制交流電力測(cè)功機(jī)中的變頻調(diào)速系統(tǒng)來保證再生電參數(shù)與電網(wǎng)參數(shù)一致，形成并網(wǎng)條件的過程中，所述的控制器、交流電力測(cè)功機(jī)形成第二個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0018]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要優(yōu)點(diǎn):
[0019]1.采用以太網(wǎng)、RS485通信相結(jié)合的方式，使控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊可靠、實(shí)時(shí)性和靈活性強(qiáng)。
[0020]2.采用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電力測(cè)功機(jī)的方式模擬實(shí)際船舶感性負(fù)載(如船用側(cè)推器、造水機(jī)、分油機(jī)、空壓機(jī)、栗等)運(yùn)行測(cè)試問題。
[0021]3.采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，滿足發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速、扭矩和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的前提下，將電力設(shè)備儲(chǔ)存的動(dòng)能或勢(shì)能經(jīng)交流電力測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)換為再生電能回饋至電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。
[0022]4.采用完全符合模擬船舶動(dòng)力機(jī)械的負(fù)載裝置，且交流電力測(cè)功機(jī)可在接近零轉(zhuǎn)速時(shí)達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)了加載測(cè)試的平滑調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中實(shí)線均為電力電纜，虛線均為通信電纜。
[0024]圖中:1.交流電力測(cè)功機(jī);2.聯(lián)軸節(jié);3.電動(dòng)機(jī);4.負(fù)載模擬裝置;5.變頻器;6.控制器;7.?目息米集器。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例以及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不限定本實(shí)用新型。
[0026]本實(shí)用新型提供的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括交流電力測(cè)功機(jī)1、電動(dòng)機(jī)3(負(fù)載)、變頻器5、控制器6、信息采集器7和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，其中:所述交流電力測(cè)功機(jī)1，其輸入端通過聯(lián)軸節(jié)2與電動(dòng)機(jī)3的輸出端連接，其輸出端通過可控開關(guān)Κ2將負(fù)載模擬裝置4再生電能回饋至電網(wǎng)。所述轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，其安裝于聯(lián)軸節(jié)2上。所述變頻器5，其輸入端與船舶的配電板的輸出端連接，其輸出端與電動(dòng)機(jī)3的輸入端連接。所述變頻器5、信息采集器7、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，其輸出端分別與控制器6的輸入端連接。所述交流電力測(cè)功機(jī)1、可控開關(guān)Κ1、可控開關(guān)Κ2、變頻器5、上位機(jī)，其輸入端分別與控制器6的輸出端連接。
[0027]所述交流電力測(cè)功機(jī)I，主要由交流電動(dòng)機(jī)、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)和測(cè)控儀組成，交流電動(dòng)機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)變頻調(diào)速系統(tǒng)整流為直流電，再逆變?yōu)榻涣麟娭岭娋W(wǎng)。
[0028]所述電動(dòng)機(jī)3為負(fù)載，其采用可平滑調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)。
[0029]所述負(fù)載模擬裝置4是一種回饋節(jié)能型、模擬船舶各感性負(fù)載的試驗(yàn)裝置。
[0030]所述控制器6采用西門子S7-200PLC/CPU226CN型控制器，主要由中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源組成。
[0031]所述控制器6與上位機(jī)通過以太網(wǎng)連接，控制器與變頻器、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、信息采集器、交流電力測(cè)功機(jī)分別通過RS485通信連接，實(shí)現(xiàn)通信。
[0032]所述控制器6通過與變頻器5通信，實(shí)現(xiàn)控制電動(dòng)機(jī)增速和減速;通過接收轉(zhuǎn)速扭矩傳感器信息，分析并處理，并與設(shè)定參數(shù)比較，其中控制器6、變頻器5和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器形成第一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng);控制器6與交流電力測(cè)功機(jī)I中的測(cè)控儀通信，采集再生電的參數(shù)，控制器6與信息采集器7通信，采集電網(wǎng)的電參數(shù)，通過控制交流電力測(cè)功機(jī)I中的變頻調(diào)速系統(tǒng)來保證再生電參數(shù)與電網(wǎng)參數(shù)一致，形成并網(wǎng)條件，其中控制器6、電力測(cè)功機(jī)I形成第二個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。使用所述的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)模擬負(fù)載裝置控制系統(tǒng)反應(yīng)迅速、穩(wěn)定、精確，準(zhǔn)確運(yùn)行。
[0033]所述測(cè)控儀為現(xiàn)有設(shè)備，其除了對(duì)各種旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn)速、扭矩進(jìn)行精確測(cè)量和控制外，還具備“本地/遠(yuǎn)程”功能。
[0034]本實(shí)用新型提供的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其上位機(jī)通過以太網(wǎng)應(yīng)用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)與控制器的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶模擬負(fù)載裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，可通過多種途徑(文字、圖片、動(dòng)畫等)將船舶模擬負(fù)載控制系統(tǒng)的工作情況顯示，為操作員的操作、維護(hù)、監(jiān)控提供方便。
[0035]本實(shí)用新型提供的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其工作過程是:該裝置運(yùn)行時(shí)，按照負(fù)載各參數(shù)大小，通過控制器控制可控開關(guān)Kl合閘，同時(shí)輸出設(shè)定轉(zhuǎn)速信號(hào)給變頻器，使電動(dòng)機(jī)按設(shè)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行并驅(qū)動(dòng)電力測(cè)功機(jī)運(yùn)行，系統(tǒng)達(dá)到并網(wǎng)條件，控制器控制可控開關(guān)K2合閘，形成回饋式結(jié)構(gòu)，使再生電能回饋至電網(wǎng)。
[0036]本實(shí)用新型可解決船舶柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)、船舶電力側(cè)推器的廠內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)及各科研場(chǎng)所模擬實(shí)際船舶負(fù)載的性能試驗(yàn)過程中不同模擬負(fù)載要求和能源浪費(fèi)而造成環(huán)境污染等問題，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝于各測(cè)試場(chǎng)所方便實(shí)用。
[0037]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)員來說，可以根據(jù)上述說明加以改造或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其特征是設(shè)有:控制器(6)，通過數(shù)據(jù)線與控制器(6)相連的交流電力測(cè)功機(jī)(1)、變頻器(5)、信息采集器(7)和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，以及通過電纜與變頻器(5)相連的電動(dòng)機(jī)(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其特征在于所述的交流電力測(cè)功機(jī)(I)，其輸入端通過聯(lián)軸節(jié)(2)與電動(dòng)機(jī)(3)的輸出端連接，其輸出端通過可控開關(guān)K2將負(fù)載模擬裝置(4)再生電能回饋至電網(wǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，其安裝于聯(lián)軸節(jié)(2)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其特征在于所述的變頻器(5)，其輸入端通過可控開關(guān)Kl與船舶的配電板的輸出端連接，其輸出端與電動(dòng)機(jī)(3)的輸入端連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其特征在于所述的變頻器(5)、信息采集器(7)、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，其輸出端分別與控制器(6)的輸入端連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其特征在于還設(shè)有可控開關(guān)K1、可控開關(guān)K2、上位機(jī)，其輸入端以及變頻器(5)的輸入端分別與控制器(6)的輸出端連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其特征在于所述的控制器(6)采用西門子S7-200PLC/CPU226CN型控制器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其特征是在接收轉(zhuǎn)速扭矩傳感器信息，分析并處理，并與設(shè)定參數(shù)比較的過程中，控制器(6)、變頻器(5)、電動(dòng)機(jī)(3)和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器形成第一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型船舶負(fù)載模擬裝置，其特征是在控制器(6)與交流電力測(cè)功機(jī)(I)中的測(cè)控儀通信，采集再生電的參數(shù)，控制器(6)與信息采集器(7)通信，采集電網(wǎng)的電參數(shù)，通過控制交流電力測(cè)功機(jī)(I)中的變頻調(diào)速系統(tǒng)來保證再生電參數(shù)與電網(wǎng)參數(shù)一致，形成并網(wǎng)條件的過程中，控制器(6)、交流電力測(cè)功機(jī)(I)形成第二個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G01R31/34GK205539389SQ201620067369
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日
【發(fā)明人】高嵐, 馬子超, 徐合力, 邱云, 司宇航, 劉恩東, 羅永吉
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)