船舶电站系统故障排查训练装置的电路结构

1.本实用新型涉及船舶电站故障检测技术领域，具体涉及一种船舶电站系统故障排查训练装置的电路结构。


背景技术：

2.电站是船舶电力系统的核心组成部分，用于对日用负载、照明、观通、武备等各种设备进行供电，设有专门值更岗位，是船舶航行的重要保障，因此要求船舶电工专业船员按照规范操作电站装置，并能在发生故障时及时排除故障，以切实保障电站正常工作。
3.电站系统故障排查涉及电站操作规程、电气线路识别、电工仪表使用、备品备件更换等多方面综合知识，是船舶电工专业保障工作的必备技能。电站装置结构、工作原理及接线复杂，船员需要大量的实践排故经验积累才能准确、快速地排除故障，而在实船装置上进行维修操作训练显然不合适，因而限制了船员电站排故能力的提高。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种船舶电站系统故障排查训练装置的电路结构，解决了以上所述的船舶电站故障检测难以脱离现场实现的技术问题。
5.本实用新型为解决上述技术问题提供了一种船舶电站系统故障排查训练装置的电路结构，包括：发电机主电路、测量仪表电路及原动机控制电路；所述发电机主电路包含发电机，所述测量仪表电路包含电压表及电流表，所述原动机控制电路包含第二电动电位器、电动机及相应的变频调速器；所述发电机的三相电压经三相电压互感器后，接至电压测量回路并与电压表相连，且发电机的u相、v相、w相的三相输出端通过空气开关接阻性负载、感性负载及电动机负载，其中阻性负载和感性负载可任意组合；
6.所述变频调速器的第一输入端及所述第二电动电位器的输入端均接w相，所述变频调速器的第二输入端与所述第二电动电位器的输出端连接。
7.优选地，所述发电机主电路还包括第一电动电位器及相应的励磁控制器，所述第一电动电位器的输入端接dc24v电源，输出端与所述励磁控制器连接。
8.优选地，所述dc24v电源经过断路器sa1的降压、断开、升压后与所述第一电动电位器的输入端电连接。
9.优选地，所述发电机的主电路经电流互感器ta1、ta2后先后连接至转换开关sa4、功率表、功率因数表、电流表以进行负载功率、负载功率因数、负载电流检测。
10.优选地，所述发电机的三相电压经变压互感器tv1、tv2后再先后连接至转换开关sa5、电压表、频率表以进行发电机电压、频率检测。
11.优选地，所述发电机为无刷励磁同步发电机，所述电动机为变频异步电动机。
12.优选地，所述第二电动电位器的输入端连接至转换开关sa8和市电w相。
13.有益效果：
14.本实用新型提供的船舶电站系统故障排查训练装置的电路结构中发电机的u、v、w
相经电流互感器变流后接至电流表，发电机的三相电压经变压互感器变压后接至电压表，且发电机的u相、v相、w相的三相输出端通过空气开关接阻性负载、感性负载及电动机负载，其中阻性负载和感性负载可任意组合；变频调速器的第一输入端接市电u、v、w，第二电动电位器rp2的输入端接市电w相和n相，变频调速器的第二输入端与第二电动电位器rp2的输出端连接。该电路结构简单易操作，可有效实现对实际船舶电站系统的功能简化和电路再现得到试验装置，在实验室便可以对船舶电站系统的发电机及其他旁路进行监测及故障训练。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
16.图1为本实用新型船舶电站系统故障排查训练装置的电路结构的发电机主电路图；
17.图2为本实用新型船舶电站系统故障排查训练装置的电路结构的转换开关sa1电路图；
18.图3为本实用新型船舶电站系统故障排查训练装置的电路结构的测量仪表电路图；
19.图4为本实用新型船舶电站系统故障排查训练装置的电路结构的原动机控制电路图。
具体实施方式
20.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
21.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
22.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
23.如图1至图4所示，本实用新型提供了一种船舶电站系统故障排查训练装置的电路结构，包括：发电机主电路、测量仪表电路及原动机控制电路；
24.其中，发电机主电路包含发电机，测量仪表电路包含电压表及电流表，原动机控制
电路包含第二电动电位器rp2、电动机及相应的变频调速器；
25.发电机的u、v、w相经电流互感器变流后接至电流表，发电机的三相电压经变压互感器变压后接至电压表，且发电机的u相、v相、w相的三相输出端通过空气开关接阻性负载、感性负载及电动机负载，其中阻性负载和感性负载可任意组合；
26.变频调速器的第一输入端接市电u、v、w，第二电动电位器rp2的输入端接市电w相和n相，变频调速器的第二输入端与第二电动电位器rp2的输出端连接。该电路结构简单易操作，实现了对实际船舶电站系统的功能简化和电路再现得到试验装置，在实验室便可以对船舶电站系统的发电机及其他旁路进行监测及故障训练。
27.该装置以单套同步发电机组及其控制系统为基础，采用实装物理设备设置各种电气故障，根据故障现象和电工工具仪表进行故障查找定位。该实作装置可在发电机主电路、断路器控制电路、测量仪表电路、调速调压电路等位置设置故障，故障类型包括短路、断线、元件内部损坏、端子接线错误等。通过安全操作规程、故障排查数量、操作完成时间等作为评判标准，考核船舶电工专业船员和维修保障人员电气识图、电工工具仪表使用、故障分析检测方法的能力水平。
28.该电路结构即为船舶电站系统的电路复原，通过对该电路结构进行模拟运行便可以得知实际的船舶电站系统的运行结果。发电机g输出u相、v相机w相的三相电，经过保险丝、开关等一系列安全控制电路后接负载。并且，在三相电的输出端处，从u相、v相、w相引出然后经电流互感器变流后接电流表，如此便可以对u相v相、w相进行电流检测。当该电路结构运行时，u相、v相、w相的电流经过电流互感器变流后进入到电流表便可以得到发电机输出u相、v相、w相的电流大小，如此实现船舶电站系统模拟的发电机电流检测。同理，分别从u相、v相机w相引出线路，经过熔断器、电压互感器变压后接电压表便可以进行电压检测。
29.其中，发电机输出端接入负载，负载为阻性负载、感性负载电动机负载。在一个具体的实施场景中，发电机为无刷励磁同步发电机，所述电动机为变频异步电动机。变频调速器的第一输入端接市电u相、v相、w相，所述第二电动电位器rp2的输入端接市电w相和n相，所述变频调速器的第二输入端与所述第二电动电位器rp2的输出端连接。如此便可以模拟船舶电站系统原动机的正常工作，达到更好的复原效果，使得系统模拟的故障排查训练更逼真，提高参考价值。
30.优选的方案，所述发电机主电路还包括第一电动电位器rp1及相应的励磁控制器，所述第一电动电位器rp1的输入端接dc24v电源，输出端与所述励磁控制器连接。电动电位器输入端接转换开关sa2，sa2再接入到机旁控制箱，机旁控制箱提供dc24v电源，并在机旁控制箱上设置相应的开关与电路结构对应地方连接以建立电器关系便可以实现控制。
31.优选的方案，所述发电机的u相、v相、w相经电流互感器变流后先后连接至转换开关sa4、电流表以进行电流检测。转换开关sa4起到选择电流检测电路的作用。同理，转换开关sa5起到选择电压检测电路的作用。
32.优选的方案，所述第二电动电位器rp2的输入端连接至转换sa8后再接w相。转换sa8起到保护第二电动电位器rp2的作用。
33.需要特别说明的是，该电路结构可设置的训练项目包括且不限于以下所示：
34.(1)发电机主电路故障排查训练；
35.(2)电压互感器电路故障排查训练；
36.(3)电流互感器电路故障排查训练；
37.(4)断路器控制电路故障排查训练；
38.(5)断路器状态显示电路故障排查训练；
39.(6)逆功率测量控制电路故障排查训练；
40.(7)同步并车电路故障排查训练；
41.(8)发电机调速电路故障排查训练；
42.(9)发电机调压电路故障排查训练；
43.(10)测量仪表电路故障排查训练。
44.在此基础上，还可进行功能扩展，开展故障修复、备品备件更换、发电机故障维修等维修技能训练项目。
45.在一个具体的实施场景中，原动机采用变频三相异步电动机，额定功率pn＝7.5kw，额定电压un＝380v，通过变频调速器进行转速调节，额定转速nn＝1500rpm。
46.同步发电机选用带有自动电压调节器(avr)的三相无刷励磁同步发电机，额定功率pn＝6.5kw，额定电压un＝400v，额定频率fn＝50hz，额定功率因数(滞后)，额定转速nn＝1500rpm，主发电机转子极对数p＝2。
47.变频三相异步电动机与三相无刷励磁同步发电机通过联轴器直接连接，设置共同底座；在发电机端转轴上设置编码器转速测量模块用于转速测量反馈。同步发电机组启动和停机由机旁控制箱相应的控制按钮实现，转速控制调节由机旁控制箱或发电机控制屏上的调速旋钮完成，通过变频调速器调节转速。
48.在一个具体的实施场景中，将电路结构进行封装，并相应的引线出来只机旁控制箱进行相应的控制。机旁控制箱一个设置“启动”带灯按钮、“停机”带灯按钮、“调速”自复位三位置转换开关、“机旁/遥控”调速部位选择转换开关、转速表、电源指示灯等，内置变频调速器、直流24v开关电源、调速电动电位器、三相电源开关。当“本地/遥控”转换开关置于“机旁”位置时，可在机旁控制箱进行加速和减速调速控制；置于“遥控”位置时，可采用发电机控制屏上的自复位三位置转换开关进行加速和减速调速控制。各按钮对应电路上的相关电子元器件即可，
49.发电机控制屏整体分为上下两个部分，上半部分包括控制面板上的测量仪表、转换开关、按钮、指示灯等部件以及继电器、互感器、熔断器等元器件，下半部分内部装设发电机主开关断路器、汇流排、测量互感器等。
50.(1)发电机主开关具有电操功能，可在发电机控制屏面板上通过按钮进行分闸和合闸操作；主电路串联另一单独断路器，用于主电路过载及短路保护，可手动操作分闸和合闸；设置gg-21型逆功率继电器，用于发电机的逆功率保护。控制面板设置断路器的分闸和合闸的状态指示灯(带灯按钮)。
51.(2)电工测量仪表为船用广角度仪表，包括电流表、电压表、频率表、功率表、功率因数表，测量信号来源于电压互感器(副边电压等级为100v)和电流互感器(副边电流等级为5a)；设置电压测量转换开关用于发电机和汇流排的各组线电压测量转换，设置电流测量转换开关用于发电机三相电流测量转换。
52.(3)控制面板设置“调压”自复位三位置转换开关，用于调节发电机输出电压大小；设置“调速”自复位调速三位置转换开关，当机旁控制箱上的“机旁/遥控”调速部位选择转
换开关转至“遥控”位置时，可在发电机控制屏操作面板进行发电机转速控制。
53.(4)汇流排外包三种颜色热缩管，以区分三相；所有线路均标以线号，可对照图纸进行线路排查；
54.(5)具备手动并车功能接口，包括同步表(同步指示器)、同步指示灯(灯光明暗法)及相应的控制电路。
55.检查完毕后，请按如下顺序操作：
56.(1)分别闭合外接市电电源的3极(380v)和2极(220v)控制电源断路器，此时市电接入至机旁控制箱断路器qf4的进线端，将机旁控制箱上的“控制电源开关”sa6至“接通”位置；
57.(2)打开机旁控制箱柜门，手动闭合断路器qf4，然后按下机旁控制箱面板上的“启动”按钮sb3，此时接触器km1得电闭合，变频器以及机组变频调速电机的散热风扇得电；
58.(3)打开机旁控制箱柜门，按下变频器面板上的“run”键，变频器工作，机组自动启动，当起动加速时间到达后，机组进入稳定运行状态，发电机发出的电送至发电机控制屏的u、v、w进线端；
59.(4)转动发电机控制屏面板上的“电压换相”测量转换开关sa5，观察频率表，可通过发电机控制屏或机旁控制箱的“调速”自复位转换开关调节发电机转速以输出合适的频率：当把“调速部位选择”开关sa7转至“机旁”时，可用机旁控制箱的“调速”转换开关sa8调节转速；把“调速部位选择”开关sa7转至“遥控”时，可用发电机控制屏的“调速”转换开关sa3调节转速；
60.(5)转动发电机控制屏面板上的“电压换相”测量转换开关sa5，观察电压表可查看发电机各线电压的数值，可通过发电机控制屏的“调压”自复位转换开关调节发电机励磁以输出合适的电压；
61.(6)将发电机控制屏中断路器qf1的电操装置置于“自动”状态，按下发电机控制屏面板上的“合闸”按钮sb1使断路器qf1闭合，然后手动闭合断路器qf2，则发电机控制屏汇流排l1、l2、l3得电，此时转动发电机控制屏面板上的“电压换相”测量转换开关sa5，可查看汇流排各线电压的数值；
62.(7)将机组电压和频率调节至合理稳定的状态后，打开发电机控制屏下部柜门，闭合负载开关qf3可启动负载，转动发电机控制屏上的“电流换相”转换开关sa4可观察电流表上发电机各相电流的显示；
63.(8)根据所设置的故障，可利用万用表或测电笔进行故障定位和排查工作，将故障排查的结果列写在记录纸上；
64.(9)实验操作结束后，按照启动相反的顺序进行停机操作：
65.①
打开发电机控制屏下部柜门，断开负载开关qf3以切断负
66.载
67.②
断开断路器qf2，在发电机控制屏面板上按“分闸”按钮sb2以断开断路器qf1；
68.③
在机旁控制箱内按下变频器的“stop”按钮使机组停转；
69.④
按下机旁控制箱面板上的“停机”按钮sb4，以分断接触器km1使机组变频电机风扇和变频器断电；
70.⑤
断开机旁控制箱面板内的断路器qf4；
71.⑥
断开外接市电电源的3极和2极控制电源断路器。
72.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。