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，本文著重介紹電動式深井貨油泵的變頻控制系統(tǒng)。 關鍵詞：液貨船 貨油泵 變頻器 電氣設計 1、前言 38 500 DWT液貨船是我公司為丹麥NORDEN公司設計的，擁有獨立知識產(chǎn)權的經(jīng)濟型液貨船，一經(jīng)推出．深受市場歡迎，到日前為止，我們已經(jīng)承接了來自丹麥、意大利和希臘三個國家四個船東共23艘船的訂單，成為我公司的主力產(chǎn)品。其主要特點之一是采用變頻控制器的電動式深井貨油泵。以下就電動式深井貨油泵的變頻控制系統(tǒng)做簡要介紹。 2、系統(tǒng)介紹 38 500 DWT液貨船的電動貨油泵系統(tǒng)配置如圖1。 [ALIGN=CENTER] 圖1 電動貨油泵系統(tǒng)配置圖[/ALIGN] 1）貨油泵/污油泵。全船共包括10臺貨油泵（每臺功率230 kW，最大工作電流362A）和2臺污油泵（每臺功率125 kW，最大工作電流196A）。分左右兩側(cè)，每側(cè)5臺貨油泵和1臺污油泵。電機選用ABB的防爆電機．泵是由荷蘭MARFLEX生產(chǎn)。 2）變頻器：全船共包括6個變頻器。分2組，每組3個變頻器。每組控制1側(cè)的貨油泵/污油泵，每個變頻器可以控制6臺泵中的任意1臺；每組變頻器最多可以同時控制3臺泵。全船最多可以有6臺泵同時工作。 3）矩陣屏：全船共包括2個矩陣屏，與變頻器一樣分組，每個矩陣屏內(nèi)部各安裝18個接觸器，其中15個供電給貨油泵，3個供電給污油泵。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。通過控制矩陣屏的接觸器完成變頻器對貨油泵/污油泵的控制；通過與主配電板的通信完成重載問詢功能，保障在裝卸貨過程中對船上電站的保護；通過與貨油計算機的RS485通信，使貨油計算機完成對整個貨油系統(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臺貨油泵和2臺污油泵，分別布置在貨艙區(qū)的貨油艙和污油艙，電機通過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區(qū)別是有獨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 由于本船采用的是變頻器控制的電動貨油泵，有自己的特點，現(xiàn)在根據(jù)本船的實際情況，僅就單側(cè)貨油泵，變頻器的功能測試介紹如下。 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PLC程序控制變頻器，1組變頻器的每臺變頻器只能控制某2臺貨油泵/污油泵中的1臺。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； 2#變頻器可以控制3#和4#貨油泵中的任意1臺； 3#變頻器可以控制5#貨油泵和污油泵中的任意1臺。 2）遙控控制功能 遙控控制是在貨油控制臺上的貨油計算機上操作，通過網(wǎng)絡控制變頻器上的PLc控制貨油泵。對單側(cè)而言，組成6/3距陣控制模式，其主要特點是： 變頻器可以與貨油泵/污油泵任意配對組合，1臺變頻器可以控制距陣內(nèi)的任意1臺貨油泵/污油泵。但單側(cè)最多只能同時使用3臺貨油泵/污油泵，全船最多只能同時使用6臺貨油泵/污油泵。 3）應急停止功能 無論是在本地控制還是遙控控制，都可以應急停止貨油泵/污油泵。全船共有4個應急停止裝置，分別安裝在：變頻器室、貨控室、加油站左、加油站右。 4）報警，停泵功能 ①根據(jù)規(guī)范和規(guī)格書的要求，在機艙檢測報警系統(tǒng)上僅有每組變頻器的綜合故障報警； ②但在變頻器上的報警比較多，主要報警/停泵功能包括：每個變頻器故障、每個變頻器電源故障、每個變頻器絕緣低、控制功能故障、每臺貨油泵的絕緣低、每臺貨油泵的溫度高等。 5）重載問訊功能 具體重載問訊的過程是：每次啟動貨油泵時，變頻器給一個“請求”信號給主配電板，主配電板按每臺貨油泵的最大工作功率230kw需求，結合當前的已經(jīng)使用的實際情況判斷剩余功率是否足夠，如果足夠，則給變頻器一個“允許”啟動信號，貨油泵可以啟動。啟動后，再給主配電板一個“運行指示”信號，主配電板自動扣除貨油泵的功率；如果不夠，備用發(fā)電機啟動并車后，主配電板再給變頻器一個“允許”啟動信號，貨油泵可以啟動。 由于每臺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，結合本船的實際情況，為保護船舶的安全，主配電板的電站管理結果如下： ①如果3臺發(fā)電機運行，并且大于或等于5臺貨油泵運行，為了保護電站安全，發(fā)電機組不解列。 ②如果3臺發(fā)電機運行，并且小于5臺貨油泵運行，如果負載大于1400 kW，發(fā)電機組不解列。 ③如果3臺發(fā)電機運行，并且小于5臺貨油泵運行，如果負載小于1400 kW，其中1臺發(fā)電機組解列。 ③如果2臺發(fā)電機運行，并且大于或等于3臺貨油泵運行，為了保護電站安全，發(fā)電機組不解列。 ⑤如果2臺發(fā)電機運行，并且僅有2臺貨油泵運行，如果負載大于300 kW，為了保護電站安全，發(fā)電機組不解列。 ⑥如果2臺發(fā)電機運行，并且僅有2臺貨油泵運行，如果負載小于300 kW，其中一臺發(fā)電機組解列。 ⑦如果2臺發(fā)電機運行，并且僅有1臺貨油泵運行，如果負載大于500 kW，為了保護電站安全，發(fā)電機組不解列。 ⑧如果2臺發(fā)電機運行，并且僅有1臺貨油泵運行，如果負載小T500 kW，其中1臺發(fā)電機組解列。 6）變頻器的順序啟動 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選擇開關，開關共設置了三擋，分別對應的啟動順序是： “1”——變頻器的啟動順序是1#，2#，3#； “2”——變頻器的啟動順序是2#，3#，1#： “3”——變頻器的啟動順序是3#，1#，2#。 5、經(jīng)驗與體會 1）廠家的選擇 在設備訂貨時，有兩家貨油泵廠家參加競爭，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方面基本相同，主要區(qū)別見表1。 [ALIGN=CENTER]表 1 [/ALIGN] 通過上述的對比，再考慮到設備價格的差異，最終我們選擇了MARFLEX作為供直商。 2）經(jīng)驗和教訓 由于公司是第一次采用變頻控制電動式深井貨油泵系統(tǒng)，沒有任何設計和建造經(jīng)驗可以借鑒；廠家在歐洲，在技術協(xié)議中要求貨油泵廠家和貨控臺廠家自己協(xié)調(diào)接口，并把結果通知我們；我也在電力系統(tǒng)和主辦工作的雙重壓力下，沒有及時的監(jiān)控兩個廠家之問的接口協(xié)議；加上貨油泵廠家提供確認圖太遲，貨控臺廠家按照貨油泵廠家的要求，只提供了1個通信模塊的設計方案并安裝在貨控臺內(nèi)，后來貨油泵廠家又要求貨控臺廠家提供2個通信模塊，引致貨控臺廠家設計的修改，最后幸虧協(xié)調(diào)及時，沒有影響廠家供貨和設備調(diào)試。通過這件事，使我明白了對于各系統(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)過程并確認結果。 6、結束語 雖然這是本人第一次承擔電力系統(tǒng)的設計，特別是面對首次采用變頻控制的電動式深井貨油泵這個新系統(tǒng)，在訂貨初期沒有任何資料可以參考的情況下，經(jīng)過前輩的指導和自己的學習，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)設計。在設備安裝完成后，廠家卻不能及時提供試驗程序，無奈之中，只能根據(jù)自己的船舶知識和對這個系統(tǒng)的理解，自己編寫試驗程序給廠家認可，值得慶幸的是我編寫的程序基本得到廠家的認可，順利完成調(diào)試報驗工作。