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。 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，擁有獨立知識產權的經濟型液貨船，一經推出．深受市場歡迎，到日前為止，我們已經承接了來自丹麥、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做簡要介紹。 2、系統介紹 38 500 DWT液貨船的電動貨油泵系統配置如圖1。 [ALIGN=CENTER] 圖1 電動貨油泵系統配置圖[/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，每側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。 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的控制，原理見圖3。 [ALIGN=CENTER] 圖3 控制屏原理圖[/ALIGN] 3、系統布置 1）貨油泵/污油泵的布置。總共有lO臺貨油泵和2臺污油泵，分別布置在貨艙區的貨油艙和污油艙，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，現在根據本船的實際情況，僅就單側貨油泵，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，通過網絡控制變頻器上的PLc控制貨油泵。對單側而言，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的任意1臺貨油泵/污油泵。但單側最多只能同時使用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根據規范和規格書的要求，在機艙檢測報警系統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，發電機組不解列。 ②如果3臺發電機運行，并且小于5臺貨油泵運行，如果負載大于1400 kW，發電機組不解列。 ③如果3臺發電機運行，并且小于5臺貨油泵運行，如果負載小于1400 kW，其中1臺發電機組解列。 ③如果2臺發電機運行，并且大于或等于3臺貨油泵運行，為了保護電站安全，發電機組不解列。 ⑤如果2臺發電機運行，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，發電機組不解列。 ⑥如果2臺發電機運行，并且僅有2臺貨油泵運行，如果負載小于300 kW，其中一臺發電機組解列。 ⑦如果2臺發電機運行，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，發電機組不解列。 ⑧如果2臺發電機運行，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，在變頻器數量、貨油泵泵體和貨油泵馬達方面基本相同，主要區別見表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，沒有任何設計和建造經驗可以借鑒；廠家在歐洲，在技術協議中要求貨油泵廠家和貨控臺廠家自己協調接口，并把結果通知我們；我也在電力系統和主辦工作的雙重壓力下，沒有及時的監控兩個廠家之問的接口協議；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，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，最后幸虧協調及時，沒有影響廠家供貨和設備調試。通過這件事，使我明白了對于各系統之間的接口，不能放任廠家，而要我們積極的跟蹤廠家的協調過程并確認結果。 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，在訂貨初期沒有任何資料可以參考的情況下，經過前輩的指導和自己的學習，克服廠廠家圖紙拖延且質量比較差的影響，比較順利完成了系統設計。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，只能根據自己的船舶知識和對這個系統的理解，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，順利完成調試報驗工作。