摘要：隨著38 500 DWT波士頓船寬油船的成功建造和系列船的承接，裝配變頻控制器的電動(dòng)式深井貨油泵的液貨船已經(jīng)成為公司的主力船型，本文著重介紹電動(dòng)式深井貨油泵的變頻控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：液貨船 貨油泵 變頻器 電氣設(shè)計(jì) 1、前言 38 500 DWT液貨船是我公司為丹麥NORDEN公司設(shè)計(jì)的，擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的經(jīng)濟(jì)型液貨船，一經(jīng)推出．深受市場(chǎng)歡迎，到日前為止，我們已經(jīng)承接了來(lái)自丹麥、意大利和希臘三個(gè)國(guó)家四個(gè)船東共23艘船的訂單，成為我公司的主力產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)之一是采用變頻控制器的電動(dòng)式深井貨油泵。以下就電動(dòng)式深井貨油泵的變頻控制系統(tǒng)做簡(jiǎn)要介紹。 2、系統(tǒng)介紹 38 500 DWT液貨船的電動(dòng)貨油泵系統(tǒng)配置如圖1。 [ALIGN=CENTER] 圖1 電動(dòng)貨油泵系統(tǒng)配置圖[/ALIGN] 1）貨油泵/污油泵。全船共包括10臺(tái)貨油泵（每臺(tái)功率230 kW，最大工作電流362A）和2臺(tái)污油泵（每臺(tái)功率125 kW，最大工作電流196A）。分左右兩側(cè)，每側(cè)5臺(tái)貨油泵和1臺(tái)污油泵。電機(jī)選用ABB的防爆電機(jī)．泵是由荷蘭MARFLEX生產(chǎn)。 2）變頻器：全船共包括6個(gè)變頻器。分2組，每組3個(gè)變頻器。每組控制1側(cè)的貨油泵/污油泵，每個(gè)變頻器可以控制6臺(tái)泵中的任意1臺(tái)；每組變頻器最多可以同時(shí)控制3臺(tái)泵。全船最多可以有6臺(tái)泵同時(shí)工作。 3）矩陣屏：全船共包括2個(gè)矩陣屏，與變頻器一樣分組，每個(gè)矩陣屏內(nèi)部各安裝18個(gè)接觸器，其中15個(gè)供電給貨油泵，3個(gè)供電給污油泵。單側(cè)原理見圖2。 [ALIGN=CENTER] 圖2 矩陣屏原理圖[/ALIGN] 4）控制屏：控制屏是本船貨油泵系統(tǒng)的控制核心。通過(guò)控制矩陣屏的接觸器完成變頻器對(duì)貨油泵/污油泵的控制；通過(guò)與主配電板的通信完成重載問(wèn)詢功能，保障在裝卸貨過(guò)程中對(duì)船上電站的保護(hù)；通過(guò)與貨油計(jì)算機(jī)的RS485通信，使貨油計(jì)算機(jī)完成對(duì)整個(gè)貨油系統(tǒng)的控制，原理見圖3。 [ALIGN=CENTER] 圖3 控制屏原理圖[/ALIGN] 3、系統(tǒng)布置 1）貨油泵/污油泵的布置。總共有l(wèi)O臺(tái)貨油泵和2臺(tái)污油泵，分別布置在貨艙區(qū)的貨油艙和污油艙，電機(jī)通過(guò)廠家提供的特殊穿艙件固定在甲板面上，泵體在油艙底部，通過(guò)十幾米的不銹鋼管與貨油管連接。 2）變頻器布置。此船與其它采用液壓貨油泵的液貨船的另外一個(gè)區(qū)別是有獨(dú)立的貨油泵變頻器控制室，位置在上甲板左舷，具體的布置見圖4。 [ALIGN=CENTER] 圖4 變頻器布置圖[/ALIGN] 4、系統(tǒng)功能特點(diǎn) 由于本船采用的是變頻器控制的電動(dòng)貨油泵，有自己的特點(diǎn)，現(xiàn)在根據(jù)本船的實(shí)際情況，僅就單側(cè)貨油泵，變頻器的功能測(cè)試介紹如下。 1）本地控制功能 本地控制是指直接在變頻器上操作，控制貨油泵。當(dāng)選擇本地控制模式后，可以直接在變頻器上控制貨油泵，由于本地控制不經(jīng)過(guò)PLC程序控制變頻器，1組變頻器的每臺(tái)變頻器只能控制某2臺(tái)貨油泵/污油泵中的1臺(tái)。具體工況如下： 1#變頻器可以控制l#和2#貨油泵中的任意1臺(tái)； 2#變頻器可以控制3#和4#貨油泵中的任意1臺(tái)； 3#變頻器可以控制5#貨油泵和污油泵中的任意1臺(tái)。 2）遙控控制功能 遙控控制是在貨油控制臺(tái)上的貨油計(jì)算機(jī)上操作，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制變頻器上的PLc控制貨油泵。對(duì)單側(cè)而言，組成6/3距陣控制模式，其主要特點(diǎn)是： 變頻器可以與貨油泵/污油泵任意配對(duì)組合，1臺(tái)變頻器可以控制距陣內(nèi)的任意1臺(tái)貨油泵/污油泵。但單側(cè)最多只能同時(shí)使用3臺(tái)貨油泵/污油泵，全船最多只能同時(shí)使用6臺(tái)貨油泵/污油泵。 3）應(yīng)急停止功能 無(wú)論是在本地控制還是遙控控制，都可以應(yīng)急停止貨油泵/污油泵。全船共有4個(gè)應(yīng)急停止裝置，分別安裝在：變頻器室、貨控室、加油站左、加油站右。 4）報(bào)警，停泵功能 ①根據(jù)規(guī)范和規(guī)格書的要求，在機(jī)艙檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)上僅有每組變頻器的綜合故障報(bào)警； ②但在變頻器上的報(bào)警比較多，主要報(bào)警/停泵功能包括：每個(gè)變頻器故障、每個(gè)變頻器電源故障、每個(gè)變頻器絕緣低、控制功能故障、每臺(tái)貨油泵的絕緣低、每臺(tái)貨油泵的溫度高等。 5）重載問(wèn)訊功能 具體重載問(wèn)訊的過(guò)程是：每次啟動(dòng)貨油泵時(shí)，變頻器給一個(gè)“請(qǐng)求”信號(hào)給主配電板，主配電板按每臺(tái)貨油泵的最大工作功率230kw需求，結(jié)合當(dāng)前的已經(jīng)使用的實(shí)際情況判斷剩余功率是否足夠，如果足夠，則給變頻器一個(gè)“允許”啟動(dòng)信號(hào)，貨油泵可以啟動(dòng)。啟動(dòng)后，再給主配電板一個(gè)“運(yùn)行指示”信號(hào)，主配電板自動(dòng)扣除貨油泵的功率；如果不夠，備用發(fā)電機(jī)啟動(dòng)并車后，主配電板再給變頻器一個(gè)“允許”啟動(dòng)信號(hào)，貨油泵可以啟動(dòng)。 由于每臺(tái)貨油泵的最大工作功率是230kw，考慮到貨油泵變頻控制的特點(diǎn)，結(jié)合本船的實(shí)際情況，為保護(hù)船舶的安全，主配電板的電站管理結(jié)果如下： ①如果3臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且大于或等于5臺(tái)貨油泵運(yùn)行，為了保護(hù)電站安全，發(fā)電機(jī)組不解列。 ②如果3臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且小于5臺(tái)貨油泵運(yùn)行，如果負(fù)載大于1400 kW，發(fā)電機(jī)組不解列。 ③如果3臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且小于5臺(tái)貨油泵運(yùn)行，如果負(fù)載小于1400 kW，其中1臺(tái)發(fā)電機(jī)組解列。 ③如果2臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且大于或等于3臺(tái)貨油泵運(yùn)行，為了保護(hù)電站安全，發(fā)電機(jī)組不解列。 ⑤如果2臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且僅有2臺(tái)貨油泵運(yùn)行，如果負(fù)載大于300 kW，為了保護(hù)電站安全，發(fā)電機(jī)組不解列。 ⑥如果2臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且僅有2臺(tái)貨油泵運(yùn)行，如果負(fù)載小于300 kW，其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)組解列。 ⑦如果2臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且僅有1臺(tái)貨油泵運(yùn)行，如果負(fù)載大于500 kW，為了保護(hù)電站安全，發(fā)電機(jī)組不解列。 ⑧如果2臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且僅有1臺(tái)貨油泵運(yùn)行，如果負(fù)載小T500 kW，其中1臺(tái)發(fā)電機(jī)組解列。 6）變頻器的順序啟動(dòng) 由于采用6/3距陣控制，在每組變頻器的“控制屏”上裝配了變頻器順序啟動(dòng)選擇開關(guān)，開關(guān)共設(shè)置了三擋，分別對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)順序是： “1”——變頻器的啟動(dòng)順序是1#，2#，3#； “2”——變頻器的啟動(dòng)順序是2#，3#，1#： “3”——變頻器的啟動(dòng)順序是3#，1#，2#。 5、經(jīng)驗(yàn)與體會(huì) 1）廠家的選擇 在設(shè)備訂貨時(shí)，有兩家貨油泵廠家參加競(jìng)爭(zhēng)，其中一家是最后選用的MARFLEX，另外一家是HAMWORTHY，在變頻器數(shù)量、貨油泵泵體和貨油泵馬達(dá)方面基本相同，主要區(qū)別見表1。 [ALIGN=CENTER]表 1 [/ALIGN] 通過(guò)上述的對(duì)比，再考慮到設(shè)備價(jià)格的差異，最終我們選擇了MARFLEX作為供直商。 2）經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn) 由于公司是第一次采用變頻控制電動(dòng)式深井貨油泵系統(tǒng)，沒有任何設(shè)計(jì)和建造經(jīng)驗(yàn)可以借鑒；廠家在歐洲，在技術(shù)協(xié)議中要求貨油泵廠家和貨控臺(tái)廠家自己協(xié)調(diào)接口，并把結(jié)果通知我們；我也在電力系統(tǒng)和主辦工作的雙重壓力下，沒有及時(shí)的監(jiān)控兩個(gè)廠家之問(wèn)的接口協(xié)議；加上貨油泵廠家提供確認(rèn)圖太遲，貨控臺(tái)廠家按照貨油泵廠家的要求，只提供了1個(gè)通信模塊的設(shè)計(jì)方案并安裝在貨控臺(tái)內(nèi)，后來(lái)貨油泵廠家又要求貨控臺(tái)廠家提供2個(gè)通信模塊，引致貨控臺(tái)廠家設(shè)計(jì)的修改，最后幸虧協(xié)調(diào)及時(shí)，沒有影響廠家供貨和設(shè)備調(diào)試。通過(guò)這件事，使我明白了對(duì)于各系統(tǒng)之間的接口，不能放任廠家，而要我們積極的跟蹤廠家的協(xié)調(diào)過(guò)程并確認(rèn)結(jié)果。 6、結(jié)束語(yǔ) 雖然這是本人第一次承擔(dān)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，特別是面對(duì)首次采用變頻控制的電動(dòng)式深井貨油泵這個(gè)新系統(tǒng)，在訂貨初期沒有任何資料可以參考的情況下，經(jīng)過(guò)前輩的指導(dǎo)和自己的學(xué)習(xí)，克服廠廠家圖紙拖延且質(zhì)量比較差的影響，比較順利完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在設(shè)備安裝完成后，廠家卻不能及時(shí)提供試驗(yàn)程序，無(wú)奈之中，只能根據(jù)自己的船舶知識(shí)和對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的理解，自己編寫試驗(yàn)程序給廠家認(rèn)可，值得慶幸的是我編寫的程序基本得到廠家的認(rèn)可，順利完成調(diào)試報(bào)驗(yàn)工作。