舰船电站系统实验室建设探讨

徐建霖 甄洪斌 杨秀芹

[摘要]本文对舰船电站实验室建设的必要性和功能定位进行了分析，介绍了实验室结构组成，对实验室建设应注意的问题进行了探讨。

[关键词]实验室建设 舰船电站

舰船电站实验室以模拟同步电机发电、电力系统网络结构、配电方式以及继电保护等实际系统为基础，形成数模结合、高集成度的实验平台，模拟舰船电站的运行特性，是培养学员研究问题能力和实践创新能力的重要场所。

一、实验室建设必要性分析

舰船电站是由电源、变电设备和配电网所组成的完整体系，舰船电站的用电负载是舰船上的各种电气设备，用电负载对电力系统供电的可靠性、安全性、经济性等品质指标上存在着一定的要求，这些要求对全舰电力系统的结构及组成有很大的影响。国外欧美发达国家对大型舰船的电力系统架构、运行模式、电力系统保护、综合电力系统等方面研究较深，而我国在此领域缺乏系统的理论研究，实际的应用中配电模式也不成熟。因此，建设舰船电站实验室，充分运用近年来的科研研究和装备建设技术成果，基于最新计算机技术、通信技术、控制技术及电力电子技术，形成数模一体化的实验教学平台，进行相关科学研究，具有十分重要的意义。

二、实验室功能定位

能够开展同步发电机建压、外特性、并车以及舰船电站继电保护、操作条例验证等多项基本实验、综合设计实验及自主创新实验，支撑本科生、研究生教学和任职培训。

（1）满足学位课程实验教学需求。承担电气工程、动力工程等相关本科专业的学科基础模块实验教学及业务模块实验教学，为本科学员提供学习舰船电站的原理、运行模式及实际操作的场所。

（2）满足任职培训需求，适应院校转型，提高任职培训能力。为电工专业及机电部门人员提供熟悉本职岗位的实践场所，增强对舰船电站使用、维护及管理的水平。

（3）开展探索性研究。满足电气工程、动力工程等相关学科方向的博士、硕士阶段的实验研究需求，为其提供研究同步发电机及舰船电站相关科学技术的实验平台，培养独立获取知识、科学观察思维以及分析解决问题的能力。

三、实验室结构组成

整个实验系统主要包括原动机、调速器、同步发电机、励磁装置、发电机控制屏、配电网络系统、负载系统、数据采集处理单元和监控系统等功能模块，如图1所示。

图1：舰船电站实验室系统结构组成

选择直流电动机作为原动机，并与同步发电机同轴相连，带动同步发电机发电，选用调速装置对直流电动机转速进行无级调速，模拟舰船原动机的调速特性曲线。发电机控制屏用于控制发电机组的起停、调速、调压等功能，能对同步发电机组进行保护，控制屏面板上装设电工仪表、按钮和指示灯，可以实时获取发电机组的各种参数以及显示发电机组运行时的各种状态。单机系统的组成示意图如图2所示。监控系统可以实现电力系统的数据采集、系统状态监测，并能对发电机组运行进行控制。

图2：单机系统组成示意图

四、实验室建设应注意的问题

（1）要做好前期的调研与方案论证工作。针对新形势下装备发展情况，结合院校教育和科研的特点，要立足贴近实际、贴近装备、贴近教学，多组织建设人员赴部队、有关院校及设备生产厂家进行实地调研，并要认真研究和完善实验室建设方案，以提高设备的实用性及运行的可靠性。

（2）要多方位争取建设经费。目前军队“2110工程”专项投入是实验室建设经费的主渠道，要充分把握“2110工程”为实验室建设带来的有力契机，切实改善实验室条件。同时还要围绕教学和科研条件建设，注重教育专项经费的申报，条件允许的情况下，还可以通过相关的机关部门获得设备和经费的支持。

（3）要严格建设过程控制。在设备和元器件购置过程中，要对国内外相关产品进行对比分析，综合研究产品性能、价格等各项指标，择优选用。在建设过程中，对于合作单位的具体要求，应尽量给予了其在人员、器材等方面的支持，确保工程建设的质量和进度。实验室建成后要制定联调大纲，组织相关人员进行系统联调，保证系统的功能指标达标。

（4）要鼓励学员积极参与实验室建设。设备现场安装调试时，要动员相关专业学员积极参与，利用业余时间跟随厂方技术人员进行实际动手操作，珍惜这一难得的学习锻炼机会，提高其理论应用和实践动手能力。

（5）要充分发挥实验室建设的效益。实验室建设要做到建以致用，要使建成的实验室真正成为锻炼学员综合实验能力、提高学员专业素质的基地。要充分利用建好的实验平台，主动策划、多方争取相关课题，并加强科研成果应用的研究，为下一步科研成果转化为教学条件奠定坚实的基础，从而形成教学和科研相互促进的良好局面。

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（作者单位：1.海军工程大学 湖北武汉，2.海军航空工程学院青岛校区 山东青岛）