艦船電站系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討

徐建霖 甄洪斌 楊秀芹

[摘要]本文對(duì)艦船電站實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性和功能定位進(jìn)行了分析，介紹了實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)組成，對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)室建設(shè) 艦船電站

艦船電站實(shí)驗(yàn)室以模擬同步電機(jī)發(fā)電、電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、配電方式以及繼電保護(hù)等實(shí)際系統(tǒng)為基礎(chǔ)，形成數(shù)模結(jié)合、高集成度的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，模擬艦船電站的運(yùn)行特性，是培養(yǎng)學(xué)員研究問(wèn)題能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要場(chǎng)所。

一、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)必要性分析

艦船電站是由電源、變電設(shè)備和配電網(wǎng)所組成的完整體系，艦船電站的用電負(fù)載是艦船上的各種電氣設(shè)備，用電負(fù)載對(duì)電力系統(tǒng)供電的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等品質(zhì)指標(biāo)上存在著一定的要求，這些要求對(duì)全艦電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成有很大的影響。國(guó)外歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)大型艦船的電力系統(tǒng)架構(gòu)、運(yùn)行模式、電力系統(tǒng)保護(hù)、綜合電力系統(tǒng)等方面研究較深，而我國(guó)在此領(lǐng)域缺乏系統(tǒng)的理論研究，實(shí)際的應(yīng)用中配電模式也不成熟。因此，建設(shè)艦船電站實(shí)驗(yàn)室，充分運(yùn)用近年來(lái)的科研研究和裝備建設(shè)技術(shù)成果，基于最新計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)及電力電子技術(shù)，形成數(shù)模一體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行相關(guān)科學(xué)研究，具有十分重要的意義。

二、實(shí)驗(yàn)室功能定位

能夠開(kāi)展同步發(fā)電機(jī)建壓、外特性、并車(chē)以及艦船電站繼電保護(hù)、操作條例驗(yàn)證等多項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，支撐本科生、研究生教學(xué)和任職培訓(xùn)。

（1）滿足學(xué)位課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求。承擔(dān)電氣工程、動(dòng)力工程等相關(guān)本科專(zhuān)業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)模塊實(shí)驗(yàn)教學(xué)及業(yè)務(wù)模塊實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為本科學(xué)員提供學(xué)習(xí)艦船電站的原理、運(yùn)行模式及實(shí)際操作的場(chǎng)所。

（2）滿足任職培訓(xùn)需求，適應(yīng)院校轉(zhuǎn)型，提高任職培訓(xùn)能力。為電工專(zhuān)業(yè)及機(jī)電部門(mén)人員提供熟悉本職崗位的實(shí)踐場(chǎng)所，增強(qiáng)對(duì)艦船電站使用、維護(hù)及管理的水平。

（3）開(kāi)展探索性研究。滿足電氣工程、動(dòng)力工程等相關(guān)學(xué)科方向的博士、碩士階段的實(shí)驗(yàn)研究需求，為其提供研究同步發(fā)電機(jī)及艦船電站相關(guān)科學(xué)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，培養(yǎng)獨(dú)立獲取知識(shí)、科學(xué)觀察思維以及分析解決問(wèn)題的能力。

三、實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)組成

整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括原動(dòng)機(jī)、調(diào)速器、同步發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁裝置、發(fā)電機(jī)控制屏、配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理單元和監(jiān)控系統(tǒng)等功能模塊，如圖1所示。

圖1：艦船電站實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

選擇直流電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，并與同步發(fā)電機(jī)同軸相連，帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，選用調(diào)速裝置對(duì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，模擬艦船原動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性曲線。發(fā)電機(jī)控制屏用于控制發(fā)電機(jī)組的起停、調(diào)速、調(diào)壓等功能，能對(duì)同步發(fā)電機(jī)組進(jìn)行保護(hù)，控制屏面板上裝設(shè)電工儀表、按鈕和指示燈，可以實(shí)時(shí)獲取發(fā)電機(jī)組的各種參數(shù)以及顯示發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)的各種狀態(tài)。單機(jī)系統(tǒng)的組成示意圖如圖2所示。監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并能對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行控制。

圖2：?jiǎn)螜C(jī)系統(tǒng)組成示意圖

四、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）要做好前期的調(diào)研與方案論證工作。針對(duì)新形勢(shì)下裝備發(fā)展情況，結(jié)合院校教育和科研的特點(diǎn)，要立足貼近實(shí)際、貼近裝備、貼近教學(xué)，多組織建設(shè)人員赴部隊(duì)、有關(guān)院校及設(shè)備生產(chǎn)廠家進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，并要認(rèn)真研究和完善實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案，以提高設(shè)備的實(shí)用性及運(yùn)行的可靠性。

（2）要多方位爭(zhēng)取建設(shè)經(jīng)費(fèi)。目前軍隊(duì)“2110工程”專(zhuān)項(xiàng)投入是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)的主渠道，要充分把握“2110工程”為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)帶來(lái)的有力契機(jī)，切實(shí)改善實(shí)驗(yàn)室條件。同時(shí)還要圍繞教學(xué)和科研條件建設(shè)，注重教育專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的申報(bào)，條件允許的情況下，還可以通過(guò)相關(guān)的機(jī)關(guān)部門(mén)獲得設(shè)備和經(jīng)費(fèi)的支持。

（3）要嚴(yán)格建設(shè)過(guò)程控制。在設(shè)備和元器件購(gòu)置過(guò)程中，要對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比分析，綜合研究產(chǎn)品性能、價(jià)格等各項(xiàng)指標(biāo)，擇優(yōu)選用。在建設(shè)過(guò)程中，對(duì)于合作單位的具體要求，應(yīng)盡量給予了其在人員、器材等方面的支持，確保工程建設(shè)的質(zhì)量和進(jìn)度。實(shí)驗(yàn)室建成后要制定聯(lián)調(diào)大綱，組織相關(guān)人員進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，保證系統(tǒng)的功能指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

（4）要鼓勵(lì)學(xué)員積極參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試時(shí)，要?jiǎng)訂T相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)員積極參與，利用業(yè)余時(shí)間跟隨廠方技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手操作，珍惜這一難得的學(xué)習(xí)鍛煉機(jī)會(huì)，提高其理論應(yīng)用和實(shí)踐動(dòng)手能力。

（5）要充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的效益。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要做到建以致用，要使建成的實(shí)驗(yàn)室真正成為鍛煉學(xué)員綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高學(xué)員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的基地。要充分利用建好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主動(dòng)策劃、多方爭(zhēng)取相關(guān)課題，并加強(qiáng)科研成果應(yīng)用的研究，為下一步科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)條件奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而形成教學(xué)和科研相互促進(jìn)的良好局面。

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（作者單位：1.海軍工程大學(xué) 湖北武漢，2.海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū) 山東青島）