数学热本与变用
船用发电机组的设计与应用
曲艳阳李吕林范向阳
(河南核净洁净技术有限公司河南郑州450001)
组标准及CCS认证要求对所设计机组进行试验验证。事实证明机组提供给用户后，各系统运行良好，达到预期日的。
关键调：船用发电机组减压水箱电气控制
中图分类号：U664 1、引言
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2012)04-0149-01
设计开发
负载），从计算结果中获得主梁最大变形量为0.0029，由要求侧构件
船舶主机在船上占有核心地位，冠有“船舶心脏"之称。船舶主机工作的连续性、可靠性及稳定性将直接影响船舶的经济指标、技术指标乃至船舶的安全性和生命力。据统计目前以柴油机作为主机的船舶占90%以上，可见柴油主机占绝对统治地位。传感技术和计算机技术的发展使柴油机制造商逐步致力于主机监控和船舶自动化技术的开发，船舶主机监控系统的发展也经历了由就地分散控制系统、集中监控系统向集散监控系统的过渡。本文所设计柴油发电机组是将PLC作为控制底层（下位机），采用MODBUS通讯协议通过 RS485总线网络将信号通讯至集控室，分机械部分和电气部分设计，
2、船用发电机组的总体设计
该机组主要由以下几部分组成：对于应急发电机组，包括发动机C32、发电机HCM634K、公共底座、电气控制柜，远置散热水箱、减压水柜、燃油箱。
2.1机组机械部分设计
船用柴油发电机组机械部分设计主要包括公共底座，减压水箱、控制箱体和降噪箱等。其中，控制箱体设计时主要是考虑能够容纳PLC、电压调节器、速度调速开关本地/远程操作切换开关，交流接触器器，输入输出端子排及相对应的继电器和指示灯等所有电气元件，保证元件排布合理、接线方使，并保证箱体通风，控制箱安装支架设计时考虑处于什么样的高度人操作最舒服。为避免箱体振动损坏元件，在箱体和支架的联接处安装避震整。降噪箱设计主要是解决通风条件和降低噪声之间的矛盾，接照机房实际空间布局，以进风面积>水箱散热面积≥排风面积为准则，设计风道以降低噪声，满足用户要求。
2.1.1公共息准
机组底座是柴油发电机组的关键部件，它的设计水平和加工精度直接影响到机组的使用性能、振动、噪声、可靠性和寿命。同时根据船用发电机组CCS认证要求对机组底座进行校核。现以应急发电机组为例说明，所设计的机组底座模型如下图1所示。为分析方使，我们假设底座上的发动机和发电机等重量完全由底座主梁承担。为便于模型加载，选用32b井槽钢中的一根进行分析。查手册获得所述机座的主梁32b井槽钢材料技术数据参数如下：
弹性模量：E=2.0×10N/mm 泊松比：μ=0.3
截面系数：W=509×10°mm 惯性矩：1=8144.2×10°mm*
在ANSYS11.0中直接建模划分网格，如图2所示。对模型施加边界条件（主梁底面Y向位移约束，发电机和发动机对主梁的压力
图1
图2
的最大纵向挠度允许值为其全长的0.1%，即3.5mm，即满足要求。
2.1.2减压水辅
本机组与普通柴油发电机组最大差别就是冷却系统中散热问题。根据客户应用机组实际环境及机房布局，该船用应急发电机组采用远置水箱散热。由于远置水箱距发动机距离较远，经发动机厂家确认发动机机带泵不能将水送至散热水箱，为解决此问题确定在发动机与远置水箱间管路中增加加力水泵。同时为使机带泵与加力泵运行良好，且方便水泵选型，讨论决定管路中再增加减压水箱。当机组刚启动时系统为开式循环，当水返回至发动机后系统转为闭式循环。系统中减压水箱自身不能进行散热，主要起解压作用。
2.2电气控制部分设计 2.2.1就置工作过程
所设计船用发电机组分辅发电机组和应急发电机组，其中辅发电机组是正常情况下向全船供电的电站。应急发电机组是在停泊状态又无岸电供应时，向停泊船舶的用电负载供电或在紧急情况下，向保证船舶安全所必需的负载供电的电站。
2.2.2机功第实现
按照客户要求，所设计的机组需输出的模拟信号为：电池电压、发动机冷却水湿.发动机滑油压力、发动机滑油湿度、发动机转速、燃油消耗率、燃油消耗量、燃油压力等，报警信号为发动机冷却水温度高报警、发动机滑油温度高报警、发动机滑油压力低报警、系统电压低报警、启动气压低报警、膨胀水箱水位低报警等信号，模拟信号通过机旁仪表显示，报警信号通过控制箱上指示灯或增加蜂鸣器提供信息。
所设计船用发电机组电气控制部分以三菱PLCFXIN-40MR-D为中心闪,根据机组各监测部位传感器等检测仪采集的模拟量信号和开关量信号，设计17个输人点，17个输出点，经过一系列逻辑处理，输出并控制各种继电器和指示灯动作或指示，从而实现对机组的监测和控制。在机组运行期间，该控制系统对运行参数、状态实时检测，控制机组的自动运行。电气控制部分有通讯模块PL1000E，将检测的参数及运行状态通过MODBUS通讯协议传送到上位主机，同时也可接收上位主机指令，监控主机运行。通过该系统，轮机管理员无需到机舱巡视，只在集控室就能了解，并能及时发现故障，打造
了“无人值班"机舱。 3、试验
根据GB/T13032-2010船用发电机组标准及CCS认证要求在对机组进行外观检查，发电机绝缘电阻检查、试运转检查并确认合格后，对机组执行启动性能试验、振动试验、噪声试验、电气性能试验及机组保护功能试验。经过做上述试验，机组均能满足要求。由
于篇幅有限，试验结果不在文中费述。 4、结语
本文对船用发电机组机械部分和电气部分主要部件设计过程及试验内容进行了系统阐述，指出通过一系列试验来验证机组是否满足要求。实践证明该机组提供给用户后，机组各个系统运行良好，
达到了预期目的。作者简介
曲艳阳(1981=)，女，河南阳人，预士研究生，从事用发电机组的设计与研究。
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