船舶电力推进监控装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种船舶电力推进监控装置及方法，装置包括监测装置和控制装置，采集供电系统和电力推进系统设备的状态并控制电力推进系统设备的运行，监测装置由工业计算机和高级语言编写的应用程序组成，控制装置由安全控制装置和主控制装置两部分组成；系统运行时，安全控制装置采集供电系统和电力推进系统设备的重要保护信号来确定系统的保护功能，主控制装置采集设备运行信号并依据控制逻辑控制系统的正常运行，监测装置采集控制装置的信号通过友好的界面显示系统的数据、报警、报表和趋势，通过界面回放功能帮助船员分析异常。本发明专利技术集成监测和控制的功能，有效提高电力推进系统的自动化程度，通过配置安全控制装置有效提高了的安全性和可靠性。

Monitoring device and method for ship electric propulsion

The invention relates to a ship electric propulsion monitoring device and method, device includes a monitoring device and a control device, collecting power supply system and electric propulsion system equipment and electric propulsion system control the operation of equipment, application monitoring device prepared by industrial computer and advanced language, the control device is composed of a safety control device and main control two part of the device; when the system is running safety control device for collecting power supply system and electric propulsion system equipment is important to protect the signal to determine the protection function of the system, the normal operation of the operation signal acquisition device and main control device according to the control logic of the control system, signal monitoring and control device acquisition through friendly interface display system and alarm data report and analysis of abnormal trend, help the crew through the interface playback function. The integrated monitoring and control function of the invention effectively improves the automation degree of the electric propulsion system, and effectively improves the safety and reliability by configuring the safety control device.

【技术实现步骤摘要】
船舶电力推进监控装置及方法
本专利技术涉及一种船舶自动化技术，特别涉及一种船舶电力推进监控装置及方法。
技术介绍
随着现代电力电子设备的高速发展以及特殊工程船舶对推进的要求，变频器控制电机带动螺旋桨的电力推进方式越来越受工程船舶船东的青睐，实践充分证明了电力推进船舶具有优良的控制性能、低噪声、机舱布置灵活和经济性好的特点。船舶电力推进控制系统是控制电力推进设备运行的核心控制系统，其可靠性和稳定性将提升船舶的安全性能。由于船舶属于特殊交通工具，故一般电力推进船舶均配置两套电力推进系统和相应螺旋桨装置，在极端情况下允许损失一套电力推进系统和相应螺旋桨，这种极端情况可能是由电力推进系统设备、电力推进控制系统或者螺旋桨装置的严重故障导致的。电力推进控制系统的严重故障，一般指控制系统无法正常运行，可以通过备用控制跳过控制系统直接控制电力推进系统设备的运行。所以电力推进控制系统的原则是：一，电力推进控制系统允许出现严重故障，严重故障时采用备用控制；二，电力推进控制系统出现严重故障时能够安全停车；三，电力推进控制系统正常运行时必须准确接收重要保护信号以及保证重要保护信号动作时的安全停车。现有的船舶电力推进控制系统设计方案主要有以下特点：1、现有船舶电力推进控制系统普遍配置一套控制器采集电力推进系统设备信号和控制电力推进系统设备运行。正常运行时该配置可以满足控制的要求，但是控制系统严重故障时无法及时安全停车，另一方面控制器没有针对重要保护信号的短路、接地和数据溢出等保护功能，这两种情况下将造成电力推进系统失控。2、也有船舶电力推进控制系统采用两套完全冗余的硬件配置方法，可以避免控制系统的严重故障。但是该冗余配置没有容错机制，两套控制器各自采集信号，一旦有采集的信号不一致，导致控制器计算结果不一致，可能导致控制错误的情况。而且该方法成本很高，一般是传统方案价格的两倍以上。3、现有船舶电力推进控制系统不配置专用的监控系统，只配置触摸屏或者指示灯板作为电力推进控制系统的延伸显示。如果出现关联性复杂故障时，给船员分析故障带来了难度。
技术实现思路
本专利技术是针对现有电力推进控制系统存在的问题，提出了一种船舶电力推进监控装置及方法,该系统具有监测和控制功能。通过监测装置的回放功能来分析船舶运行数据并找出船舶异常发生的趋势和始末。通过安全控制器和主控制器的联合控制，可以保证电力推进控制系统出现严重故障时能够安全停车，也可以确保电力推进控制系统正常运行时准确接收重要保护信号以及保证重要保护信号开启时的安全停车。本专利技术的技术方案为：一种船舶电力推进监控装置，包括监测装置和控制装置，控制装置包括安全控制器、安全模块、主控制器和主控制器输入输出模块，安全控制器和主控制器通过以太网与监测装置通讯，安全控制器通过安全模块与供电系统和电力推进系统连接，主控制器通过输入输出模块与供电系统和电力推进系统连接，供电系统包括发电机组和主配电板，电力推进系统包括推进变压器、推进变频器和推进电动机；控制装置安装在一个控制箱内，安全控制器和主控制器的电源，由一路24VDC和一路220VAC转24VDC并通过二极管切换提供；安全控制器采用SIL3等级认证的安全型控制器，安全控制器通过安全模块采集供电系统和电力推进系统的安全开关信号及温度、压力信号，安全控制器对采集信号处理后输出安全级别信号到主控制器，安全控制器通过安全模块输出通道发送停车信号给电力推进系统，断开电力推进系统的供电回路；主控制器通过输入输出模块采集供电系统和电力推进系统运行信号，主控制器输出运行控制信号到供电系统和电力推进系统，主控制器输出越控信号到安全控制器。所述监测装置为安装应用程序界面的工业计算机。所述船舶电力推进监控装置的监控方法，所述安全控制器采集的安全开关信号为所有紧急停止按钮信号、推进变频器严重故障信号、主控制器失效信号；采集的模拟量信号为推进变压器三相绕组温度、推进电动机三相绕组温度、推进电动机轴承温度和推进电动机轴承滑油压力；安全控制器输入来自主控制器的信号：越控请求信号、停车反馈信号；安全控制器输出至主控制器的信号：安全控制器失效信号、停车信号、功率限制信号；安全控制器采集的安全开关信号一旦触发，安全控制器通过双处理器算出结果，并通过安全模块输出通道发送停车信号给电推进系统，断开电力推进系统的供电回路；安全控制器双处理器将采集的模拟量信号和设置的报警值和故障值进行比较，一旦模拟量信号超过报警值，则通过安全模块输出通道发送功率限制信号给主控制器，主控制器控制推进变频器输出最大功率为50％额定功率；如果上述模拟量信号在功率限制后依然有增加的趋势并超过故障设定值，安全模块输出通道直接发送停车信号给电推进系统，断开电力推进系统的供电回路；安全控制器接收来自主控制器的越控信号，这种情况下安全控制器将不发出停车命令给电力推进系统，此信号仅在船舶停车可能影响船舶驾驶安全的情况下使用；监测装置通过以太网接口采集安全控制器和主控制器的数据，数据包括发电机组、主配电板、推进变压器、推进变频器和推进电机的运行状态和故障报警数据；监测装置将实时采集各运行的数据并存于内存中，并根据上述数据在内存中生成报警数据、报表数据、趋势数据和系统数据，每隔十分钟将内存中的所有数据存于历史数据库，监测装置各个页面都显示来自内存中的实时数据；激化回放，页面切换到所选择的回放开始时间进行数据的回放显示。本专利技术的有益效果在于：本专利技术船舶电力推进监控装置及方法，电力推进监控系统通过监测装置的回放功能帮助船员分析异常的原因，快速找出故障的设备；通过安全控制器安全控制器和主控制器的联合控制，可以保证电力推进控制系统出现严重故障时能够安全停车，也可以确保电力推进控制系统正常运行时准确接收重要保护信号以及保证重要保护信号开启时的安全停车；上述功能可以提高船舶的安全性、可靠性和易维护性，而且系统成本较低。附图说明图1为本专利技术船舶电力推进监控系统示意图。具体实施方式如图1所示船舶电力推进监控系统示意图，包括监测装置和控制装置，控制装置包括安全控制器、安全模块、主控制器和主控制器输入输出模块，安全控制器和主控制器通过以太网与监测装置通讯，安全控制器通过安全模块与供电系统和电力推进系统连接，主控制器通过输入输出模块与供电系统和电力推进系统连接，供电系统包括发电机组和主配电板，电力推进系统包括推进变压器、推进变频器和推进电动机。控制装置安装在一个控制箱内，安全控制器和主控制器的电源，由一路24VDC和一路220VAC转24VDC并通过二极管切换提供，可以保证电源的品质和可靠性。安全控制器采集的重要保护信号，其中开关量：紧急停止按钮(驾驶室、集控室、本控箱、左翼、右翼、变频器等控制位置各一个)、推进变频器严重故障、主控制器失效；模拟量：推进变压器三相绕组温度、推进电动机三相绕组温度、推进电动机轴承温度、推进电动机轴承滑油压力。安全控制器输入来自主控制器的信号：越控请求信号、停车反馈信号。安全控制器输出至主控制器的信号：安全控制器失效信号、停车信号、功率限制信号。主控制器与发电机组接口：预停车信号。主控制器与主配电板接口：发电机断路器状态、发电机组功率、母联断路器状态、左母排频率、右母排频率。主控制器和推进变压器接口：预充磁请求、预充磁成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶电力推进监控装置，其特征在于，包括监测装置和控制装置，控制装置包括安全控制器、安全模块、主控制器和主控制器输入输出模块，安全控制器和主控制器通过以太网与监测装置通讯，安全控制器通过安全模块与供电系统和电力推进系统连接，主控制器通过输入输出模块与供电系统和电力推进系统连接，供电系统包括发电机组和主配电板，电力推进系统包括推进变压器、推进变频器和推进电动机；控制装置安装在一个控制箱内，安全控制器和主控制器的电源，由一路24VDC和一路220VAC转24VDC并通过二极管切换提供；安全控制器采用SIL3等级认证的安全型控制器，安全控制器通过安全模块采集供电系统和电力推进系统的安全开关信号及温度、压力信号，安全控制器对采集信号处理后输出安全级别信号到主控制器，安全控制器通过安全模块输出通道发送停车信号给电力推进系统，断开电力推进系统的供电回路；主控制器通过输入输出模块采集供电系统和电力推进系统运行信号，主控制器输出运行控制信号到供电系统和电力推进系统，主控制器输出越控信号到安全控制器。

【技术特征摘要】
1.一种船舶电力推进监控装置，其特征在于，包括监测装置和控制装置，控制装置包括安全控制器、安全模块、主控制器和主控制器输入输出模块，安全控制器和主控制器通过以太网与监测装置通讯，安全控制器通过安全模块与供电系统和电力推进系统连接，主控制器通过输入输出模块与供电系统和电力推进系统连接，供电系统包括发电机组和主配电板，电力推进系统包括推进变压器、推进变频器和推进电动机；控制装置安装在一个控制箱内，安全控制器和主控制器的电源，由一路24VDC和一路220VAC转24VDC并通过二极管切换提供；安全控制器采用SIL3等级认证的安全型控制器，安全控制器通过安全模块采集供电系统和电力推进系统的安全开关信号及温度、压力信号，安全控制器对采集信号处理后输出安全级别信号到主控制器，安全控制器通过安全模块输出通道发送停车信号给电力推进系统，断开电力推进系统的供电回路；主控制器通过输入输出模块采集供电系统和电力推进系统运行信号，主控制器输出运行控制信号到供电系统和电力推进系统，主控制器输出越控信号到安全控制器。2.根据权利要求1所述船舶电力推进监控装置，其特征在于，所述监测装置为安装应用程序界面的工业计算机。3.根据权利要求1或2所述船舶电力推进监控装置的监控方法，其特征在于，所述安全控制器采集的安全开关信号为所有紧急停止按钮信号、推进变频器严重故障信号、主控制器失效信号；采集的模拟量信号为推进变压器三相绕组温度、推进电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡斌，曾志林，邱赟，吴国栋，殷非，田野，张元玮，范松伟，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零四研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31