趙 群

（渤海船舶職業(yè)學院，遼寧葫蘆島 125003）

0 引言

傳統(tǒng)的船舶供電發(fā)電機組測試通常采用的是水負載進行靜態(tài)測試，但實際上，負載是隨時間、頻率、用電量變化而不斷變化的動態(tài)過程。當負載變化的時候，需要的發(fā)電機組數(shù)也變化的，形式非常復(fù)雜，因此靜態(tài)負載難以滿足實際發(fā)電機測試需要。船舶電力系統(tǒng)越來越龐大、用電量和使用頻率不斷增加，傳統(tǒng)的水電阻負載站已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化船舶柴油發(fā)電機組性能檢測。而干式負載克服了傳統(tǒng)水電阻負載站的諸多缺點，并可與檢測系統(tǒng)集成使用組成智能柴油機組性能檢測系統(tǒng)。為船舶柴油發(fā)電機組正常給船舶電氣設(shè)備供電提供有力依據(jù)。所以新式測試系統(tǒng)采用干式負載代替水負載的進行動態(tài)測試，即自動交流負載測試系統(tǒng)。

1 自動交流負載使用意義

船舶作為獨立的活動單元，其電力系統(tǒng)與陸地電力系統(tǒng)相比，最顯著特點是船舶電力系統(tǒng)僅局限于一艘艦艇范圍內(nèi)，其發(fā)電機的容量有限，不能像陸地電力系統(tǒng)那樣聯(lián)成無限大的電網(wǎng)。其次船舶長年累月航行，運行工況復(fù)雜，致使類型眾多的用電負載頻繁地起動或停止，故船舶電力系統(tǒng)的負荷變化要比陸地電力系統(tǒng)大得多。這對船舶發(fā)電機組提出了更高的要求。再者船舶電力系統(tǒng)的負載不斷地向大型化方向發(fā)展，其結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，造價和維護費用日益昂貴，其安全性、可靠性和對操作、維護人員的技能要求也越來越高。由于船舶上的用電負載大多數(shù)是靠安裝在船舶上的大量發(fā)電機組來連續(xù)供電的，發(fā)電機組一般由幾臺柴油發(fā)電機組成，所以，發(fā)電機組是交替為船舶上的用電設(shè)備供電的。發(fā)電機組是否能正常工作是船舶供電是否正常的重要前提。所以，對發(fā)電機組的測試是非常重要的。為了保證船舶用電設(shè)備正常運行，必須研究船舶發(fā)電機組在船舶電力系統(tǒng)中的動態(tài)性能，在整個船舶投入使用前對船舶的發(fā)電機組進行必要的測試，保證整個機組可以滿足船舶用電的所有需要。

2 自動交流負載系統(tǒng)對比

傳統(tǒng)船舶發(fā)動機組負載站測試系統(tǒng)主要由水負載、測量儀表、電纜組成。結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、實際使用操作繁瑣。如圖1所示為傳統(tǒng)船舶負載站在對發(fā)電機組進行測量的方框圖，圖中水負載、測量儀表以獨立形式出現(xiàn)，測量時將水負載模擬成船舶用電設(shè)備，改變水負載中水量多少模擬船舶用電設(shè)備負載的變化，測量不同水量時的電量參數(shù)變化完成對發(fā)電機組的測試。在整個測試過程中必須人工干預(yù)并由人工記錄數(shù)據(jù)。在實際的操作時存在許多問題：首先水負載容易被海水侵蝕影響導電性能變化。其次由海水冷卻負載使得負載溫度變化大、冷卻后海水直接排入大海污染環(huán)境。再次數(shù)據(jù)需要人工記錄，數(shù)據(jù)為斷點式記錄，對數(shù)據(jù)后期處理不利。最后人員現(xiàn)場測量、記錄，危險系數(shù)大，費時費力，并容易產(chǎn)生人為誤差。最大的問題是傳統(tǒng)負載站沒有感性負載，而船舶電氣設(shè)備中最常用的負載如電動機等大多為感性負載，所以傳統(tǒng)負載站并不能完全模擬船舶電氣設(shè)備的動態(tài)特性。為了克服傳統(tǒng)負載站的缺點改用干式負載的新型新型船舶自動交流負載站。

圖1 傳統(tǒng)船舶負載站方框圖

新型船舶自動交流負載站解決了的傳統(tǒng)船舶負載站中存在的問題，并且可以實現(xiàn)遙控及自動智能測量。如圖2所示為新型船舶自動交流負載站方框圖。新型船舶自動交流負載站使用了干式負載與集成化的檢測系統(tǒng)，把所有的部件安裝在一個設(shè)備內(nèi)組成一個整體化的帶有真實負載檢測系統(tǒng)，而傳統(tǒng)船舶負載站每個部件都是獨立的不利于操作。

圖2 新型船舶自動交流負載站方框圖

3 新型干式負載優(yōu)點

新型船舶自動交流負載站最大的優(yōu)點就是使用了干式負載。

該系統(tǒng)采用大功率交流干式負載，干式負載相比而言確實優(yōu)勢很多，無論在安全性、可靠性和準確性上，只是目前成本相對較高。

1）干式負載可以節(jié)省很多人力，大大提高工作效率，免去了對水負載的維護工作。

2）干式負載為電子負載的一種，其原理是控制功率 MOSFET或晶體管的導通量（占空比大小），靠功率管的耗散功率消耗電能的設(shè)備。隨著功率場效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極型晶體管等電力電子器件的出現(xiàn)以及電力電子變換器拓撲結(jié)構(gòu)的發(fā)展，交流電子負載得到了實現(xiàn)。由于采用了電力電子開關(guān)器件作為電能消耗的載體，使得負載連續(xù)可調(diào)、易于控制，可以獲得更高的調(diào)節(jié)精度和穩(wěn)定性。

3）干式負載可以配發(fā)電機組專用測試儀表并與計算機通信。通過試驗得到數(shù)據(jù)由軟件記錄與處理，并自動生成發(fā)電機組專業(yè)測試報告，在船舶驗收的時候會更具說服力。所得數(shù)據(jù)也可以作為后期維護的參考依據(jù)。

4）控制方式靈活多樣?？梢栽诖贤ㄟ^負載控制板進行控制，也可以通過RS232/RS485通訊口在120 m遠距離范圍內(nèi)遙控進行發(fā)電機組的試驗，或者通過上位機軟件控制。對船體供電平臺發(fā)電機組動態(tài)特性的測試更加靈活，與上位計算機配合使用，實現(xiàn)智能化，自動完成對發(fā)電機組所有電參數(shù)的專項測試。

5）克服水負載極板會被海水腐蝕問題。海水是個復(fù)雜的反應(yīng)體系，含有大量的有機物和無機物，還有一些細菌藻類。這些微生物吸附在鋼鐵材料表面，在新陳代謝過程中，直接或間接地參與了氧化-還原反應(yīng)，海水中的一些陰陽離子對氧還原反應(yīng)產(chǎn)生了一定的影響。此外.鋼鐵材料本身不穩(wěn)定，鋼鐵材料組成復(fù)雜（含有碳、氮、硅、鉻、鎳、鉬等元素），結(jié)構(gòu)也多樣（奧氏體、鐵泰體、滲碳體等），這也加速氧還原反應(yīng)。

6）干式負載增加了感性負載，這是傳統(tǒng)負載站不可比擬的。感性負載的加入增加了測試系統(tǒng)的功能，完善了發(fā)電機組測試數(shù)據(jù)。使最終的測試數(shù)據(jù)更為準確和全面。

7）干式負載組成的自動交流負載站使用靈活。一套干式負載站不是只針對一條船或者一類船，而是可滿足多種規(guī)格發(fā)電機組的功率和特殊功能。如果發(fā)電機組功率大，負載也可以幾臺并機使用。

從以上幾點上講，干式負載克服了水負載的不足。 從長遠看，在大功率的發(fā)電機組測試上，干式負載會逐步取代水負載，進而得以普及。

4 結(jié)論

目前，水負載式負載站逐步被淘汰，干式負載自動交流負載測試系統(tǒng)逐漸被各大造船企業(yè)使用。新式干式負載自動交流負載測試系統(tǒng)可以用于整船系泊試驗、航行試驗、船用發(fā)電機組負荷試驗、靜態(tài)調(diào)壓特性試驗、調(diào)速特性試驗、過載保護試驗、逆功率和逆電流保護試驗、并車試驗等試驗等，解決了測試人員工作量大、操作繁瑣、危險系數(shù)大、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜、不能有效的測試整船系統(tǒng)功能等問題。還可以為船舶后期維修提供有力的技術(shù)數(shù)據(jù)，通過測試數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)對比方便檢修故障點，簡化維修過程。方便研發(fā)新型船舶發(fā)電機組，縮短研制周期，提高系統(tǒng)質(zhì)量從而加速航海領(lǐng)域技術(shù)更新。

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