船舶技术

2024-08-15

船舶技术（精选十篇）

船舶技术篇1

1 技术节能

1.1 设计高效螺旋桨

随着科技的进步, 设计方法的改进, 在不改变边界条件比如转速、叶数和直径主尺度, 推进系统不加任何装置的情况下, 通过减小桨叶面积, 改变叶形, 修改径向螺距分布优化载荷分布, 采用唇形后倾叶梢概念等方法已可以设计出推进效率大大提高的高效螺旋桨。

1.2 船舶柴油机采用电控共轨式智能柴油机

智能柴油机与传统的机型相比, 取消了传统的凸轮轴系统, 利用电子计算机控制各缸的喷油定时和喷油量、排气阀定时、起动空气定时等;采用共轨燃油喷射系统, 喷油泵向一共用的高压管 (共轨) 中提供高压燃油, 通过计算机控制系统控制喷油器;采用液压伺服油系统, 使用柴油机系统滑油作为工作介质, 驱动高压油泵、排气阀等机构;采用气缸压力在线检测系统, 将各缸的压力及时输入计算机, 确保各缸负荷均匀。从而保证柴油机燃烧室燃油达到良好的雾化和最佳的风油燃烧比, 以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。

1.3 加装废热回收利用装置

柴油机的废气及冷却介质带走了燃料总发热量中50%左右的热量, 充分利用这一部分废热的能量对提高整个动力装置的经济性有重要意义, 如利用废气涡轮增压器, 废气涡轮发电机组, 废气锅炉发电机等。此外, 燃油锅炉经济器等。

1.4 船体使用无污染、轻质材料

随着新材料的不断开发和应用, 船舶已开始采用轻质、无污染材料, 如由铝和热塑性塑料合成的材料, 这种材料与传统碳钢材料相比具有抗拉强度高、维护费用低、易于成型、重量轻、耐疲劳以及可循环利用等优点, 既能够提高船舶运输效率, 降低油耗, 又能够降低船舶建造或拆解过程中对环境的污染。

1.5 开发利用新能源

随着全球范围内的能源危机越来越严重, 世界各国政府结合本国国情相继制定了自己国家的能源战略, 大力发展清洁、绿色、环保的新能源, 主要形式有:太阳能、风能、核能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等等。从目前船舶的发展看, 核能已应用到核潜艇, 航空母舰等军用舰船;风帆助航船也已研制成功;太阳能的光电转变技术也已成熟, 在船上应用的脚步, 必将越来越快。相信在科技迅速发展、技术不断进步的推动下, 新能源在船上的应用范围将越来越广。

2 管理节能

2.1 降低船体的粗糙度

船舶在建造之初, 降低船体粗糙度的方法主要有选择合理的涂料系统, 提高油漆施工的质量, 对船壳水下部分实行阴极保护, 对船壳板进行打砂等等。然而当船舶的航行作业时间增加, 船壳由于锈蚀、水生物附着等原因粗糙度就会增加, 从而增加航行阻力。可以, 通过电解装置将海水分解出氯气, 杀灭海生物和定期进坞清底等方法加以处理。

2.2 柴油机采用经济转速

根据柴油机的负荷特性曲线, 柴油机在接近全负荷工作时燃油消耗率最低负荷过大或过小时, 耗油率都增大从机械的经济性和动力性全面衡量, 柴油机的经济负荷范围应为额定功率的75%-100%, 最佳负荷应为额定功率的90%, 因此应尽量使柴油机接近于额定功率的90%状态运行, 如果负荷超过额定功率, 则应控制运行时间或设法减轻负荷, 如果负荷量小, 则可减小油门, 降低转速力求在该转速的经济负荷下运行, 以节约燃油消耗。

2.3 船舶航行选择最佳航线

船舶如何选择最佳航线航行一直是节能的重要课题, 以往航线的决定都是由船长根据天气情况, 凭自身经验做出的。而现在科技日新月异, 卫星遥感技术的进步使天气预报越来越准确, 全球卫星定位系统使电子导航在船上得以应用, 航线选择可以由陆上专家指挥系统, 根据各地天气海况等众多因素综合考虑来确定出最佳航线。所以只需要求船长在船舶开航前把本船的基本情况、航行任务、载货情况、船舶机车性能、航速、吃水深度等信息报送给, 就可以由陆上专家指挥系统为船舶选出一条适合节能要求的经济的既省时又安全的航线———最佳航线。

2.4 优化船、机、桨的配合特性

由于船舶实际航行情况比较复杂, 而外界条件 (装载、海况、污底等) 又经常变化;同时, 船、机、桨本身的技术状态也会改变, 从而使三者的配合特性发生变化, 使它们的技术经济指标偏离设计工况, 影响能量转换的完善程度, 为此, 使用管理人员应在船舶运行中清楚地了解各种特性并经常调整运行点, 使其处于最佳状态下运行, 达到节能的目的。

2.5 推广使用可节能降耗的燃润料添加剂

目前, 船舶为了降低燃油费用, 大量使用劣质油, 使用添加剂不仅能使主机减少结碳, 改善磨损, 而且可以降低燃油消耗。目前, 进口添加剂品牌很多, 但价格一般都比较昂贵。而国产的添加剂如“百克灵”803等, 价格相对优惠, 效果也比较好。

2.6 提高船舶负载率

提高船舶负载率是各航运公司的追求, 也是最难的一件事。如何更好地利用互联网等现代通讯技术平台, 促进信息的交流与共享, 提升船舶负载率应该引起各航运公司的高度重视。

另外, 船公司积极践行节能减排、可持续发展的管理理念。制定管理节能、技术节能“双管齐下”的节能措施, 使船员在航运管理中加强对船舶设备的预防检修和保养, 使设备处于良好的技术状态, 消除柴油机等设备的跑、冒、滴、漏等也是管理节能的重要一环。

综上所述, 船舶节能是一项由人、船、环境综合因素决定的系统工程, 随着科学技术的不断发展进步和管理的不断精细化, 必将推动新的节能减排措施的出现和发展。当前, 能源短缺已成为世界上急待解决的重要课题, 在国际海事组织、各国政府、航运企业和科研机构等各方的共同努力下, 节能减排必将迈上一个新台阶。

摘要：本文在石化资源日趋枯竭的背景下, 指出了船舶节能的迫切性, 并从技术和管理两方面分别介绍了现代船舶设计建造和航运管理过程中所采用的一些节能措施。

关键词：船舶,节能,技术,管理

参考文献

[1]任文江, 施润华.船舶动力装置节能[M].上海交通大学出版社.1991年.[1]任文江, 施润华.船舶动力装置节能[M].上海交通大学出版社.1991年.

[2]黄胜, 郭春雨.船舶推进节能技术研究与进展[J].舰船科学技术.2007年.[2]黄胜, 郭春雨.船舶推进节能技术研究与进展[J].舰船科学技术.2007年.

船舶技术档案-16 篇2

船舶技术档案是指将船舶机务、备件、物料、电器、通导等技术资料、来往函电，按统一方式、统一编号、统一存放，提高管理效率和便于工作替代。

技术、船舶、环保、港口篇3

澳斥巨资研发波浪能技术挖掘发电潜能

澳大利亚政府近日宣布，将投资

1 000万美元用于研发波浪能技术。政府将投资两个波浪能项目，其中一个项有望成为澳大利亚最大的波浪能项目。

澳大利亚资源与能源部长马丁·福格森表示：“波浪能是一种较为新兴的能源，波浪能技术仍有很大的提升空间。澳大利亚政府希望通过投资推动该技术的发展，成为波浪能技术领域全球领先的国家。”

据悉，澳政府将投资560万美元给BioPower公司一个规模为250千瓦的项目，另外400万美元将投资给Oceanlinx公司的“绿色海浪”项目，该项目规模为1 000千瓦。

BioPower首席执行官提姆·范尼高称，公司的长期目标是降低波浪能发电的成本，使其同风电等处在同一水平上，这样波浪能才会更具竞争力。为了实现这个目标，他们已经制定了4个阶段的计划，希望能在2020年达成。

日本拟开发世界首座大型海洋基地 2016年竣工

由日本政府牵头，包括日本三菱重工业公司在内的多家公司和科研机构组成的技术研究公会计划开发世界上第一座大型海洋基地，即为日本在巴西海域开采海底油田的作业人员提供可在海上住宿的大型浮体。这座大型海洋基地全长315米，宽80米，可居住200人，设置在距离陆地200公里的海面上。基地设有事务所和住宿设施，停机坪和码头等中转设施，预计2014年开始建造，2016年竣工。

大功率中速机国产化获重大突破

经过3年的潜心研究，高技术船舶科研项目——“L32/44CR、DK36系列大功率中速柴油机国产化研制”近日通过了工业和信息化部组织的验收。该项目由镇江中船设备有限公司作为牵头单位，安庆中船柴油机有限公司和大连理工大学参与研制，目前已取得多项创新性技术成果，经济效益显著，大大提高了我国大功率中速柴油机自主研发能力。

该项目主要是在引进L32/44CR、DK36新型大功率中速柴油机技术基础上开展国产化研制。通过研究，我国掌握了中速柴油机汽缸盖铸造技术，攻克了大型铸造多包浇铸技术难关，成功实现了机体、汽缸盖、曲轴、凸轮轴等关键零部件的国产化，建立了柴油机的燃烧过程和共轨系统计算模型，相关企业具备了产品接单能力。目前，L32/44CR、DK36两型中速柴油机整机国产化率达到60%以上。同时，随着项目相关技术的应用，原有的L23/30H型柴油机现在已能满足国际海事组织Tier Ⅱ排放法规要求，交付数量超过500台，销售收入达到10亿元。在研究过程中，该项目还申请了6项发明专利和1项实用新型专利，其中，4项发明专利和1项实用新型专利已获得授权。

现代重工完成G型机型式批复测试

韩国现代重工日前完成了2台MAN公司许可证生产的超长冲程船用发动机的型式批复测试。现代重工表示，这2台7G80ME-C9.2机和6G80ME-C9.2机功率分别为37 900马力和38 200马力，与其他相同功率的发动机相比，减少了7%的燃料消耗和更少的污染排放。

其中的一台已被安装至希腊Almi Tankers公司的一艘31.9万吨VLCC上，另一台预计将安装至希腊Thenmaris Ship Management的一艘5 000TEU集装箱船上。预计2台G型发动机能为相关船东每年节约大约290万美元和130万美元。

ABS、DNV、LR、NK等11家船级社及船东相关人士参加此次型式批复测试活动。

上海超算船舶动力研发分中心成立

2013年3月20日，上海超算船舶动力研发分中心成立仪式在上海超级计算中心顺利举行。

上海超算船舶动力研发分中心是上海超算对接国家重点科技研发工程项目，面向重点行业应用发展，全面对接沪东重机在船舶动力研发项目的高性能计算需求而建立的专业研发平台。这是为了提升上海超算服务船舶动力领域国家重大工程的能力，支撑沪东重机及船舶动力领域用户将先进计算能力转化为科技研发创新能力。

上海超算结合自身发展，不断提升上海超算船舶动力研发分中心的计算能级，在确保沪东重机优先使用前提下，实现船舶动力研发分中心资源、船舶动力研发CAD/CAE/CAT综合仿真分析及数据管理平台，通过上海超算本地资源平台，向船舶及其他行业相关应用需求单位提供软硬件资源与专业计算服务，建成中低速柴油机设计、仿真和虚拟试验验证平台，所得利益和成果以互惠互利的原则，由双方协商共享。

船舶

国内最大多功能溢油回收船完成试航

长航重工长江船舶设计院为中国石油海上应急救援响应中心设计的“中油应急102”工作船在渤海湾山东海域完成试航顺利归来。该船是目前国内最大的多功能溢油回收船。

该型船为全焊接式钢质结构，具有二层艏楼、二层甲板室，球鼻首线型，设置舭龙骨、尾呆木。采用两台柴油机驱动双全回转可调舵桨推进装置。收油机采用两台侧开内置式收油机，并配有消油剂喷洒系统，同时上甲板尾部配有集装箱箱角，可以搭载200m长围油栏集装箱一个、小型溢油回收船两艘，上甲板中尾部面积约500m2。具有近海开阔水域溢油污染事故的处理、实施快速有效的海上溢油围控及清除作业、溢油水面消防作业、火灾扑救、事故船舶人命救助、重大工程项目守护，以及作为小型溢油回收船的母船对其运输、吊放及回收溢油等多项功能。船舶总长71.0m，型宽14.2m，型深5.5m，设计吃水3.5m，设计航速13.6kn，浮油回收舱舱容538.9m3，船员18人。

Namura研发成功超低压载水VLCC

日本名村造船（Namura）研发的超低压载水船舶MIBS VLCC（最小的压载水船舶，简称MIBS）项目2月25日获得日本船级社的AIP（原则通过）证书。

MIBS VLCC能减少60%压载水重量，压载水系统处理能力提高了50%，与同吨位的船舶相比，在相同航速的条件下，能节省燃料4%，在满载的条件下能节省20%，综合燃效能提高12%。因此，可以期待该型船将成为市场上新一代节能环保船。 MIBS船与常规船型相比，减少了60%～70%的压载水用量，功率消耗则降低了12%～15%。

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MIBS船型是利用现有的基础设施，不改变常规船型基本主尺度的前提下大量减少压载水使用量的一种船型。对需要大量压载水的油船来说是最有效果的，对其他类型的船舶也同样适用。

IHC Merwede发布一系列新型海工船

近日，IHC Merwede在新加坡正式发布一系列新型IHC Packhorse海工支持船，旨在加强公司的国际化战略，为全球客户提供更多的船型设计和建造地的选择。

据了解，IHC Packhorse船型定位为平台供应船（PSV），可满足深水（钻井）作业支持工作。IHC Packhorse-Maxi船型可为IRM（检查、维修和维护）作业、轻度建造和铺管作业提供海上作业支持，定员59人。

据悉，新的IHC Packhorse系列船舶将由IHC Merwede和Jaya Holdings合作建造。Jaya Holdings公司首席执行官Venkatraman Sheshashayee表示，通过双方在IHC Packhorse系列船舶建造的合作，将有能力以亚洲造价向市场提供具有欧洲质量水准的海工船舶。

未来两年订造165艘大型集装箱船

目前，航运产能过剩仍然比较严重，不过在未来两年内，大型集装箱船订造仍旧持续增加。

SeaIntel Maritime分析表示，“集装箱船公司开始担心市场占有率下降，而开展大型化集装箱船以及扩张船队的竞争”，因此，在未来两年内，最多可能出现165艘13 000～14 000TEU级集装箱船新船订单。同时，到2025年约有20多家大型集装箱船跨国公司实施合并后减少到8家。SeaIntel展望，在未来两年内，亚洲-欧洲航线的主要船型从8 500TEU级扩大到13 500TEU级，尤其是中国和东盟国家之间签署FTA合同的情况下，这些航线的吞吐量在过去两年内约上升了20%。

川崎重工将建造大型LNG燃料船

据日经新闻报道，日本企业川崎重工将在2015年生产以液化天然气（LNG）为燃料的油轮等大型船舶。LNG的二氧化碳排放量小，更符合国际环保规定，但与目前使用的重油相比，燃料成本太高。川崎重工认为由于美国的页岩气产量猛增，LNG价格将下滑、LNG燃料船的需求将出现扩大。川崎重工计划在全球率先推出LNG燃料船，吸引全球的海运巨头采购。

船舶环保规定要求2025年之前必须将二氧化碳排放量比目前削减三成。与重油相比，LNG的燃烧效率更高，燃料消耗量有望减少三成。川崎重工计划结合船体轻量化等措施来满足法规要求。由于页岩气大幅增产，美国政府对出口持积极态度，在全球各地开发天然气的日本也有望实现廉价采购。

川崎重工首先将在香川县坂出工厂生产大型油轮、集装箱船和汽车运输船等LNG燃料船。由于LNG要以极低温度储存在专用储罐中，和重油燃料船相比，建造成本要高出约一至二成，预计每艘大型集装箱船的成本将超过100亿日元。计划在成本比日本低约两成的中国江苏的合资造船厂生产，争取获得中国海运巨头的订单。

环保

世界最环保轮船在芬兰投入使用

全球最环保的大型轮船“M/S Viking Grace”号目前已经在芬兰图尔库市与瑞典首都斯德哥尔摩之间的航线上投入运营。该船由芬兰的STX图尔库船厂承建，载客量为2 800人。

该轮船采用液态天然气作为驱动燃料，这几乎杜绝了所有氧化硫的排放，同时也将一氧化氮的排放量减少到了国际航运组织目前规定水平的80%。这将意味着，该船的航线将不受任何硫氮排放管控区域的限制。此外，与传统柴油驱动引擎相比，该船的颗粒物排放也将减少超过90%，二氧化碳排放减少20%～30%，堪称全球最为环保的轮船。

另外，船上还安装了一个由ABB航运公司设计的名为EMMA资讯组件的成套能源监测设备，这套设备包含所有船上监测、优化可选方案，以及船员跟踪组件。此外，芬兰能源公司瓦锡兰还为该船提供了一个可靠的噪声吸收系统，将引擎产生的噪声降到最低以，增加旅客舒适度。

国际油漆推出两款船舶防污涂料

国际油漆（International Paint）公司已经推出Intercept?8000 LPP和Intersleek?1100SR两款无杀虫剂粘液剥离涂料，将有助于改进船舶操作性能，提高效率，降低燃油成本和排放。

Intercept?8000 LPP涂料是一种崭新的生物杀灭线性抛光聚合物防污涂料，采用了预期寿命长达90个月的已经取得了专利的LUBYON?技术。

Intersleek?1100SR涂料为涂料行业推出的第一款无杀虫剂污染控制涂料，采用了独特的专利粘液剥离技术，可以防止微生物污染船体，以便保持船舶整个入坞周期的性能。

三菱重工推出集装箱型压载水处理系统

三菱重工和商船三井联手开发可以装在标准尺寸货运集装箱中的压载水处理系统。

该压载水处理系统是为集装箱船开发的，装在货舱集装箱内，已经获得了日本船级社概念认证。三菱重工称，与正常情况下在发动机舱中安装压载水处理系统相比，集装箱中安装压载水处理系统可以大大减少压载水处理系统改装的时间。三菱重工已经在商船三井2008年建造的“MOL Competenc”号8 100TEU集装箱船安装了250m?/h压载水处理系统。

该集装箱型压载水处理系统可以装在长大约12.2m、宽2.4m、高2.9m的40英尺集装箱中。该压载水处理系统安装在集装箱中，可以最大限度地利用空间并可以进行维护。

在绝大多数情况下，在船上安装集装箱型压载水处理系统可以在2周左右完成，比常规压载水处理系统的安装时间减少7天。而且安装集装箱化压载水处理系统时不需要切开船侧钢板，可以在码头安装，不需要入坞安装。该集装箱型压载水处理系统适合机舱空间有限的船舶安装。

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据悉，三菱重工已经开始设计一种可以安装在船上每小时可以处理750m3压载水的压载水处理系统，该系统今年春季将安装到船上。

马士基提前完成2020碳排放目标

马士基宣布，相比2007年碳排放基准，该公司碳排放量已减少了25%，该目标是其2020年的碳排放目标。马士基首席运营官（COO）Morten Engelstoft说：“提前8年完成目标，我们感到非常自豪，这样的成绩肯定了我们是在正确的道路上前进，保持这样的势头，到2020年的目标我们将其上升为减少碳排放（以2007年为基准）的40%。”

Engelstoft还说，“马士基注重能量效率，这样增加了公司的成本竞争力。我们削减碳排放，同时也降低了顾客的碳排放，也帮助了他们达到他们自己的碳排放目标。”

对数据进行标杆分析可以让所有的顾客基于碳排放量来比较他们的运输供应商。据马士基表示，公司正在招募帮助顾客实现那样的标杆计划的专家，使CO2 排放指标成为顾客考虑购买的理由之一。

我国自主产权压载水系统获世界三大权威认证

日前，青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司收到了英国劳氏船级社颁发的型式认可证书。至此，由该公司自行研究设计生产、拥有完全自主知识产权的船舶压载水管理系统，成为全球唯一一个同时持有英国、挪威和中国三大世界权威船级社型式认可证书步入全球船舶市场的系统。经过为期一年的严格审核，其压载水管理系统于今年2月14日通过认证，这对于该公司争取入籍英国劳氏船级社的船东、进一步开拓国际市场具有重要战略意义。

港口

波罗的海国际航运公会在沪设立分中心

2月25日，波罗的海国际航运公会（BIMCO）在上海成立分中心，这是继新加坡之后，该国际组织在亚洲设立的第二个分中心，意味着上海国际航运中心建设又向前迈进了一步。

波罗的海国际航运公会有着百年历史，是目前世界上最大、运营最多样化、在行业内具有举足轻重地位的国际航运组织。其拥有970家船东会员、涉及1.5 万余艘船舶、7.03 亿载重吨运力，占世界海运业总运力的65%以上。目前，国际海运和相关行业中有近3/4交易，采用该公会编制的各类标准合同和条款。

波罗的海国际航运公会上海中心揭幕，标志着首个国际公认的国际航运组织正式入驻上海，有助于提升上海国际航运中心建设的软实力。据透露，波罗的海国际航运公会计划用5年左右时间，将其在国际航运服务领域的先进经验和运作方式植入中国，实质性拉动上海国际航运中心的核心竞争力，尤其是在国际航运金融和保险、国际航运服务、国际航运交易、国际航运法律、国际航运高端培训等领域。同时利用公会的国际影响力，提升中国航运业在世界航运舞台上的“话语权”，特别是在国际航运标准制定和交易规则设置等方面。

航运界人士表示，充分利用好这一平台和资源，将大大提升上海国际航运中心的行业认可度和国际影响力。

太仓港基本建成内贸枢纽港

2012年，太仓港完成集装箱吞吐量401.46万标箱，同比增长38.87%，集装箱吞吐量居长江沿线港口第一。其中，完成内贸集装箱吞吐量265.9万标箱，同比增长35.88%，内贸集装箱吞吐量居长江沿线港口第一、全国港口前列。今年前2个月，太仓港集装箱吞吐量继续保持较快增长，预计完成54万标箱，其中内贸37万标箱，同比分别增长17%和19%。

太仓港力争早日打造成为江苏沿江集装箱运输的内贸转运枢纽、近洋直达集散中心、远洋中转基地。

中国八港跻身2012年全球港口货物吞吐量前十位

2012年，全球港口货物吞吐量前十位排名为：1.宁波-舟山港，2.上海港，3.新加坡港，4.天津港，5.鹿特丹港，6.广州港，7.苏州港，8.青岛港，9.大连港，10.唐山港。

据介绍，2012年，宁波—舟山港以7.44亿吨的战绩超越上海港，首次荣登全球第一大港口宝座。唐山港则超越了2011年排名第十位的釜山港，首次跻身全球十大港口之列。

我国亿吨大港增至29个

《全球港口发展报告（2012）》显示，在我国外贸疲软、内需不振的双重压力下，2012年，我国亿吨以上港口（包括沿海和内河港口）新增至29个，港口生产保持稳定增长，但增速明显放缓。

2012年，我国规模以上港口共完成货物吞吐量97.4亿吨，同比增长7.4%。与2010年和2011年相比，货物吞吐量集和装箱吞吐量增幅均大幅收窄。受国际需求疲软及国内经济转型双重压力影响，去年我国前五大港口货物吞吐量增速均未超过10%。然而，没有高基数压力的中、小港口仍以两位数增幅保持了良好发展势头。

中国即将开通首条穿越北冰洋通往美国欧洲航线

中国极地研究中心（Polar Research Institute of China）主任杨惠根接受路透社采访时说，中国“雪龙号”探测船已经成功勘测出一条穿越北极通往美国和欧洲的商务航线，这将是中国船运公司第一条穿越北极通往北美和欧洲的商用航线。与穿越太平洋通往美国和绕道印度洋通往欧洲相比，穿越北极的航线距离更短，能为航运公司节省下大笔燃油费用。

杨惠根说，一家中国船运公司可能会在今年夏天进行第一次商务航行。

与通过苏伊士运河的航线相比，从中国上海到德国汉堡，穿越北极的航线距离能缩短5 185公里。即使考虑到北极恶劣天气可能带来的风险，破冰穿越北极也能为航运公司节省大笔费用。

全球气候变暖为开通穿越北极航线创造了有利条件。气象卫星2012年9月监测到的数据显示，目前北极冰圈已经收缩到1970年以来最小规模。科学家们预测，到本世纪中叶，北极冰圈在夏季可能会完全消失，给通航提供便利。

马士基拟在非洲建大型港口

马士基码头公司及其合作伙伴近日宣布，计划在尼日利亚拉各斯州（Lagos）的巴达格瑞（Badagry）进行新的超大型港口开发项目，并将在该地区成立自由贸易区。据悉，该项目一期预计在2016年竣工开放。

建成后的深水港口码头岸线将长达7公里，堆场面积达1 000公顷，成为非洲最大的港口之一。该港将拥有最先进的设施和驳船码头，可以满足集装箱、干散货、液体散货、滚装船及件杂货的需求，并配有相应设备支持石油天然气业务操作。与该码头相邻的巴达格瑞自由贸易区将包括发电厂、炼油厂、工业园区、仓储设施及集装箱内陆仓库。

船舶节能技术应用综述篇4

关键词：船舶柴油机,节能,劣质燃油,节能技术,滑油,燃料,添加剂

1引言

由于从20世纪70年代发生两次能源危机以来, 油价飞涨随着燃油价格的不断上涨, 航运企业的经营成本剧增。故从柴油机制造厂到造船厂和船公司, 一直都在降低船舶燃料费用支出上下功夫, 已分别从主机、柴油发电机及燃油锅炉的设计上加以改造。燃油的品种也在不断追求劣质油种, 从油种的变化中取得最大差价, 以提高其经济效益。船舶节能一靠加强基础管理, 二靠技术进步, 即是利用船舶节能技术来促进船舶开展节能工作。

2船舶节能的内涵

船舶节能总的含义是以最小的能量消耗取得最大的运输效益, 或者说就是以最小的燃料费用取得最大的运输量。

上式的燃料费用营运指标是表示单位燃料费用所完成的运输量, 从式中可以看出, 船舶节能的努力方向是增大运输量, 降低燃料消耗量和采用廉价的燃料。

3船舶节能技术应用

3.1主机及动力装置的节能技术应用

任何船舶航行时必须的能量形式是推力、电能和热能。供应这些能量的装置是推进装置、发电装置和供汽装置, 这三个装置都直接消耗燃料。以柴油机船为例, 直接耗用燃料的设备是柴油机、发电柴油机和辅助锅炉。其中, 主机所耗能量占总输入能量的70%~90%。减少柴油机每小时的燃料的能量, 一方面是要减少主机的能量转换损失, 努力降低主机的燃料消耗率入手, 另一方面是采用减少船舶所需的推进功率和营运功率等措施, 诸如改进船型, 减少船舶阻力, 提高推进效率, 采用经济航速、减速航行等。理论和实践证明, 这方面的措施能显著降低主机的燃料消耗量, 提高船舶的营运效益。目前在船利用节能技术应用有 (1) 新建船舶要选择节能的新型主机 (2) 船舶动力装置的余热利用 (3) 柴油发电机和辅助锅炉的节能技术 (4) 船舶动力装置中辅助系统的节能技术。

3.2使用劣质廉价燃料[1]

船用燃料劣质化是客观形势发展的必然趋势。一是由于炼油技术的不断提高, 原油加工向深度发展, 燃油的劣质化趋势也不断地加快。二是由于燃油价格的不断上涨, 航运企业的运输的燃料成本不断上升。因为燃油的质量越差价格越低廉, 航运企业要降低运输的燃料成本就必须使用劣质燃油。然而, 劣质低价的燃油, 由于其具有高硫分、高残碳、高灰分、高机械杂质、高粘度、高凝点、高沥青含量, 比重大、十六烷值低等特点。这些不利的特点, 在柴油机使用时经常会发生下列技术问题: (1) 气缸和活塞组的腐蚀及磨损增加; (2) 燃烧不完全和喷油嘴积碳、活塞咬死; (3) 滑油迅速变污等等。因此, 船舶柴油机要使用劣质的燃料时一定需采取相应的措施。

3.3确定合理的航速[2]

因为螺旋桨所消耗的功率约与转速的立方成正比, 故航速的少量降低可节省大量的燃油消耗。但是并非所有情况航速越小就越经济。船舶的运输除了燃油费用外还有其他的费用, 故合理选择航速的原则是取经济航速Ve、最大盈利航速Vr和低限主机功率航速Vm三者中的最高者, 一般应取接近最大盈利航速为佳。

图1-等航速功率线 (Constant ship speed lines) 上α值, 表示功率减额系数 (即随着转速降低, 桨效率提高, 等航速所需功率降低的百分率) , 一般集装箱船取α=0.20, 散货船α=0.25, 油船α=0.30。主机经济选型时, 平移等航速功率线, 使该线通过框格内的减额输出DMCR点。每种型号的主机均有自己的减额输出区, 能与满足船舶要求的等航速功率线相匹配。在等功率航速线上, 主机转速越高, 耗油率越低, 反之耗油率越高;但螺旋桨转速越低, 效率越高, 使单位油耗也随之降低。所以转速与油耗在主机匹配选型时必须综合分析。

3.4运行管理方面的节能措施

3.4.1提高货运经营效果。这方面的工作如根据货源的数量和流向进行船舶的合理的调度。对各型运输船舶根据其不同的航线、航区、航道、水流、港口装卸和货源情况, 确定其最有利的航次期限和运输方案, 应尽量减少往返运输不平衡和空返现象。

3.4.2调度部门应根据航次运输的实际情况, 突出合理的航速, 避免船舶航行“快在中途, 慢在两港”。

3.4.3对原油船的原油卸油加温应按货油油种的不同, 要求船舶合理加温, 不能一味的按货主的要求进行不合理的加温, 避免锅炉加温用油不必要的消耗。

3.4.4减少非生产性停航。如建立合理的维修管理制度和提高船员的业务水平。

3.4.5制定节能管理制度, 提高船员和管理人员的节能意识。

3.5船体方面的节能技术应用

船舶是一个整体, 船舶的节能不应仅考虑动力装置的节能, 船体方面对减少主机所需的功率, 降低燃油耗量也起着重要的作用。例如, 根据国外的资料介绍的38000吨和45000吨散货船经济论证结果, 以耗油最小为目标, 最优决定船舶的主尺度及船型系数能够减少13%和19%的主机功率, 一年相应可节约燃油1927吨及2114吨, 可见船体设计也与节能密切相关。据有关研究, 如下表 (1)

3.6船舶使用添加剂[3]

船舶合理使用各种添加剂也是节能的一项重要的措施.如使用锅炉水添加剂、主机冷却水添加剂可以起到减少锅炉和冷却器的结垢, 提高热较换率, 降低了燃油消耗, 从而起到了节能的目的。同时锅炉和冷却器结垢减少, 使其处在良好的技术状态, 减少维修保养的时间, 提高船舶的适航率, 增加了船舶的运输量, 也相应地达到节能的效果。

3.7特殊船舶节能技术应用[4]

3.7.1桨后助推节能扭曲舵

最早提出扭曲舵思想的是J.Tutin。从20世纪30年代至今一直有人从事这方面的理论和实验研究工作。其基本思想是充分利用螺旋桨尾流的能量, 把舵的形状控制成在未打舵角时阻力尽可能小, 却能提供足够大的附加推力, 而在打舵角时又不影响舵效, 使整个推进系统的推力系数有明显的提高, 达到节能增效的目的。

3.7.2日本开发微泡沫船舶节能

日本海上技术安全研究所在日本东海运输公司的“太平洋海鸥”号水泥运输船上进行微泡沫船舶节能新技术实验。这是世界上首次在船上做这种实验, 这种新技术是在船首两侧安装长10m的微缝板, 通过喷出的空气在船底形成一层薄薄的微小气泡 (直径0.5~1mm) , 从而使船舶受水摩擦阻力减少12%, 节约燃油8.5%。一旦这一节能效果被实船实验确认后, 此项技术将在同型的“太平洋猎鹰”号水泥运输船上被采用, 今后将逐步扩大到大型油船4E0A。

4结束语

本文从查阅相关的文献的基础上, 介绍船舶的节能技术包括船型、新型高效推进器的、动力节能附加装置以及一些特殊、新型的船舶节能技术应用。限于篇幅, 本文只对其中某几种船舶节能技术进行了详细介绍。随着科学的发展以及理论预报的深入开展, 可以预见将会有越来越多新型种类的船舶节能技术将应用到船舶的节能技术中。我相信社会进步、科技发展, 船舶节能技术将会有更为广阔的前景。

参考文献

[1]张俊峰, 吴艳茹.使用低质燃油的危害及其控制措施.天津航海, 2005 (3) .

[2]陈宝忠, 傅爱庆, 孙永明.船舶减速航行与主机减额输出节能技术的分析研究[J].中国航海, 2005 (1) .

[3]林开进.燃油添加剂在船舶的使用.航海技术, 2006 (4) .

船舶辅机前沿技术研究篇5

船舶辅机前沿技术研究

船舶辅机是重要的船舶配套设备.我国的`船舶辅机技术与世界先进水平相比仍有一定的差距,本文针对我国船舶辅机专业中基础相对较好、市场需求前景大、国外重点发展的产品,选出了典型项目,列出了研发内容和关键技术,以有利于攻克核心技术,打造具有国际先进水平的自主品牌产品.

作者：富贵根俞志刚周果王伟勇郁敏奇牛远振易小冬 FU Gui-gen YU Zhi-gang ZHOU Guo WANG Wei-yong YU Min-qi NIU Yuan-zhen YI Xiao-dong 作者单位：704研究所,上海,30刊名：上海造船英文刊名：SHANGHAI SHIPBUILDING年，卷(期)：“”(2)分类号：U664.5关键词：船舶辅机甲板机械舱室机械特种机械

船舶电气自动化技术研究篇6

关键词：船舶系统；船舶运行；航行质量；电气自动化技术；船舶安全文献标识码：A

中图分类号：TN830 文章编号：1009-2374（2015）15-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.059

1 船舶电气自动化技术研究

要想使船舶电气自动化系统能够高效、持续发挥作用，就要加强电气自动化技术的研究，以此来控制故障问题的发生概率，确保系统安全、稳定运行。对于船舶系统来说，主要的电气自动化技术包括以下方面：

1.1 轴带发电技术

船舶属于高能耗的水上交通工具，其燃料成本占总成本的一半以上，所以，必须加大节能技术的研发力度，其中轴带发电技术就达到了这一目标。轴带发电机主要通过主轴来启动，主轴跟着主机转动并逐步改变速度和频率。通过观察主机运行情况、航行水域特点等来调控轴带发电机。通常选择机械式恒频与电气式恒频，特别是电气元件的不断升级发展，当前晶闸管逆变模式被广泛应用于轴带发电系统。

近年来，节能技术又获得了全新的发展，废气透平发电机引入其中，同轴带发电机一道共同进行优势互补，打造出SSG系统，此系统凭借静止变频器同电网连接在一起。

当船舶航行运转耗能上升，废气透平发电机无法发挥有效作用时，轴带发电机则发挥供电供能作用；相反，船舶能耗逐渐降低，有余下的功率，那么轴带发电组则充当电动机来通过船舶电网获得能量，为主机运行提供动力，推动主机的持续运行。静止变频器中的两组晶闸管在整流与逆变状态下都能发挥作用。如果轴带发电机发挥供电供能作用，变频器就能把轴带发电机的输出变成恒频输出。

当轴带发电机处于电动机模式下，变频器就会充当变频调速设备，因为发电机的一切输出功率都要途径变频器来运输，所以必须选择功率较大的电气元件。因为变频器占地空间大、成本高，同时功率因素较低，这样就对传统的轴带发电机系统进行了改造、升级与优化，异步轴带发电机产生了。

异步轴带发电机系统主要依靠双馈异步电机转子频率补偿的技术方法来维持恒频稳压，通过计算机系统来控制这一系统，实现了信息自动化控制的功能与效果。

1.2 容错技术

容错技术主要是指电气自动化系统工作过程中，当出现故障问题时，自身的承受能力，容错技术的作用表现在：

1.2.1 系统故障监测。当电气自动化系统工作过程中有故障问题，在容错技术的监测下，能够及时、精准地发现并定位故障，并明确故障的类型、特征，再进行自动化隔离。从而维护系统安全、稳定。

1.2.2 故障控制。在容错技术支持下，自动化系统中的故障问题能够被及时检测与定位，根据故障的方位、类型等来选择解决对策，对故障加以分析并处理，以此来维护船舶电气自动化系统的安全、稳定运行。

对于船舶电气自动化系统的故障处理通常经历以下过程：故障监测、定位、分析故障性质、明确故障单元，使故障信号变成低电平信号，并输送至决策单元，再加以处理，实际的故障包括以下类型：

故障1：启动预备性机组，从而集中而有效地控制机组工作的负荷量。

故障2：同样启动预备机组，再延长出现故障问题机组的关闭时间，从而更加高效、科学地处理好故障

问题。

故障3：切断故障性机组的运行，再将备用机组及时启动。

对于故障2和3最佳的解决方式就是立即停运机组，直到故障问题发现并解决后，再次启动机组，也就是说如果故障尚未排除，机组不关闭可能会造成故障进一步恶化，影响系统的高效运行。

1.3 电力推进技术

电力推进技术属于一类维护船舶系统安全运行的电子自动化技术，特别是得益于现代社会中信息技术、电子技术、电子设备等的支持，使得电力推进技术的应用范围更广、作用更多。

电力推进技术按照电力传动分类主要包括：交流与直流传动技术。最近一些年来，前者获得了飞快发展，特别是交流调速技术的不断发展，使得交流电力系统获得了全新的发展，与直流传动技术相比，更具优势地位。能够极大程度地确保船舶电气自动化系统的安全、平稳工作，提高船舶运转的安全水平。

其中交流电力技术大致包括两大推进系统：LCI，直流无换向器电动机；CCV，交流无换向器电动机。前者是利用变频器来达到同步调速的功能，达到从交流→直流→交流的过程。其中船舶的工作运转同调距螺旋桨之间彼此配合、协助、协调来工作，船舶实际的航行中，遇到区域狭窄、位置闭塞的航道或海湾等，要想依然保持顺利通行、畅通无阻，就要对交流推动机进行调整，使其处于最低速工作模式；相反，船舶进入面积宽广的公海海域，则要对推动机进行调整，确保其进入同步、超同步转换模式。对于CCV系统来说，则是凭借变频器的同步调速来达到直流、交流间的变化与转变的，最后打造出交流调速工作系统。

1.4 电磁兼容技术

通常来说，船舶会处于一个相对复杂的运行环境，易受天气、水文等自然条件的影响，导致电磁污染问题，运用电磁兼容技术能够解决这一问题，强化船舶的电磁抵御能力。要想保证船舶各项装置、设备等的安全、稳定，就要加强电磁兼容设计，其中必须具备以下条件：（1）出现了干扰源；（2）存在传输介质；（3）存在敏感的接收单元。所谓的电磁兼容技术简单说就是要这三大条件中的任何一个，从而解除电磁干扰。为了达到这一目标就要加强元件、器件的正确选型，其中要重点控制干扰信号敏感的元件。

1.5 隔离变压器技术

船舶电气自动化技术最大的干扰来自于交流电源，对其改造优化的有效措施就是隔离电气设备的变压器，达到独自提供电能，或者把供电设备同强电设备分离，这样就有效隔离了干扰，船舶电源通过交流变压器来有效过滤高频信息，在此基础上隔离变压器，从而为自控设备提供独立电源，达到有效排除干扰的目的。

1.6 RC吸收技术

因为船舶电气系统具有自动化属性，这其中必然会关系到各类电气装置，例如继电器、接触器等，类似的电气装置容易产生电磁干扰现象，针对这一问题应选择RC吸收设备，这一技术性能较为稳定，不会随着电压的变化而出现不稳定的变化问题，这样就解决了电磁干扰问题。

2 船舶电气自动化技术发展趋势

船舶电气自动化技术属于综合性、程序性强的技术类型，从船舶电气自动化系统的设计、生产、运行、完善都需要特定的自动化技术的支持。在当前信息技术、通信技术、自动化技术等不断发展的现代时期，船舶电气化系统必将朝着自动化、智能化、数字化、网络化方向发展。船舶作为联系外界的网络通讯系统，能够实现信息的传播、信息的通讯交流，这无疑确保了船舶的安全、高效、稳定运行。

3 结语

船舶电气自动化技术能够维护船舶的常规工作与高效运行，必须加大对自动化技术的研究力度，不断优化改进自动化技术，实现自动化技术的优势整合与力量有效发挥。

参考文献

[1] 杜一民.船舶电气自动化系统可靠性保障技术的应用[J].机电信息，2012，（9）.

[2] 白永昕，彭成.船舶电气自动化中几个重要技术的应用[J].世界海运，2011，（3）.

[3] 陈柏平.船舶自动化系统领域发展趋势初探[J].中国水运（下半月），2008，（9）.

作者简介：胥园（1986-），男，湖北襄阳人，江门市南洋船舶工程有限公司助理工程师，研究方向：船舶电气调试及项目管理。

船舶建造数字化技术篇7

船舶建造数字化是以数据处理、图形图像、虚拟现实、数据库、网络通信、数字控制等数字化技术为基础, 将数字化技术全面应用于船舶的产品开发、设计、制造、管理、经营和决策的全过程, 使船舶产品的设计和生产向着自动化、精细化、柔性化、智能化的方向发展。通过数字化技术与现代管理思想和先进工程方法的融合, 形成船舶制造业信息化的完整体系, 实现对造船业的信息化改造, 使得造船企业全面提升产品的研发、生产能力, 降低生产成本, 缩短设计、生产周期, 提高产品质量。

2. 船舶建造数字化技术的内涵

船舶建造数字化技术主要体现在如下3个方面:

2.1 CAX (计算机辅助技术)

CAX (计算机辅助技术) 是CAD (计算机辅助设计) 、CAE (计算机辅助工程) 、CAM (计算机辅助制造) 和CAPP (计算机辅助工艺计划) 的统称。

(1) CAD (计算机辅助设计) 指在计算机及可视化设备为基础的专业化计算机系统的支持下, 帮助设计人员进行设计工作。可以在CAD系统的辅助下完成从合同设计开始的一系列设计工作, 建立产品数字模型, 进行工程计算和分析, 生成和绘制工程图, 生成物料清单等。

(2) CAE (计算机辅助工程) 是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。

(3) CAM (计算机辅助制造) 是将计算机应用于生产制造的过程或系统, 其核心是计算机数值控制 (简称数控NC) 。有狭义和广义两个概念。CAM的狭义概念指的是数控, 包括数控机床、数控加工中心、数控生产流水线、数控火焰或等离子切割、激光束加工、自动绘图仪、焊机、机器人等;广义概念还包括制造活动中与物流有关的所有过程 (加工、装配、检验、存贮、输送) 的监视、控制和管理。

(4) CAPP (计算机辅助工艺计划) 是通过计算机进行产品加工的工艺路线制定、工序设计、加工方法选择、工时定额计算, 包括工装、夹具设计、刀具和切削用量选择等, 生成必要的工艺卡和工艺文件等。CAPP是连接产品设计CAD信息和加工制造CAM信息之间工艺信息的桥梁, 是生成各种加工制造, 管理信息的重要环节。

2.2 企业业务技术过程与信息管理

通常包括PDM/PLM/ERP/MES/CIMS等。即产品数据管理PDM、产品生命周期管理PLM、企业资源计划ERP、制造执行系统MES、计算机集成制造系统CIMS等。它们通过信息技术与现代管理理念的融合, 使人、资源、技术、管理等要素有机地结合起来, 从而实现设计及生产过程管理的精细化和企业资源利用的优化。

2.3 数字化装备

软硬件相结合的数字化装备, 如NC (数控设备) 、FMS (柔性制造系统) 、Robot (机器人) 等通过数字控制形成的生产自动化装备。这些设备通过离散的数字信息控制设备或传动装置的运行, 实现生产加工的自动化。

3. 船舶建造数字化技术的发展历程

3.1 单项技术的企业部门级应用阶段

该阶段主要是单项技术, 如数值计算技术、CAD/CAE/CAM技术、数控技术以及各种部门级的管理信息系统, 如财务、人事、OA、物资等管理系统在企业部门的局部范围内的应用。部门级数字化技术的应用作为一种技术手段对提高设计和生产效率、提高产品质量发挥着重要作用。

3.2 企业内综合应用集成阶段

这一阶段是由企业内的信息集成、过程集成到应用集成。通过信息集成保证了系统间信息的一致性, 通过应用集成使企业内部的各种信息系统组成了一个有机的整体, 大幅提高了数字化技术应用的整体效益, 使得企业设计、生产、经营、管理的各种业务活动得以协调运行, 大大提高了企业的生产能力。

3.3 企业间的应用集成阶段

由于互联网技术的快速发展, 促使电子商务、供应链管理、协同设计、敏捷制造等一些基于互联网技术的新型管理思想和管理方法得以实施, 使得船舶这种具有大量配套设施的高度复杂产品的制造能够实现跨地域的专业化企业间的协同运作, 使产品能够快速地、柔性地应对用户的需求。

自20世纪60年代末将计算机用于船舶线型放样开始, 我国船舶行业信息化已历经40多年, 国内造船业经过不懈的努力, 使得造船数字化技术已逐步渗透到造船业价值链的每一个环节, 引进或自主开发了各种各样的信息系统, 已广泛应用于船舶设计、建造和管理过程中。国内一些骨干造船企业和研究院所已开始引进虚拟仿真技术, 开展船舶和海洋工程的产品虚拟设计和建造过程模拟等研究。

4. 船舶建造数字化技术体系

制造业数字化技术是以现代设计制造的工程方法和先进制造理论为依据, 以数字化技术为手段, 面向产品全生命周期, 理论方法与应用技术相结合的一个复杂的技术体系。

4.1 现代制造理论与数字化技术基础

主要有计算机集成制造、并行工程、精益生产、敏捷制造、大批量定制等现代制造理论, 以及建模技术、仿真技术、优化技术、集成技术等数字化技术紧密结合, 形成了其技术理论基础。

4.2 数字化基础环境

主要包括计算机系统及系统软件、数据库管理系统及相关技术、网络系统及相关技术、信息安全体系、信息标准化体系等。

4.3 数字化产品开发设计技术

主要包括产品需求分析、设计开发、生产制造等各个阶段中, 为分析和解决产品设计和制造过程中的各种问题而提供的数字化的技术方法和应用工具, 如单项应用技术CAD、CAE、C A M、V R等, 过程管理和集成平台PDM、仿真及优化应用等。

4.4 数字化制造技术

主要有数字化生产计划与制造执行控制、数字化工艺过程、数字化装备、数字化制造单元、基于数字化的生产系统综合集成等。

4.5 数字化管理技术

主要包括现代企业管理模式、集成化管理与决策信息系统、企业资源计划与管理系统、企业生产项目管理系统、企业间协作的供应链管理与电子商务技术、企业质量管理的相关技术及企业管理系统的应用实施过程及方法等。

船舶建造数字化技术是制造业数字化技术针对船舶制造的特点和具体要求的实际应用。船舶建造数字化技术体系包括现代制造与数字化技术基础、船舶产品的数字化设计技术、数字化制造技术、数字化管理技术和一体化集成技术, 此外, 还有数字化基础支撑环境与相关技术等。

(1) 船舶产品数字化设计技术以三维建模技术、数值计算技术、CAD、PDM、并行协同技术等数字化技术为基础, 按照船舶设计不同阶段及不同专业的规范和技术要求, 形成船舶各设计阶段的数字化技术。

(2) 船舶产品数字化制造技术以MES、CAPP、NC、过程仿真等数字化技术为基础, 根据现代造船模式的要求, 形成制造执行层面的船舶数字化制造技术。

(3) 船舶产品数字化管理技术则是将制造业先进的管理理念和方法与数字化技术相融合, 按照船舶生产管理特点, 形成船舶制造数字化管理技术。

(4) 一体化集成技术则是进一步在设计、制造、管理等数字化技术应用的基础上, 实现信息的集成和应用的集成, 达到工程的并行和协同。

上述数字化技术的研究、开发和应用需具备相应的基础环境, 需要解决一些相关的关键技术, 如信息标准化、编码体系、产品数据库、企业资源数据库、集成平台、信息安全体系等。

5. 船舶建造集成系统

船舶建造集成系统涵盖船舶建造企业的设计、制造、管理的主要业务过程:

(1) 设计方面主要包含船、机、电、舾装、涂装等专业门类的设计CAD系统、船舶设计虚拟仿真系统, 以及结合生产工艺要求的各个专业的生产设计系统。设计系统生成的设计数据通过PDM (船舶产品数据管理系统) 存放并管理, 以PDM作为平台, 为船舶制造系统和管理系统提供有关产品信息的共享。

(2) 船舶建造和管理系统通常包含工程计划管理、物资与物流管理、成本管理、财务管理、质量管理、企业资源 (设备与人力资源) 管理, 以及MES (制造执行系统) 等。

(3) 制造执行系统控制车间级的生产制造执行过程, 如造船精度管理、资源日程计划、作业安排与执行实绩反馈等。制造和管理系统根据企业经管计划和产品生产设计的要求制订工程计划、采购计划、生产计划和其他生产准备工作, 通过制造执行系统贯彻实施生产作业过程。

结语

随着信息技术的飞速发展, 制造业的新思想、新方法、新技术层出不穷、日新月异, 船舶建造业应该紧跟现代科技潮流, 不断创新, 以实现船舶建造技术的跨越式发展。

摘要：本文对船舶建造数字化技术进行了深入地分析, 介绍了船舶建造过程中数字化技术的应用, 着重对数字化技术的发展趋势进行了深入地论述和详细地说明。

关键词：船舶建造,数字化,信息技术

参考文献

[1]姜波.船舶制造企业项目成本管理问题及优化研究[J].现代商业, 2009 (26) :178-178.

[2]陈刚.项目管理在船舶科技创新中的应用研究[J].舰船科学技术, 2009 (12) :139-141.

船舶岸电连接技术发展篇8

1 研究背景

近年来, 世界各国高度重视环境保护和节能减排这两项工作。解决港口污染问题是其中的一个重要方面, 船舶岸电技术可以作为解决港口污染问题的最有效的一种方法, 在世界各国的一些重要港口得到了应用。在船舶停靠港口中间, 船上的一切用电需求由船上自带的辅助供电系统满足, 辅助供电系统主要通过化石燃料的燃烧来发电, 从而会排放一氧化氮 (NO) 、二氧化硫 (SO2) 和颗粒状粉尘等污染物, 这些污染物会对港口的环境产生严重影响, 而且辅助供电系统会发出较大的噪声, 港口居民生活和船上工作人员正常工作会受到影响。

2 国内外船舶岸电技术介绍

允许船舶装有辅助设备, 在停靠港口期间利用船上辅助设备使船舶与岸上电网连接, 由岸上供电系统给船上通风、通信、照明、水泵以及其它设施供电, 减少船舶自身的发电, 因此有效减少船舶自身发电对港口环境造成的影响, 这一技术称为船舶岸电技术。

随着各国政府对港口环境保护与节能减排的高度重视, 国内外学者对船舶岸电技术进行了深入研究, 世界上一些重要港口实现的采用岸上电源给停靠在港口的船舶供电。如德国吕贝克港、美国洛杉矶港等, 采用船舶岸电技术的港口, 船舶停靠港口时所排放的污染物明显得到减少, 这对港口附近的区域和港区的环保有着非常重要的意义, 船舶岸电技术将会成为未来“绿色港口”“以电代油”的港口建设与发展提供重要的技术支持, 这项技术实施后, 对船舶本身来讲, 船舶停靠港口可以降低30%左右化石燃料的消耗, 其环境效益和经济效益对于靠船舶自身供电有着巨大的提高。 2007 年国际标准化组织推行了ISO/WD29501 《岸电供应标准草案》, 2009 年美国加州长滩港和英国石油公司开放第一个世界上配备岸电系统的港口。

在国内, 船舶岸电技术处于快速发展阶段。最早采用船舶岸电技术之一的中海运输股份有限公司, 是国内公司与美国公司合作进行船舶岸电系统改造的首家企业。2005 年船舶岸电技术在上海港开始立项研究, 青岛港进行岸电系统改造;2010 年连云港泊位“中韩之星”上, 河北省远洋运输公司和连云港举行 “高压变频方式的岸电系统开启仪式”, 2014 年上海港进行岸电建设改造。

3 船舶岸电系统结构

由船舶电力系统、岸电电力系统和船舶岸电交互系统组成船舶岸电系统, 如图1 所示。

(1) 船舶电力系统。船舶电力系统包含船舶自身供电系统和岸电受电系统, 船舶自身电力系统在船舶离开港口时为船舶提供电能, 是船舶电力系统的重要组成部分;船舶受电系统是在船舶停靠港口时, 通过船舶受电系统使得岸电为船舶提供电能需求, 减少船舶自带辅助供电系统工作, 从而能有效减少船舶污染物的排放量, 船舶受电系统主要由变压器、电气综合管理系统和电缆绞车。船舶电力系统电压等级包括低压与高压2 种, 例如400V/50Hz、440V/60Hz等低压等级船舶电力系统, 6k V/50Hz、6.6k V/60Hz等高压等级船舶电力系统。

(2) 岸电电力系统。岸电电力系统为停靠在港口的船舶提供电能, 其组成部分主要包含港口变电站和码头岸电箱。岸上34.5k V/50Hz电压等级的电能, 通过港口变电站后, 变换为6k V/50Hz、6.6k V/60Hz等电压等级的电能。码头岸电箱是港口变电站与船舶岸电交互部分的连接点, 通过码头岸电箱电压完成电压变频和电压变换, 以及通过码头岸电箱对船舶岸电实现不停电地切换。

(3) 船舶岸电交互系统。船舶与岸电通过交互系统连接, 用于连接船舶与岸电的电缆及其设备, 必须能够满足快速地收放需求, 即能够快速的放出电缆连接船舶与岸电, 快速地收回连接船舶与岸电的电缆, 电缆绞车满足快速收放电缆的要求, 在港口船舶岸电系统中得到了广泛应用。

4 船舶岸电连接技术的发展方向分析

根据上述的国内外船舶岸电技术的发展现状分析可知, 未来国内在船舶岸电连接技术的发展方向主要有:

(1) 船舶岸电的连接研究。船舶与岸电的电力系统和电力网络的连接是船舶岸电连接技术中的核心内容。根据岸电电压等级不同分类, 有低压船舶岸电和高压岸电系统, 从而满足不同船舶对电源的需求。由于船舶高压岸电系统相对于船舶低压岸电系统在连接电缆上有较大的优势, 从而能快速地使岸电与船舶连接, 且可以提供更大的功率来满足船舶的能源需求。

岸电电力系统与船舶电力系统的连接可分为: 在船舶离开港口时, 开启船上辅助设备供电系统, 当船上供电系统发出电能的电压、频率、相位与岸电电力系统一致时, 切除岸电电力系统与船舶的连接; 当船舶靠近港口时, 通过调节船舶辅助供电系统发出电能的电压、频率、相位, 使其满足与岸电系统并网运行的要求, 此时, 关闭船舶辅助供电系统。

(2) 岸电变压、变频技术研究。世界各国船用电电压和频率各不相同, 变压与变频技术采用在岸电技术中, 有助于满足港口对不同电压、频率的船实行岸上供电。

船舶岸电连接的变频方式有高-低高变频, 高-高变频。其中高-低高变频技术是最新使用的一种变频技术, 采用该技术变频电能利用效率低, 同时变频过程中会产生谐波分量, 该谐波分量会对岸电电力系统的电能质量造成影响, 随着电力电子技术的发展, 这种变频方式将退出这一领域。高-高变频技术由于采用的是PWM变频技术, 由于PWM变频器的功耗低、容量大、产生谐波含量少等优点, 使得以高-高变频方式在船舶岸电连接技术中得到了广泛应用。变压变频具体过程是: 用电缆把6k V/50Hz的岸电接入变频器装置, 使其转变为6.6k V/50Hz或6.6k V/60Hz或6k V/50Hz或6k V/60Hz的, 然后在经过变压器使其与船舶连接。

(3) 岸电电缆的研究。岸电电缆使得船舶与岸电的连接, 分为多根电缆和单根电缆, 且由于电缆不仅在使用过程中受到力、过电压、海水腐蚀等影响, 研究一种更加适合港口的电缆就成为了船舶岸电连接技术研究的一个重要内容。单根电缆上船的连接方式有着布线方便, 使用便利, 上船通道设计简单的优点, 缺点是载流量相对于多跟电缆小, 因此, 研究出一种载流量大的单根电缆就成为了一个发展趋势。目前, 柔性电缆技术几乎被国外企业垄断, 继电保护和中性点接地方式还没有形成统一的标准, 我国在这一领域起步较晚, 需要对这项技术做大量研究, 使得船舶岸电连接技术在国内实现国产化和标准化。

(4) 岸电控制系统研究。岸电控制系统把船舶与岸上的2 个电力系统连接在一起, 让船舶侧的数据和岸侧的数据能够实时进行交换, 通过监控系统实时对船舶和岸电的运行状态进行监测。

为了能够对船舶岸电连接实现智能化的控制, 则岸电控制系统需具备完成记录历史数据、提示及报警等功能, 实现船与岸的双向控制, 对船岸的信息化管理提供了条件, 从而实现对船与岸的有效监控。

(5) 船舶岸电自动并网负载转移技术研究。该项技术的目的是实现船舶岸电两侧负载转移, 为船舶岸电进行双向操作提供条件。该项技术通过岸侧的操作界面提供了2 种岸电接入控制方式, 即岸电控制方式和船舶侧控制。在停靠港口时, 通过调节岸电电力系统的调整使得船舶电力系统完成并网负载转移, 船舶离港口时, 通过调节船舶辅助电力系统使得岸电电力系统完成并网负载转移。控制系统根据对船舶电压、容量和频率判断, 提供满足要求的电能。

5 结束语

船舶中央冷却系统节能技术研究篇9

在当今油价高企的同时,全球气候变暖与节能减排成了人们关注的重要议题。2011年7月,国际海事组织(IMO)海洋环境保护委员会第62次会议通过了国际防止船舶污染海洋公约(MARPOL)附则VI“防止船舶污染大气的规定”的修正案,确定能效设计指数(EEDI)对新造船的强制力并适用于400总吨及以上国际航行新船,将于2013年1月1日起正式生效[1]。

EEDI是根据船舶设计给出的单位载重吨下航行单位航程,主机和辅机消耗燃料排放的二氧化碳质量。目前确立的EEDI公式如下[2,3]。

$\frac{(\prod_{j = 1}^{Μ} f_{j}) (\sum_{i = 1}^{n Μ E} Ρ_{Μ E (i)} \cdot C_{F Μ E (i)} \cdot S F C_{Μ E (i)}) + (Ρ_{A E} \cdot C_{F A E} \cdot S F C_{A E}) + ((\prod_{j = 1}^{Μ} f_{j} \sum_{i = 1}^{n Ρ Τ Ι} Ρ_{Ρ Τ Ι (i)} - \sum_{i = 1}^{n e f f} f_{e f f (i)} \cdot Ρ_{A E e f f (i)}) C_{F A E} \cdot S F C_{A E}) - (\sum_{i = 1}^{n e f f} f_{e f f (i)} \cdot Ρ_{e f f (i)} \cdot C_{F Μ E} \cdot S F C_{Μ E})}{f_{i} \cdot C_{a p a c i t y} \cdot V_{r e f} \cdot f_{w}} (1)$

式中 Vref —— 船速/kn;

Capacity—— 最大设计装载工况/t;

CF——无量纲碳转换系数,基于含碳量将燃油消耗量(单位g)转换为CO2排放量(单位g)。下标ME和AE分别代表主机和辅机;

SFC—— 柴油机特定燃油消耗量/g·(kW·h)-1;

PME(i)——主机功率减去轴带发电机后功率/kW;

PAE——辅机功率/kW;

PPTI(i)——轴带发电机功率/kW;

PAEeff(i)——能效技术创新减少的主机功率/kW;

Peff(i) ——能效技术创新减少的辅机功率/kW;

fj——特殊船舶设计的功率修正系数;

fw——因浪高、浪频和风速导致航速降低的失速系数;

fi——因技术或规定要求而对Capacity的限制进行补偿的修正系数;

feff(i)——每个创新能效技术的可用系数。

EEDI值越低,船舶能效越高。从公式可以看出,采用新型节能技术是优化EEDI指数的重要措施。

1 船舶中央冷却系统节能分析

船舶中央冷却系统作为船舶动力系统的重要组成部分,对其节能潜力的研究将有助于提高船舶能源使用效率[4,5]。为了保证船舶全球航行的需要,中央冷却系统的设计工况为船舶在热带32℃水域全速航行。但实际情况是,一方面船舶大部分时间是在低于32℃的海域中航行,另一方面船舶又大多处于主机常用功率点下的经济航速。因此,主海水泵长期在超出实际需要的功率下运行。为降低中央冷却系统的运行费用并起到节能的作用,董威[6]等提出了采用变频系统对海水泵进行无级调速以提高中央冷却系统的运营经济性,但没有给出具体方案。本文将基于某57 000吨散货船的设计参数,利用水泵变频节能技术对船舶中央冷却系统进行节能研究并提出设计方案。水泵调速是根据泵的相似原理。

$\frac{n_{1}}{n_{2}} = \frac{q_{1}}{q_{2}} (\frac{n_{1}}{n_{2}})^{2} = \frac{Η_{1}}{Η_{2}} (\frac{n_{1}}{n_{2}})^{3} = \frac{Ρ_{1}}{Ρ_{2}} (2)$

式中 q1、H1、P1——水泵额定转速n1下的流量、扬程与轴功率;

q2、H2、P2——水泵调节后转速n2下的流量、扬程与轴功率。

由式(2)可知,泵的转速与流量、扬程、功率均成正比。从理论上讲, 泵转速降低10%,流量减少10%、扬程降低19%、轴功率降低27.1%。

2 节能控制方案设计

船舶中央冷却系统主海水泵变频自动调速系统的解决方案见图1。出于控制初始投资费用的考虑,该方案的海水泵组选用两台变频泵与一台定速泵并联,定速泵作为备用泵,每台泵的额定流量为设计工况流量的50%。工作原理是以冷却淡水温度Tf、海水入口温度Tsi与中央冷却器进口压力Hs作为输人信号,由控制单元控制变频器自动对主海水泵组进行无级调速以匹配各种工况下的海水流量需求。在海水温度降低或冷却淡水温度降低时,泵组减小海水流量;在海水温度或冷却水温度升高时,泵组加大海水流量。泵组运行方案见表1。考虑到变频泵的有效工作范围是额定转速的50%～100%,当实际海水流量低于设计工况流量的25%时,变频泵以额定转速的50%运行;两台变频泵同时开启时,以相同转速运行以避免水力不对称。该系统的特点是实现海水泵组变流量线性化控制,泵的平滑启停操控可延长设备使用寿命,并且可以设置最小出口压力以保证冷却器的换热效率。

3 中央冷却系统变频节能计算

为了得到变频泵组的实际节能成效,首先对冷却系统进行热力学与传热学分析,然后结合变频泵特性计算节省的能耗,最后进行投资收益分析[7]。

远洋货轮航行工况较单一,因此可以对几种常用工况进行热负荷计算[8],各工况点下的热负荷值见表2。本船主机为一台MAN 6S50MC型柴油机,MCR点为9 480 kW,CSR点为8 532 kW。辅机为三台额定功率660 kW的五缸柴油机。其它需冷却设备包括:主空压机、中央空调冷凝器、冷藏装置压缩机冷凝器、集控室空调、厨房空调器、大气冷凝器以及中间轴承。

出于对中央冷却器传热效率高与结构紧凑的要求,本船选用板式换热器。按照其设计原理,传热基本方程式为

Q=K·A·ΔTc (3)

式中 K——换热器总传热系数/W·m-2·℃-1;

A——总传热面积/m2;

ΔTc——换热介质的平均温差/℃。

根据热平衡方程,计算对数平均温差

$Δ Τ_{c} = \frac{(t_{i} + t_{s i}) - (t_{o} + t_{s o})}{\ln \frac{t_{i} - t_{s o}}{t_{o} - t_{s i}}} (4)$

式中 ti——淡水进中央冷却器的温度/℃;

to——淡水出中央冷却器的温度/℃;

tsi——海水进中央冷却器的温度/℃;

tso——海水出中央冷却器的温度/℃;

中央冷却器中淡水侧与海水侧的热平衡方程式

Qd=Cdρdqd(to-ti) (5)

Qs=Csρsqs(tso-tsi) (6)

式中 Qd——低温淡水放出的热量/kW;

Cd——淡水的比热/kJ·kg-1·℃-1;

ρd——淡水密度/kg·m-3;

qd——淡水流量/m3·s-1;

Qs——冷却海水得到的热量/kW;

Cs——海水的比热/kJ·kg-1·℃-1;

ρs——海水密度/kg·m-3;

qs——海水流量/m3·s-1。

泵变速调节是指在管路特性曲线不变的情况下,通过改变转速来改变泵的性能曲线,从而使管路系统各工况点落在泵的高效区[9]。系统设计流量与扬程曲线为

Hs=2.54×10-4·q2s (7)

按照泵的相似定律,所选泵的相似抛物线应与管路特性曲线相匹配。现选用额定排量320 m3/h,进出口压差为0.25 MPa的变频泵。根据设备生产厂方提供数据,绘制不同转速下泵流量与压头、流量与效率曲线,见图2。泵在883 r/min到1 765 r/min的转速变化范围内维持在高效点运行,泵的效率ηp为78%。

海水泵的输出功率为

$Ρ_{s} = \frac{ρ_{s} \cdot g \cdot q_{s} \cdot Η_{s}}{η_{p} \cdot η_{m} \cdot η_{c}} (8)$

式中 g——重力加速度/m·s-2;

Hs——海水泵压头/m;

ηp——泵的效率;

ηm——电机效率;

ηc——变频器效率。

该变频系统有效工作范围是30～60 Hz,变频器效率ηc在此范围内变化较小可以忽略,因此取额定值95%。电机实际效率在此工作范围内随频率的降低而平缓降低,建立电机效率ηm与频率f的关系[10,11]

ηm=0.213 35+2.512×10-2f-2.197×10-4f2 (9)

通过以上公式和曲线可求得一定工况下船舶航行在海水温度为tsi的海域时,海水泵组为适应系统冷却热负荷提供海水流量qs所需的电机功率Ps。

根据变频泵组的特点,电机功耗在一定系统热负荷下随冷却系统海水进口温度变化的曲线见图3。图中,曲线Qd、Qe、Qs分别代表船舶在设计航速、经济航速和低速航行的热负荷下,海水温度与海水泵功耗之间的关系。由曲线Qd可得,传统定速海水泵在设计工况下,即船舶全速航行于热带32℃海域时的运行功率为117.9 kW。但在实际运营中,船舶一般在经济航速下运行,海水温度绝大部分时候都低于32℃。现以穿越苏伊士运河的欧亚航线为例,春夏季该航线海水平均温度为26.5℃,在该温度下变频泵电机功率为60.66 kW;秋冬季该航线海水平均温度为20℃,此时变频泵电机功率为49.46 kW。

首先对该方案进行能效设计分析[12]。将设计院提供的57 000吨散货船原始数据代入EEDI公式进行计算,得出该船未使用海水泵变频方案时的能效设计指数为5.304 2。如使用海水泵变频方案,该船EEDI指数将降低为5.256 9,指数下降了0.047 3。

现对海水泵变频方案进行投资收益分析。假设该船全年在春夏季与秋冬季各航行100天,总用电量为(60.66+49.46)×100×24=264 288 kW·h;定速海水泵设计工况下共运行200天,总用电量为117.9×200×24=565 920 kW·h。即使用变频方案后,航行一年可节电301 632 kW·h。辅机燃料消耗率为205.8 g/kW·h,柴油以市场价8元/kg计算,一年可节省油耗496 606元。相比传统中央冷却系统,海水变流量控制方案的附加投资为两组变频器与一套控制系统。利用动态回收期公式计算通过节约燃料所得的收益A逐年偿还附加投资P及利息的年限n。

$n = \frac{- \lg (1 - \frac{Ρ \cdot i}{A})}{\lg (1 + i)} (10)$

式中 i——贷款年利率,取7%。

根据目前变频器以及相关控制设备行情价格估算,附加投资约为10万元,计算可得n=0.21,即该系统持续运行约3个月就可收回附加初始投资。

4 结语

为适应即将实行的船舶能效设计指数提出的要求,本文针对传统船舶中央冷却系统中耗能最高的海水泵组提出了变频控制方案并进行了节能分析。研究结果表明,应用变频调速控制的海水泵组不仅降低了EEDI指数,可以实现节能减排。而且在能源价格不断上涨的背景及预期下,有效减少了运营费用。整套设备的附加投资能够在半年之内通过节省的燃油费用收回,具有非常良好的节能效益。

参考文献

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[2]International Maritime Organization,Interim Guidelineson the Method of Calculation of the Energy Efficiency Design In-dex for new Ships[R].MEPC.1/Circ,2009:681.

[3]刘雅玲.新造船能效设计指数介绍及分析[J].中国造船,2009(4):165-170.

[4]International Maritime Organization,Description of thePackage of Technical And Operational Reduction Measures ForShips Agreed By MEPC 59[R].MEPC,2009,59(4):2.

[5]Assessment of IMO Mandated Energy Efficiency Meas-ures For International Shipping[R].MEPC 63/INF.2011:2.

[6]董威,刘富斌,田志定.电力推进舰船中央冷却系统优化设计可行性分析(一)[J].船舶,2004(5):38-42.

[7]肖祥明.变频调速器应用中的若干问题探讨[J].节能技术,2003,21(6):37-40.

[8]张言才,戴雪良.船舶中央冷却系统冷却器热交换量的计算[J].江苏船舶,2006(2):22-24.

[9]祁彦伟.浅谈离心泵变频调速节能[J].节能技术,2005,23(5):477-479.

[10]丁旭元,程林,刘耀年.电机效率变化对变频改造节能效果的影响[J].节能,2010(11):25-28.

[11]张承慧,夏东伟,石庆升.计及变频器和电机损耗的全变速泵站效率优化控制[J].电工技术学报,2006(5):52-57.

船舶电力保护系统的智能监测技术篇10

随着电子技术和计算机技术不断发展,尤其单片机技术在智能仪器仪表的广泛应用,为满足实际需要,开发新一代高性能、实用的光电传感器测控系统势在必行。分布式监控系统具有分级管理、分散控制和高可靠性的优点,引入高效实用的DCS,简化传统测控系统结构,既便于维护,又为船舶电气信息化发展和应用提供了良好平台。本系统正是根据船舶电力系统这一要求研制了微电脑继电保护测试系统。

2 系统功能与硬件

该船舶微电脑继电保护测试系统具有如下功能:测量发电机的三相交流电压、电流以及线电压之间、相电压与相电流之间的相位差;测试、绘制、存储和打印各主要参数;大尺寸的真彩液晶显示,全功能中英文菜单,操作直观简便;具有多种附加功能如:频率测量;测量有功功率、无功功率和功率因数;判别三相电源相序;测量零序电流;检查电源变压器等接线组别;检查三相功率表接线的正确与否;测量设备的漏电流等。

船舶电力系统的继电保护要完成在电力系统中的应用,首先必须要能够区分系统的正常运行状态及故障运行状态。系统在不同的运行状态时电气参数会发生变化,继电保护测试系统正是根据这个特点来判断系统是否出现问题。系统选用具有很高可靠性和适用于工业环境IPC (Industrial Personal Compu ter)作为管理站,自主开发测控仪作为现场级。另外,当某个测控仪通道出现故障时,不影响对其它测控仪监控,而当网络出现故障时,也不影响现场控制级正常工作。在检测中为防止某些参数引起参数超限,系统还设置了各种声光报警及LED参数频闪,越限值在检测前通过人机会话方式设定,检测结束后可将检测数据以选择方式或全部参数打印方式输出。监控定时器可使系统因干扰或软故障等原因出现异常时,系统自动恢复运行,具有自检自报功能。电源断电检测,当发生断电时可将该瞬间状态及数据等全部保护起来,一旦来电整个系统能实现补偿运行。

输入信号的预处理电路由电压形成回路、前置模拟低通滤波器、多路模拟开关、模数转换器等环节组成。系统将输入至保护测试装置的电流、电压等模拟量准确地转换成所需的数字量;单片机系统主要完成测试所需的功能程序,同时对输入信号的预处理系统输入的原始数据进行分析处理,从而实现继电保护测试功能;内置电池,可实现交、直流两用,操作携带方便;另外,具有RS232C和RS485串行通讯接口,便于和PC机进行数据通讯。

船舶电力的继电保护系统如何准确地测量各相位差是非常重要的。通常在稳定的大信号中做到这一点是较容易的,但在小电流测量时就有一定的难度,本系统中电流I下限为10mA,此时电流通过钳形电流互感器耦合进来的信号强度非常微弱,再经沿途的相关传输电路,最终到达测量点时已有一定失真,上下波形不对称,过零点移位产生相移。所以在进行相位测量之前需进行许多预处理,如相移矫正、波形矫正及放大等。系统判断电压与电流之间的相位关系是超前还是滞后,系统采用74ALS74是带有预置、清零输入、上跳沿触发的边沿触发器。根据D触发器的特性,输出状态与D端状态相同,即S与C端都为高电平,时钟脉冲CP为上升沿时,输出Q端与D端同为低或高电平。由两种情况相位波形可知,当Q端为高电平时,电压V超前于电流I;当Q端为低电平时,电压V滞后于电流I。

系统为保证电压、电流信号的快速、高精度测量,首先将交流信号进行线性整流,采用高速A/D转换器对整流后的波形采样,采样波数应取偶数,使得原交流正、负半周被采样的次数相等,这样即使交流信号的正、负半周不对称,也能进行精确测量。

选用的A/D转换器是MAX186,它是一种低功耗8通道的串行12位逐次逼近型A/D转换器,具有内部高带宽采样保持电路,采样速率133kHz,它将多路转换开关、基准电压源、时钟电路和转换电路集成在一块芯片上,可以与各种微处理器接口,所需外围器件很少,使用十分方便。

为提高系统的抗干扰能力,对电网干扰问题采用UPS不间断电源,而对现场采用滤波电路,通道干扰采用光电隔离,空间干扰采用多种屏蔽,并对系统的接地也做了精心设计,通过以上措施及程序的周密设置,使该系统在船舶上遇到高频等干扰及较恶劣的机舱环境中也能正常运行,检测出的各项参数精度均可达到国际标准,符合要求。

3 系统软件

测试系统软件设计采用模块化的设计思想,系统监控软件功能模块规划为:系统管理、监控管理、浏览打印等。根据系统的功能需求和VB6.0软件的特点,规划系统的功能模块,同时,系统中的功能模块建立在通讯程序和数据库及数据表的基础上。

各功能模块主要作用如下:系统管理模块:完成用户的增减、注册、密码设置、完成系统初始化处理、系统自检、系统退出功能;监控管理模块:定时采集工作参数,直观显示所测试数据,同时,实现系统故障诊断及处理;浏览打印模块:用于查询和打印某批次测试参数,便于进行分析和统计。

软件设计是以模块化结构、全开放指导思想,保证系统实时性,运行时尽量减少人工干预和操作、系统初始化参数在线可调、工作状态直观显示,以便于监控和操作。测控与IPC通讯是分布式系统集中管理和分散控制的方式。

系统的采样中断程序是由各功能处理模块子程序组成的。程序入口的第一个模块是初始化,即设置中断方式、内部RAM工作单元预设初值、外部接口芯片初始化等。经过初始化后,根据键盘按下内容判断是测量程序还是键功能处理程序。如果是测量命令,先判断测量项目类型,然后进行相应测量,测量完毕上送测量结果,接着进行下一轮判断,如果是键功能处理命令,则进一步判断执行动作。利用AT89C52的串行通讯口及MAX485芯片的接口电路实现与IPC通讯,使AT89C52单片机应用系统与计算机通信操作接口非常友好。

4 结语

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