干式负载在船舶负载站中的应用

赵 群

（渤海船舶职业学院，辽宁葫芦岛 125003）

0 引言

传统的船舶供电发电机组测试通常采用的是水负载进行静态测试，但实际上，负载是随时间、频率、用电量变化而不断变化的动态过程。当负载变化的时候，需要的发电机组数也变化的，形式非常复杂，因此静态负载难以满足实际发电机测试需要。船舶电力系统越来越庞大、用电量和使用频率不断增加，传统的水电阻负载站已经不能满足现代化船舶柴油发电机组性能检测。而干式负载克服了传统水电阻负载站的诸多缺点，并可与检测系统集成使用组成智能柴油机组性能检测系统。为船舶柴油发电机组正常给船舶电气设备供电提供有力依据。所以新式测试系统采用干式负载代替水负载的进行动态测试，即自动交流负载测试系统。

1 自动交流负载使用意义

船舶作为独立的活动单元，其电力系统与陆地电力系统相比，最显著特点是船舶电力系统仅局限于一艘舰艇范围内，其发电机的容量有限，不能像陆地电力系统那样联成无限大的电网。其次船舶长年累月航行，运行工况复杂，致使类型众多的用电负载频繁地起动或停止，故船舶电力系统的负荷变化要比陆地电力系统大得多。这对船舶发电机组提出了更高的要求。再者船舶电力系统的负载不断地向大型化方向发展，其结构变得越来越复杂，造价和维护费用日益昂贵，其安全性、可靠性和对操作、维护人员的技能要求也越来越高。由于船舶上的用电负载大多数是靠安装在船舶上的大量发电机组来连续供电的，发电机组一般由几台柴油发电机组成，所以，发电机组是交替为船舶上的用电设备供电的。发电机组是否能正常工作是船舶供电是否正常的重要前提。所以，对发电机组的测试是非常重要的。为了保证船舶用电设备正常运行，必须研究船舶发电机组在船舶电力系统中的动态性能，在整个船舶投入使用前对船舶的发电机组进行必要的测试，保证整个机组可以满足船舶用电的所有需要。

2 自动交流负载系统对比

传统船舶发动机组负载站测试系统主要由水负载、测量仪表、电缆组成。结构简单、造价低廉、实际使用操作繁琐。如图1所示为传统船舶负载站在对发电机组进行测量的方框图，图中水负载、测量仪表以独立形式出现，测量时将水负载模拟成船舶用电设备，改变水负载中水量多少模拟船舶用电设备负载的变化，测量不同水量时的电量参数变化完成对发电机组的测试。在整个测试过程中必须人工干预并由人工记录数据。在实际的操作时存在许多问题：首先水负载容易被海水侵蚀影响导电性能变化。其次由海水冷却负载使得负载温度变化大、冷却后海水直接排入大海污染环境。再次数据需要人工记录，数据为断点式记录，对数据后期处理不利。最后人员现场测量、记录，危险系数大，费时费力，并容易产生人为误差。最大的问题是传统负载站没有感性负载，而船舶电气设备中最常用的负载如电动机等大多为感性负载，所以传统负载站并不能完全模拟船舶电气设备的动态特性。为了克服传统负载站的缺点改用干式负载的新型新型船舶自动交流负载站。

图1 传统船舶负载站方框图

新型船舶自动交流负载站解决了的传统船舶负载站中存在的问题，并且可以实现遥控及自动智能测量。如图2所示为新型船舶自动交流负载站方框图。新型船舶自动交流负载站使用了干式负载与集成化的检测系统，把所有的部件安装在一个设备内组成一个整体化的带有真实负载检测系统，而传统船舶负载站每个部件都是独立的不利于操作。

图2 新型船舶自动交流负载站方框图

3 新型干式负载优点

新型船舶自动交流负载站最大的优点就是使用了干式负载。

该系统采用大功率交流干式负载，干式负载相比而言确实优势很多，无论在安全性、可靠性和准确性上，只是目前成本相对较高。

1）干式负载可以节省很多人力，大大提高工作效率，免去了对水负载的维护工作。

2）干式负载为电子负载的一种，其原理是控制功率 MOSFET或晶体管的导通量（占空比大小），靠功率管的耗散功率消耗电能的设备。随着功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管等电力电子器件的出现以及电力电子变换器拓扑结构的发展，交流电子负载得到了实现。由于采用了电力电子开关器件作为电能消耗的载体，使得负载连续可调、易于控制，可以获得更高的调节精度和稳定性。

3）干式负载可以配发电机组专用测试仪表并与计算机通信。通过试验得到数据由软件记录与处理，并自动生成发电机组专业测试报告，在船舶验收的时候会更具说服力。所得数据也可以作为后期维护的参考依据。

4）控制方式灵活多样。可以在船上通过负载控制板进行控制，也可以通过RS232/RS485通讯口在120 m远距离范围内遥控进行发电机组的试验，或者通过上位机软件控制。对船体供电平台发电机组动态特性的测试更加灵活，与上位计算机配合使用，实现智能化，自动完成对发电机组所有电参数的专项测试。

5）克服水负载极板会被海水腐蚀问题。海水是个复杂的反应体系，含有大量的有机物和无机物，还有一些细菌藻类。这些微生物吸附在钢铁材料表面，在新陈代谢过程中，直接或间接地参与了氧化-还原反应，海水中的一些阴阳离子对氧还原反应产生了一定的影响。此外.钢铁材料本身不稳定，钢铁材料组成复杂（含有碳、氮、硅、铬、镍、钼等元素），结构也多样（奥氏体、铁泰体、渗碳体等），这也加速氧还原反应。

6）干式负载增加了感性负载，这是传统负载站不可比拟的。感性负载的加入增加了测试系统的功能，完善了发电机组测试数据。使最终的测试数据更为准确和全面。

7）干式负载组成的自动交流负载站使用灵活。一套干式负载站不是只针对一条船或者一类船，而是可满足多种规格发电机组的功率和特殊功能。如果发电机组功率大，负载也可以几台并机使用。

从以上几点上讲，干式负载克服了水负载的不足。 从长远看，在大功率的发电机组测试上，干式负载会逐步取代水负载，进而得以普及。

4 结论

目前，水负载式负载站逐步被淘汰，干式负载自动交流负载测试系统逐渐被各大造船企业使用。新式干式负载自动交流负载测试系统可以用于整船系泊试验、航行试验、船用发电机组负荷试验、静态调压特性试验、调速特性试验、过载保护试验、逆功率和逆电流保护试验、并车试验等试验等，解决了测试人员工作量大、操作繁琐、危险系数大、数据处理复杂、不能有效的测试整船系统功能等问题。还可以为船舶后期维修提供有力的技术数据，通过测试数据与原有数据对比方便检修故障点，简化维修过程。方便研发新型船舶发电机组，缩短研制周期，提高系统质量从而加速航海领域技术更新。

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