工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置和方法
2023-06-02 00:46:21
專利名稱：工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置和方法
技術領域：
本發明涉及船舶機電配置，特別涉及海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置。
背景技術：
在船舶機電配置選型時，常遇到同一系列柴油機有不同的額定轉速且功率也不一樣的情況，受船舶使用頻率限制，往往只能選擇轉速較低但頻率和功率都符合要求的那款型號的柴油機，而有時為滿足特定船舶項目的功率要求而採取選擇較大缸徑系列的柴油機的辦法，這時選用轉速較低但頻率和功率都符合要求的那款型號的柴油機就不能滿足實際需要，必須選用較大缸徑系列的柴油機，因而導致成本費用大幅增加。此外，海洋平臺多用途工程船舶有許多都配置有對外消防系統，通常利用主機PTO端(動力輸出端)帶動對外消防泵且其控制方法也比較成熟；柴油發電機的柴油機由於需要帶動電球發電，而電球與對外消防泵的轉速不一致，因此現有技術中尚無採取用柴油發電機的柴油機同時帶動對外消防泵和電球；因而現有技術中的海洋平臺工程船項目配置不能得到最佳柴油機輸出功率，船舶原材料的成本也比較大。
發明內容
針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在於提供一種能夠充分利用柴油機的輸出功率同時帶動對外消防泵和電球並且降低船舶原材料成本的海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置及控制方法。本發明的技術方案是這樣實現的海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置，包括柴油發電機和對外消防泵，所述柴油發電機包括柴油機和電球，在所述柴油機與所述電球之間安裝有齒輪箱，所述柴油機的動力輸出端通過所述齒輪箱與所述電球驅動連接，所述柴油機的飛輪端通過離合器與所述對外消防泵驅動連接。上述海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置，所述齒輪箱為減速齒輪箱。上述海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置，所述控制裝置還包括外消防泵控制器和船舶功率管理系統；所述外消防泵控制器分別與所述對外消防泵、所述離合器和所述柴油機的執行機構通信連接，所述船舶功率管理系統分別與所述柴油機、所述齒輪箱和所述電球執行機構通信連接。上述海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置的控制方法，在不需要消防時，所述船舶功率管理系統控制柴油發電機啟動併網和脫網停機；當需要消防時，所述船舶功率管理系統首先是收到消防請求信號，然後閉鎖對柴油發電機的控制，同時向所 述外消防泵控制器發出可以進入消防模式信號；所述外消防泵控制器接收到可以進入消防模式信號後向所述柴油機發出調節轉速的信號，所述柴油機的轉速調節到設定的範圍後，所述外消防泵控制器分別向所述對外消防泵和所述離合器發出啟動信號，最後向所述柴油機發出加速到額定功 率的信號，帶動所述對外消防泵實現消防功能。上述海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置，所述船舶功率管理系統收到消防請求信號後，首先分析判斷柴油發電機是否在網發電，若不在網發電則向柴油機發出啟動信號，然後閉鎖對柴油發電機的控制；若在網發電則判斷負載轉移後是否過載如果不過載則負載轉移後解列，再閉鎖對柴油發電機的控制，如果過載則判斷一級卸載後是否過載，若一級卸載後不過載則進行一級卸載、負載轉移後解列及閉鎖對柴油發電機的控制，若一級卸載後過載則給出無法進入消防模式的提示。上述海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置，所述柴油機的轉速為1800rpm，所述電球的轉速為1500rpm，所述減速齒輪箱的減速比為I. 2:1。本發明的有益效果是本發明不僅僅是採取柴油發電機帶動，而且要利用柴油發電機的柴油機高轉速下的較大輸出功率驅動對外消防泵，利用柴油機動力輸出端通過減速齒輪箱驅動電球發電，實現整個機組的併網、脫網和對外消防泵的控制。能夠減少人為幹預，實現對海洋平臺工程船舶柴油發電機驅動的對外消防泵和發電併網脫網進行自動控制。此外，本發明的海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置在工作中可以選擇轉速較高那款柴油機，充分利用柴油機的輸出功率，從而降低船舶原材料成本；尤其對於海洋平臺工程船，機電配置本身就較複雜，對機電優化會節省許多原材料成本。即可以採取選用特定缸徑系列柴油機較大或最大額定轉速的那個型號(相同系列中功率較高那個型號)，從而對於海洋平臺工程船項目配置得到最佳柴油機輸出功率；優化機電配置，實現海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置的柴油機能夠輸出不同的轉速；使得在選用較小缸徑系列的柴油機既能滿足發電上網的需要，同時又能夠驅動功率較大的對外消防泵，從而大幅降低了船舶原材料的成本。
圖I為本發明海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置的結構示意 圖2為本發明海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置的控制流程圖。圖中1_柴油機、2-電球、3-齒輪箱、4-對外消防泵、5-離合器、6-外消防泵控制器、7-船舶功率管理系統。
具體實施例方式結合附圖對本發明做進一步的說明
如圖I所示，本實施例海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置包括柴油發電機、對外消防泵4、外消防泵控制器6和船舶功率管理系統7，所述柴油發電機包括轉速為1800rpm的柴油機I和轉速為1500rpm的電球2，在所述柴油機I與所述電球2之間安裝有齒輪箱3 (本實施例中所述齒輪箱3為減速齒輪箱，其減速比為I. 2:1)，所述柴油機I的動力輸出端通過所述齒輪箱3與所述電球2驅動連接，所述柴油機I的飛輪端通過離合器5與所述對外消防泵4驅動連接。所述控制裝置還包括；所述外消防泵控制器6分別與所述對外消防泵4、所述離合器5和所述柴油機I的控制執行機構通信連接，所述船舶功率管理系統7分別與所述柴油機I、所述齒輪箱3和所述電球2的控制執行機構通信連接。 如圖2所示，在不需要消防時，所述船舶功率管理系統7控制柴油發電機啟動併網和脫網停機；當需要消防時，所述船舶功率管理系統7首先是收到消防請求信號，然後閉鎖對柴油發電機的控制，同時向所述外消防泵控制器6發出可以進入消防模式信號。所述船舶功率管理系統7收到消防請求信號後，首先分析判斷柴油發電機是否在網發電，若不在網發電則向柴油機I發出啟動信號，然後閉鎖對柴油發電機的控制；若在網發電則判斷負載轉移後是否過載如果不過載則負載轉移後解列，再閉鎖對柴油發電機的控制，如果過載則判斷一級卸載後是否過載，若一級卸載後不過載則進行一級卸載、負載轉移後解列及閉鎖對柴油發電機的控制，若一級卸載後過載則給出無法進入消防模式的提示。所述外消防泵控制器6接收到可以進入消防模式信號後向所述柴油機I發出調節轉速的信號，所述柴油機I的轉速調節到設定的範圍後，所述外消防泵控制器6分別向所述對外消防泵4和所述離合器5發出啟動信號，最後向所述柴油機I發出加速到額定功率的信號，帶動所述對外消防泵4實現消防功能。例如，在某新造海洋平臺工程船舶項目中，應用到一臺柴油機I最大輸出轉速對應功率帶動對外消防泵4，且該柴油機I另一端通過減速齒輪箱驅動電球2發電，需對該柴油機I的功率輸出進行特殊控制以實現自動併網、脫網和對外消防功能。通過相關機電技術人員分析研究，決定對該柴油機I功率輸出進行控制，步驟如下1、平時該柴油發電機可以作為正常發電機供船舶功率管理系統控制啟動併網和脫網停機；2、當需要消防時，a)船舶功率管理系統通過分析判斷並閉鎖對該柴油發電機的控制，同時發出可以進入消防模式信號，b)調節柴油機I轉速到合適範圍，c)啟動離合器5驅動對外消防泵4，d)加速到額定轉速從而實現消防功能。該控制方法實現了柴油發電機帶對外消防泵4的合理有效控制，對該種柴油發電機的配置提供了可靠的依據。本實施例海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置在工作中可以選擇轉速較高那款柴油機，即可以採取選用特定缸徑系列柴油機較大轉速或最大額定轉速的那個型號(相同系列中功率較高那個型號)，這樣所述柴油機I既可以驅動所述電球2發電上網，又可以驅動功率較大的船上負載4。充分利用柴油機的輸出功率，使海洋平臺工程船項目配置得到最佳柴油機輸出功率，優化機電配置，降低船舶原材料成本。例如，某新造海洋平臺工程船項目中，需要用到一臺柴油機輸出大約580KW功率供對外消防泵4使用，當時船上配置僅有三臺450KW@50Hz，1500rpm的發電機組可供修改，且這幾臺發電機組都已是該系列(A系列)中該轉速(Al型號)下最大功率配置，要麼改大一個缸徑系列(B系列)的柴油機要麼選用該系列更大轉速(A2型號)的那款機(大約可輸出600Kffi 1800rpm)。通過相關機電技術人員分析研究，決定對該三臺發電機組的其中一臺進行改造，採用A系列A2型號的這款柴油機，再通過減速齒輪箱轉換成1500rpm帶動電球2組成柴油發電機發電上網，確保與該船舶電網電壓電制相適應。當時Al價格在9. 5萬美元/臺，A2價格在9. 8萬美元/臺，B價格大於17. 8萬美元/臺，增加齒輪箱3包組裝好價格2萬美元，選用A2型號的柴油機和齒輪箱3的組合比選用B型號的柴油機直接原材料成本節省約6萬美元；且B系列柴油機的船舶輔助系統較A系列的複雜得多，優化選擇A2的建造成本還會相應減少一些。上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明創造所作的舉例，而並非對本發明創造具體實施方式
的限定。對於所屬 領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造權利要求的保護範圍之中。
權利要求
1.工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置，包括柴油發電機和對外消防泵(4)，所述柴油發電機包括柴油機(I)和電球(2)，其特徵在於，在所述柴油機(I)與所述電球(2)之間安裝有齒輪箱(3)，所述柴油機(I)的動力輸出端(11)通過所述齒輪箱(3)與所述電球(2)驅動連接，所述柴油機(I)的飛輪端(12)通過離合器(5)與所述對外消防泵(4)驅動連接。
2.根據權利要求I所述的工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置，其特徵在於，所述齒輪箱(3)為減速齒輪箱。
3.根據權利要求2所述的工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置，其特徵在於，所述控制裝置還包括外消防泵控制器(6)和船舶功率管理系統(7);所述外消防泵控制器(6)分別與所述對外消防泵(4)、所述離合器(5)和所述柴油機(I)的執行機構通信連接，所述船舶功率管理系統(7)分別與所述柴油機(I)、所述齒輪箱(3)和所述電球(2)的執行機構通信連接。
4.根據權利要求1-3任一所述的工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置，其特徵在於，所述柴油機(I)的轉速為1800rpm，所述電球(2)的轉速為1500rpm，所述減速齒輪箱的減速比為I. 2:1。
5.採用權利要求3所述的控制裝置的工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制方法，其特徵在於，在不需要消防時，所述船舶功率管理系統(7)控制柴油發電機啟動併網和脫網停機；當需要消防時，所述船舶功率管理系統(7)首先是收到消防請求信號，然後閉鎖對柴油發電機的控制，同時向所述外消防泵控制器(6)發出可以進入消防模式信號；所述外消防泵控制器(6)接收到可以進入消防模式信號後向所述柴油機(I)發出調節轉速的信號，所述柴油機(I)的轉速調節到設定的範圍後，所述外消防泵控制器(6)分別向所述對外消防泵(4)和所述離合器(5)發出啟動信號，最後向所述柴油機(I)發出加速到額定功率的信號，帶動所述對外消防泵(4)實現消防功能。
6.根據權利要求5所述的控制方法，其特徵在於，所述船舶功率管理系統(7)收到消防請求信號後閉鎖對柴油發電機的控制時，首先分析判斷柴油發電機是否在網發電，若不在網發電則向柴油機(I)發出啟動信號，然後閉鎖對柴油發電機的控制；若在網發電則判斷負載轉移後是否過載如果不過載則負載轉移後解列，再閉鎖對柴油發電機的控制，如果過載則判斷一級卸載後是否過載，若一級卸載後不過載則進行一級卸載、負載轉移後解列及閉鎖對柴油發電機的控制，若一級卸載後過載則給出無法進入消防模式的提示。
全文摘要
本發明公開了海洋平臺工程船柴油發電機驅動對外消防泵的控制裝置和方法，包括柴油發電機和對外消防泵，所述柴油發電機包括柴油機和電球，在所述柴油機與所述電球之間安裝有齒輪箱，所述柴油機的動力輸出端通過所述齒輪箱與所述電球驅動連接，所述柴油機的飛輪端通過離合器與所述對外消防泵驅動連接；利用船舶功率管理系統(7)控制柴油發電機啟動併網和脫網停機。本發明在選用較小缸徑系列的柴油機既能滿足發電上網的需要，同時又能夠驅動功率較大的對外消防泵；實現充分利用柴油機的輸出功率同時帶動對外消防泵和電球並且降低船舶原材料成本。
文檔編號B63J3/00GK102635541SQ20121010438
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者任剛, 盧啟槐, 黃波, 黎鈞柏 申請人:廣新海事重工股份有限公司