徐建霖 甄洪斌 楊秀芹

[摘要]本文對艦船電站實驗室建設(shè)的必要性和功能定位進(jìn)行了分析，介紹了實驗室結(jié)構(gòu)組成，對實驗室建設(shè)應(yīng)注意的問題進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]實驗室建設(shè) 艦船電站

艦船電站實驗室以模擬同步電機發(fā)電、電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、配電方式以及繼電保護(hù)等實際系統(tǒng)為基礎(chǔ)，形成數(shù)模結(jié)合、高集成度的實驗平臺，模擬艦船電站的運行特性，是培養(yǎng)學(xué)員研究問題能力和實踐創(chuàng)新能力的重要場所。

一、實驗室建設(shè)必要性分析

艦船電站是由電源、變電設(shè)備和配電網(wǎng)所組成的完整體系，艦船電站的用電負(fù)載是艦船上的各種電氣設(shè)備，用電負(fù)載對電力系統(tǒng)供電的可靠性、安全性、經(jīng)濟性等品質(zhì)指標(biāo)上存在著一定的要求，這些要求對全艦電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成有很大的影響。國外歐美發(fā)達(dá)國家對大型艦船的電力系統(tǒng)架構(gòu)、運行模式、電力系統(tǒng)保護(hù)、綜合電力系統(tǒng)等方面研究較深，而我國在此領(lǐng)域缺乏系統(tǒng)的理論研究，實際的應(yīng)用中配電模式也不成熟。因此，建設(shè)艦船電站實驗室，充分運用近年來的科研研究和裝備建設(shè)技術(shù)成果，基于最新計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)及電力電子技術(shù)，形成數(shù)模一體化的實驗教學(xué)平臺，進(jìn)行相關(guān)科學(xué)研究，具有十分重要的意義。

二、實驗室功能定位

能夠開展同步發(fā)電機建壓、外特性、并車以及艦船電站繼電保護(hù)、操作條例驗證等多項基本實驗、綜合設(shè)計實驗及自主創(chuàng)新實驗，支撐本科生、研究生教學(xué)和任職培訓(xùn)。

（1）滿足學(xué)位課程實驗教學(xué)需求。承擔(dān)電氣工程、動力工程等相關(guān)本科專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)模塊實驗教學(xué)及業(yè)務(wù)模塊實驗教學(xué)，為本科學(xué)員提供學(xué)習(xí)艦船電站的原理、運行模式及實際操作的場所。

（2）滿足任職培訓(xùn)需求，適應(yīng)院校轉(zhuǎn)型，提高任職培訓(xùn)能力。為電工專業(yè)及機電部門人員提供熟悉本職崗位的實踐場所，增強對艦船電站使用、維護(hù)及管理的水平。

（3）開展探索性研究。滿足電氣工程、動力工程等相關(guān)學(xué)科方向的博士、碩士階段的實驗研究需求，為其提供研究同步發(fā)電機及艦船電站相關(guān)科學(xué)技術(shù)的實驗平臺，培養(yǎng)獨立獲取知識、科學(xué)觀察思維以及分析解決問題的能力。

三、實驗室結(jié)構(gòu)組成

整個實驗系統(tǒng)主要包括原動機、調(diào)速器、同步發(fā)電機、勵磁裝置、發(fā)電機控制屏、配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理單元和監(jiān)控系統(tǒng)等功能模塊，如圖1所示。

圖1：艦船電站實驗室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

選擇直流電動機作為原動機，并與同步發(fā)電機同軸相連，帶動同步發(fā)電機發(fā)電，選用調(diào)速裝置對直流電動機轉(zhuǎn)速進(jìn)行無級調(diào)速，模擬艦船原動機的調(diào)速特性曲線。發(fā)電機控制屏用于控制發(fā)電機組的起停、調(diào)速、調(diào)壓等功能，能對同步發(fā)電機組進(jìn)行保護(hù)，控制屏面板上裝設(shè)電工儀表、按鈕和指示燈，可以實時獲取發(fā)電機組的各種參數(shù)以及顯示發(fā)電機組運行時的各種狀態(tài)。單機系統(tǒng)的組成示意圖如圖2所示。監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測，并能對發(fā)電機組運行進(jìn)行控制。

圖2：單機系統(tǒng)組成示意圖

四、實驗室建設(shè)應(yīng)注意的問題

（1）要做好前期的調(diào)研與方案論證工作。針對新形勢下裝備發(fā)展情況，結(jié)合院校教育和科研的特點，要立足貼近實際、貼近裝備、貼近教學(xué)，多組織建設(shè)人員赴部隊、有關(guān)院校及設(shè)備生產(chǎn)廠家進(jìn)行實地調(diào)研，并要認(rèn)真研究和完善實驗室建設(shè)方案，以提高設(shè)備的實用性及運行的可靠性。

（2）要多方位爭取建設(shè)經(jīng)費。目前軍隊“2110工程”專項投入是實驗室建設(shè)經(jīng)費的主渠道，要充分把握“2110工程”為實驗室建設(shè)帶來的有力契機，切實改善實驗室條件。同時還要圍繞教學(xué)和科研條件建設(shè)，注重教育專項經(jīng)費的申報，條件允許的情況下，還可以通過相關(guān)的機關(guān)部門獲得設(shè)備和經(jīng)費的支持。

（3）要嚴(yán)格建設(shè)過程控制。在設(shè)備和元器件購置過程中，要對國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行對比分析，綜合研究產(chǎn)品性能、價格等各項指標(biāo)，擇優(yōu)選用。在建設(shè)過程中，對于合作單位的具體要求，應(yīng)盡量給予了其在人員、器材等方面的支持，確保工程建設(shè)的質(zhì)量和進(jìn)度。實驗室建成后要制定聯(lián)調(diào)大綱，組織相關(guān)人員進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，保證系統(tǒng)的功能指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

（4）要鼓勵學(xué)員積極參與實驗室建設(shè)。設(shè)備現(xiàn)場安裝調(diào)試時，要動員相關(guān)專業(yè)學(xué)員積極參與，利用業(yè)余時間跟隨廠方技術(shù)人員進(jìn)行實際動手操作，珍惜這一難得的學(xué)習(xí)鍛煉機會，提高其理論應(yīng)用和實踐動手能力。

（5）要充分發(fā)揮實驗室建設(shè)的效益。實驗室建設(shè)要做到建以致用，要使建成的實驗室真正成為鍛煉學(xué)員綜合實驗?zāi)芰Α⑻岣邔W(xué)員專業(yè)素質(zhì)的基地。要充分利用建好的實驗平臺，主動策劃、多方爭取相關(guān)課題，并加強科研成果應(yīng)用的研究，為下一步科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)條件奠定堅實的基礎(chǔ)，從而形成教學(xué)和科研相互促進(jìn)的良好局面。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王文義.船舶電站[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006.

[2]石幼生.計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)與實驗教學(xué)的探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2006，（8）：28-29.

[3]林元乖.計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室的建設(shè)[J].科技信息，2010，（3）：402-403.

[4]錢猛，王慶亞.開放實驗室的建設(shè)與管理[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2007，6（1）：123-125.

[5]陶星名，何積秀，張建英，等.環(huán)境類實驗教學(xué)中心建設(shè)與管理[J].實驗室研究與探索，2006，25（11）：1445-1446.

[6]吳性良，馬林，李妙葵，等.基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)實驗中心的建設(shè)與管理[J].實驗技術(shù)與管理，2003，20（5）：119-123.

（作者單位：1.海軍工程大學(xué) 湖北武漢，2.海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū) 山東青島）