DTKAM型电力推进主推进控制系统中船重工第704研究所.docx
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DTKAM型电力推进主推进控制系统中船重工第704研究所
DTK-2000AM型PCS
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正文共28页
旧底图总号
使用说明书
623Q430-1-00SM
底图总号
标记
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修改单号
签字
日期
图样标记
总面积
编制
试
1.86m2
校对
日期
签字
审核
共31页
标检
第七O四研究所电力推进工程部
批准
面积:
0.06m2
目次
1.前言1
1.1主要用途1
1.2适用范围1
1.2工作条件1
2.系统组成1
2.1系统描述1
2.2中央控制站2
2.1.1操作面板3
2.1.2安装板6
2.3控制单元6
2.4本地控制箱7
2.3.1操作区域8
2.3.2应急车钟区域11
2.5应急车钟系统11
2.5系统接口和工作原理11
3.功能12
3.1供电自动切换12
3.2航行模式管理12
3.2.1巡航模式12
3.2.2操纵模式12
3.3控制位置管理13
3.4推进控制13
3.4.1推力控制13
3.4.2手柄控制13
3.4.3控制模式切换13
3.4.4保护功能13
3.4.5联锁功能14
3.4.6越控功能15
3.5系统运行监测15
3.5.1主配电板信息15
3.5.2主推进变压器信息16
3.5.3主推进电机信息16
3.5.4舵桨装置信息16
3.5.5主推进变频器16
4.使用操作17
4.1使用前的准备和检查17
4.2使用过程中的安全防护、标志说明17
4.3操作程序17
4.3.1控制位置选择17
4.3.2本地合分闸流程19
4.3.3本地启动流程20
4.3.4本地停止流程21
4.3.5遥控启动流程22
4.3.6遥控停止流程23
4.3.7备用控制24
4.3.8越控控制24
4.3.9变频器的停止和应急停止25
4.4运行中的监测和记录要求以及标准记录表格26
5安装与调试26
5.1安装方法及程序26
5.2调试方法及步骤26
5.3安装调试注意事项26
5.4一般故障分析及排除26
5.4.1故障类别一26
5.4.2故障类别二27
5.4.2故障类别三27
6维护保养27
6.1运行时的维护保养27
6.2日常维护保养工作和计划27
6.3长期停放时的维护保养27
6.4检修周期28
6.5注意事项28
1.前言
1.1主要用途
DTK-2000AM型电力推进控制系统用于船舶电力推进系统的监测、控制与保护。
1.2适用范围
本文使用于DTK-2000AM型电力推进控制系统的使用、调试、维修。
1.2工作条件
环境温度:
0C~45C
相对湿度:
85%
电源需求:
主电源AC220V(±20%)
应急电源DC24V(-25%~+25%)
中央控制站主电源AC220V120W
应急电源DC24V120W
控制单元主电源AC220V200W
应急电源DC24V200W
本地控制箱主电源AC220V120W
应急电源DC24V120W
2.系统组成
2.1系统描述
DTK-2000AM型电力推进控制系统(以下简称PCS)的系统构架图如图2-1所示,系统组成包括:
序号
设备
数量
位置
1
中央控制站CCP
1套每舵桨
驾驶室
2
推进控制单元PCU
1套每舵桨
变频器室
3
本地控制箱LCP
1套每舵桨
舵桨舱
6
应急车钟
系统
发送器
1套每舵桨
驾驶室
监控室
舵桨舱
复视器
接收器
每套PCS采用以太环网结构,并使用高性能管理型交换机进行网络管理,当节点出现故障时,网络自愈时间小于20ms,确保控制系统的稳定、可靠运行。
推进控制单元与驾驶室的各控制站采用工业以太环网(主网采用光纤)通讯,而指示仪表信号、应急停止命令、备用操作信号等则采用硬线传输以确保系统的可靠性,本地控制面板的控制信号通过硬线直接连接至对应的变频器与舵桨控制单元。
推进控制单元与全船监测报警系统可采用以太网或串口通讯。
图2-1PCS系统构架
2.2中央控制站
中央控制站由操作面板与安装板组成,操作面板安装于驾控台台面,安装板安装于驾控台台体内,两者之间预接有2米连接导线(长度可根据项目实际情况调整),如图2-2所示。
图2-2中央控制站
2.1.1操作面板
操作面板是PCS的主要人机界面,安装于驾控台台面,主要由指示表、按钮和指示灯组成:
图2-3:
操作面板按钮区域图2-4:
操作面板指示灯区域
1)指示表
器件名称
类型
颜色
指示
备注
转速表
仪表
-
0~300rpm
根据项目调整
2)操控器件
器件名称
颜色
指示
动作
应急停止
红
亮
应急停止动作
保持
应急停止
闪
-
触动
-
灭
应急停止未动作
释放
撤销应急停止
3)按钮(带灯)
器件名称
颜色
指示状态
动作
推进启动
绿
亮
启动状态
保持
-
闪
按下按钮,流程执行中
触动
启动主推进
灭
停止状态
释放
-
推进停止
红
亮
停止状态
保持
-
闪
按下按钮,流程执行中
触动
停止主推进
灭
启动状态
释放
-
功率模式
白
亮
功率模式
保持
-
闪
-
触动
激活/关闭功率模式
灭
速度模式
释放
-
越控模式
黄
亮
越控模式
保持
-
闪
-
触动
激活/关闭越控模式
灭
非越控模式
释放
-
全回转
模式
白
亮
全回转模式
保持
-
闪
-
触动
激活/关闭全回转模式
灭
巡航模式
释放
-
消声
白
亮
-
保持
-
闪
-
触动
消声
灭
-
释放
-
应答
白
亮
-
保持
-
闪
-
触动
应答
灭
-
释放
-
试灯
白
亮
-
保持
-
闪
-
触动
试灯
灭
-
释放
-
4)指示灯
器件名称
颜色
指示状态
动作
主电源
绿
亮
AC220V主电源有电
保持
-
闪
-
触动
-
灭
AC220V主电源失电
释放
-
应急电源
绿
亮
DC24V应急电源有电
保持
-
闪
-
触动
-
灭
DC24V应急电源失电
释放
-
备用控制
黄
亮
备用控制
保持
-
闪
-
触动
-
灭
随动控制
释放
-
船桥控制
白
亮
船桥控制
保持
-
闪
-
触动
-
灭
本地控制
释放
-
本地控制
白
亮
本地控制
保持
-
闪
-
触动
-
灭
船桥控制
释放
-
启动连锁
黄
亮
有启动连锁
保持
-
闪
-
触动
-
灭
无启动连锁
释放
-
断路器
闭合
绿
亮
闭合状态
保持
-
闪
-
触动
-
灭
分断状态
释放
-
功率限制
黄
亮
功率限制
保持
-
闪
-
触动
-
灭
无功率限制
释放
-
手柄零位
白
亮
手柄处于零位
保持
-
闪
-
触动
-
灭
手柄未处于零位
释放
-
报警
红
亮
报警被确认,仍存在;
报警消失但未确认。
保持
-
闪
报警存在且未确认
触动
-
灭
正常状态
释放
-
故障
红
亮
故障被确认,仍存在;
故障消失但未确认。
保持
-
闪
故障存在且未确认
触动
-
灭
正常状态
释放
-
5)其他
蜂鸣器、调光旋钮。
器件名称
颜色
动作
动作
蜂鸣器
黑
亮
有新故障且未消声
保持
-
闪
-
触动
-
灭
无故障或已消声
释放
-
调光
-
亮
-
左旋
灯光变暗
闪
-
-
-
灭
-
右旋
灯光变亮
2.1.2安装板
安装板如图2-5所示,上面安装有相应的控制器件与接口器件,主要为电源、控制器、交换机、接线端子等,安装板安装于驾控台内部。
图2-5中央控制站安装板
2.3控制单元
推进控制单元PCU(PropulsionControlUnit)是主推进控制系统的核心控制设备,每舵桨配置一套、独立成柜,安装于主推进变频器室,如图2-6所示。
推进控制单元采用紧凑型工控机IPC作为核心控制器,完成所有控制功能逻辑处理。
在控制箱正面设置有触摸屏作为人机界面,可以监测舵桨系统的运行状态。
安装形式:
壁挂式安装
防护等级:
IP23
尺寸W×H×D(mm):
600×1000×250
重量:
约50kg
图2-6控制单元外形图
指示灯
器件名称
颜色
指示状态
动作
主电源
绿
亮
AC220V主电源有电
保持
-
闪
-
触动
-
灭
AC220V主电源失电
释放
-
应急电源
绿
亮
DC24V应急电源有电
保持
-
闪
-
触动
-
灭
DC24V应急电源失电
释放
-
2.4本地控制箱
本地控制箱LCP(LocalControlPanel)嵌入式安装于本地控制箱,每舵桨设置一个、就近安装于各舵桨旁。
上面集成有对每个舵桨推进功能的操控器件,分为操作区域和应急车钟区域。
如图2-7所示。
防护等级:
IP44
尺寸W×H×D(mm):
400×550×250
图2-7本地控制箱外形图
2.3.1操作区域
操作区域集成有按钮指示灯等,用于对推进系统的本地控制操作,如2-8所示。
图2-8本地控制箱操作区域
1)指示表
转速表,功率表;
器件名称
类型
颜色
指示
备注
转速表
仪表
-
0~300rpm
功率表
仪表
-
0~750kW
2)操控器件
器件名称
颜色
指示状态
动作
应急停止按钮
红
亮
应急停止动作
保持
应急停止
闪
-
触动
-
灭
应急停止未动作
释放
撤销应急停止
切换开关
黑
-
-
1
本地
-
-
2
遥控
3)带灯按钮
器件名称
颜色
指示状态
动作
整流启动
绿
亮
整流单元启动状态
保持
-
闪
-
触动
启动整流单元
灭
整流单元停止状态
释放
-
整流停止
红
亮
整流单元停止状态
保持
-
闪
-
触动
停止整流单元
灭
整流单元启动状态
释放
-
逆变启动
绿
亮
逆变单元启动状态
保持
-
闪
-
触动
启动逆变单元
灭
逆变单元停止状态
释放
-
逆变停止
红
亮
逆变单元停止状态
保持
-
闪
-
触动
停止逆变单元
灭
逆变单元启动状态
释放
-
断路器合闸
绿
亮
断路器合闸状态
保持
-
闪
-
触动
断路器合闸命令
灭
断路器分断状态
释放
-
断路器分断
红
亮
断路器分断状态
保持
-
闪
-
触动
断路器分断命令
灭
断路器合闸状态
释放
-
升速
绿
亮
-
保持
-
闪
-
触动
转速上升
灭
-
释放
-
降速
红
亮
-
保持
-
闪
-
触动
转速下降
灭
-
释放
-
消声
白
亮
-
保持
-
闪
-
触动
消声
灭
-
释放
-
应答
白
亮
-
保持
-
闪
-
触动
应答
灭
-
释放
-
试灯
白
亮
-
保持
-
闪
-
触动
试灯
灭
-
释放
-
4)指示灯
器件名称
颜色
指示状态
动作
主电源
绿
亮
AC220V主电源有电
保持
-
闪
-
触动
-
灭
AC220V主电源失电
释放
-
应急电源
绿
亮
DC24V应急电源有电
保持
-
闪
-
触动
-
灭
DC24V应急电源失电
释放
-
整流报警
红
亮
整流单元报警
保持
-
闪
-
触动
-
灭
整流单元无报警
释放
-
整流故障
红
亮
整流单元故障
保持
-
闪
-
触动
-
灭
整流单元无故障
释放
-
逆变报警
红
亮
逆变单元报警
保持
-
闪
-
触动
-
灭
逆变单元无报警
释放
-
逆变故障
红
亮
逆变单元报警
保持
-
闪
-
触动
-
灭
逆变单元无报警
释放
-
5)其他
器件名称
颜色
指示状态
动作
蜂鸣器
黑
亮
有新故障且未消声
保持
-
闪
-
触动
-
灭
无故障或已消声
释放
-
2.3.2应急车钟区域
应急车钟区域安装有应急车钟接收器,详细组成见选用的应急车钟使用说明书。
2.5应急车钟系统
系统独立设置有一套应急车钟系统,用于遥控系统故障时的应急传讯。
在以下位置安装有相应设备:
驾驶室发送器
监控室复示器
舵桨舱接收器
应急车钟的详细组成及使用方法见选用的应急车钟使用说明书。
2.5系统接口和工作原理
系统接口如图2-9所示,PCU内的紧凑型工控机(IPC)和触摸屏(TP)通过以太网接口连接到以太网交换机上;驾控室的中央控制站的控制器(881)通过以太网接口连接到以太网交换机上;两个设备之间通过冗余光纤链路进行通讯连接。
在一条光纤链路出现故障时,可以无缝切换到另一条链路进行实时的通讯。
操作员可以通过PCU的触摸屏来设置系统参数,查询报警信息。
IPC作为系统的核心处理单元,完成系统逻辑控制,881作为船桥的数据收集单元,将数据通过光纤传送到IPC进行实时的处理与控制。
中央控制站CCP
控制单元PCU
图2-9系统接口原理图
3.功能
3.1供电自动切换
电源由备用24V直流电源通过DC/DC和AC/DC的24V电源,连接到二极管模块上面。
当电网有电时,系统由AC/DC来提供电源,当系统失电时,切换好备用的24V电源供电。
两者之间的切换是无缝的。
3.2航行模式管理
3.2.1巡航模式
在航行模式下,驾驶员通过安装在各控制面板(船桥、左翼、右翼)上的全回转推力手柄RSCL发出推力与舵角命令,舵角在±35°范围内变化,系统可以获得全部的推进功率。
当舵角超出±35°时,系统将采取保护措施,将降低推进功率,如图3-1所示(具体曲线与设计院确认)。
3.2.2操纵模式
在操纵模式下,驾驶员通过安装在各控制面板(船桥、左翼、右翼)上的全回转推力手柄RSCL发出推力与舵角命令,舵角可在360°范围内变化,推进系统的功率输出,不受舵角变化的限制。
图3-1:
巡航模式功率限制
3.3控制位置管理
主推进设置有四个控制位置,各控制位置之间的切换由舵桨控制器管理。
序号
控制位置
属性
功能
优先级
1
本地控制箱
非随动
转速
1(最高)
2
船桥中央操作站备用
非随动
转速
2
3
船桥中央操作站
随动
转速
3
3.4推进控制
3.4.1推力控制
推进控制单元对接受的舵桨转速命令或功率命令进行处理,以确保推进功率处于设定的限制范围内,根据推进系统与供电系统的状态,PCU将自动设定推力上升与下降的斜率,舵桨的最大推力也取决于供电系统所能提供的功率裕量。
操纵手柄由舵桨提供,传送手柄指令(4-20mA)至推进控制单元。
3.4.2手柄控制
在遥控模式下,左(右)两套舵桨单元同时响应指定的全回转手柄命令,实现两套舵桨单元转速及舵角的同步输出。
3.4.3控制模式切换
推进控制系统设置有两种不同的控制模式:
转速模式(默认)和功率模式,在遥控操作板上可对这两者模式进行实时切换。
在转速模式下,遥控系统的操作手柄给出的命令信号为转速参考值,PCU根据此参考值控制推进电机转速,在不同的水动力情况下,推进电机的功率会有所改变。
在功率模式下,遥控系统的操作手柄给出的命令信号为功率参考值,PCU根据此参考值控制推进电机功率,在不同的水动力情况下,螺旋桨的转速会有所改变。
当手柄回到零位时,推进变频器会根据给定的零功率,停止驱动系统。
3.4.4保护功能
PCU具备完整的保护功能,其中一些是用来防止推进系统内的设备过载的,另外一些是用来保护供电系统。
PCU提供的保护功能的一个重要目的是为了防止供电系统的发生“全船失电”情况。
推进负载是供电系统的最大负载,因此PCU将设置多种保护措施以防止推进系统本身引起全船失电,PCU将监测供电系统的状态,包括在网机组数量与功率裕量等必须的信息。
为了防止设备过载或发生故障,推进控制系统将触发功率限制功能,包含以下功能:
1)基于电网功率裕量的功率限制
PCU监测在网的发电机组数量,并且监测电网的功率裕量,当电网功率裕量小于设定值时,即使遥控系统推力手柄给出的推力命令值继续增加,PCU也将限制推进功率的继续增加。
2)电网频率越限的功率限制
当主发电机组过载时,可能导致电网频率降低,PCU将按照设定的速率降低推进功率,若电网频率过低,PCU将降低推进功率至零并停止变频器。
3)一般报警的功率限制
PCU监测移相变压器和推进电动机的运行状态,当发生以下报警时,PCU将按照设定的速率降低推进功率至设定的限值。
这些故障包括:
•移相变压器绕组温度高
•推进变频器温度高
•推进电动机绕组温度高
•推进电机轴承温度高
4)故障的功率限制
PCU监测移相变压器和推进电动机的运行状态,当发生以下故障时,PCU将按照设定的速率降低推进功率至零功率,停止推进变频器,分断变压器供电断路器。
这些故障包括:
•移相变压器绕组温度过高
•推进变频器温度过高
•推进电动机绕组温度过高
•推进变频器冷却水泄漏
•推进电机轴承温度过高
3.4.5联锁功能
PCU的联锁条件如下:
•变压器、变频器冷却等辅助设备没有准备好
•断路器处于故障状态
•PCU与变频器通讯故障
•变频器未就绪
•紧急停止按钮未复位
•供电频率越限;
•遥控系统的功率(转速)命令不在零位。
•刹车装置抱闸状态
3.4.6越控功能
PCU设置有越控模式,在越控模式下,PCU越控一些会引起连锁和保护功能的非严重故障,保证推进系统有足够的功率使船舶脱离危险情况。
越控的故障一般如下:
⏹一般故障引起的功率限制越控
•移相变压器绕组温度高;
•推进变频器温度高;
•推进电动机绕组温度高;
⏹变频器启动连锁越控
注意:
采用“越控模式”时,请确保设备处于安全状态,否则可能对相关设备造成损害!
3.5系统运行监测
PCS能够监测推进系统内所有设备(包括主配电板、推进变压器、推进变频器、推进电机、舵桨)的运行状态,对冷却风扇等辅助设置进行相应的控制,同时结合推进控制功能,对系统设备进行相应的保护。
以下信息将显示于推进控制单元的触摸屏。
3.5.1主配电板信息
序号
变量
来自
类型
状态
1
各机组断路器状态
主配
开关量
2
各机组断路器状态
主配
开关量
3
各母联断路器状态
主配
开关量
4
各母联断路器状态
主配
开关量
5
各机组功率
主配
模拟量
6
左右母排频率
主配
模拟量
7
供电断路器就绪
主配
开关量
8
供电断路器状态
主配
开关量
9
供电断路器状态
主配
开关量
3.5.2主推进变压器信息
序号
变量
来自
类型
状态
1
U绕组温度
变压器
模拟量
130℃\150℃
2
V绕组温度
变压器
模拟量
130℃\150℃
3
W绕组温度
变压器
模拟量
130℃\150℃
4
绕组温度高报警
变压器
开关量
0=报警
5
绕组温度高跳闸
变压器
开关量
0=跳闸
6
风扇1故障
变压器
开关量
0=故障
7
风扇2故障
变压器
开关量
0=故障
8
热风温度
变压器
模拟量
100℃/-
9
冷风温度
变压器
模拟量
50℃/-
10
冷却水泄露
变压器
开关量
0=泄露
3.5.3主推进电机信息
序号
变量
来自
类型
状态
1
U绕组温度
电机
模拟量
140℃\160℃
2
V绕组温度
电机
模拟量
140℃\160℃
3
W绕组温度
电机
模拟量
140℃\160℃
4
驱动端轴承温度
电机
模拟量
85℃\90℃
5
非驱动端轴承温度
电机
模拟量
85℃\90℃
6
热风温度
电机
模拟量
98℃\-
7
冷风温度
电机
模拟量
67℃\-
8
冷却水泄露
电机
开关量
0=泄露
3.5.4舵桨装置信息
序号
变量
来自
类型
状态
1
手柄命令
舵桨
模拟量
2
舵角反馈
舵桨
模拟量
3
备用控制开
舵桨
开关量
1=备用开
4
备用加速
舵桨
开关量
1=加速
5
备用减速
舵桨
开关量
1=减速
6
油泵压力低触点
舵桨
开关量
0=报警
7
刹车信号
刹车
开关量
0=刹车状态
3.5.5主推进变频器
序号
变量
来自
类型
状态
1
应急停止状态
各面板
开关量
0=应停
2
硬线/总线控制状态
LCP
开关量
1=硬线
3
整流启停状态
LCP
开关量
1=启动
4
逆变启停状态
LCP
开关量
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- DTKAM 电力 推进 控制系统 重工 704 研究所
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