船舶综合电力系统建模与故障仿真

船舶电力系统发生故障会影响船舶的安全运行。采用数字仿真技术可以方便地对船舶电力系统故障进行仿真,应用MATLAB/Sim Power System软件建立环形配电的电力系统仿真模型并进行船舶在正常工况和发生常见短路故障时的仿真与研究。根据对所建模型进行故障仿真所得出的参数变化情况,可以有效地分析故障发生的原因和影响,从而减少此类故障的发生。     

船舶电力系统建模

分析研究船舶电力系统的安全性可以运用系统故障仿真手段，但必须对船舶电力系统精确的数学模型进行建模。从某大型集装箱船舶电力系统的工作原理出发，根据柴油发电机组的动态特性，研究了船舶电力系统模型的结构和原理，建立了船舶电力系统模型，该系统可以仿真船舶电力系统的许多运行工况。给出了发电机组正常起动过程和滑油泵、侧推器先后起动时滑油泵电缆发生三相接地故障的仿真过程，对电力系统的参数整定和安全策略的选取有一定的参考价值。     

船舶大容量负载对电力系统的影响

本文以后两台柴油发电机组并联的电力系统为例建立了船舶电站并联系统的机电暂态过程数学模型，应用求解发电机转子运动方程为核心的暂态稳定性分析方法，研究了并联系统在切除、投入大容量负载后的动态特性，结合一个算例进行了数字仿真，并从仿真结果可知调节原动机调速器和发电机励磁调节器的参数可以改善系统的稳定性。     

船舶轴带双馈发电机独立运行特性仿真研究

介绍了船舶轴带双馈发电机的数学模型和控制方法,研究了其与PPU配合应用时,船舶轴带双馈发电机独立运行的控制策略,在Matlab/Simulink环境下,搭建了船舶轴带双馈发电机独立运行的系统模型,对轴带双馈发电系统的控制特性进了仿真和分析.仿真结果表明：在独立运行时,船舶轴带双馈发电机具有很好的电压跟随性和频率稳定性,当转速变化和负载变化时系统具有良好的动态特性和静态特性.     

典型工况下船舶电力系统MATLAB/Simulink仿真

为提高船舶电力系统的用电稳定性,保证船舶在空载、加载、短路等诸多工况下功率分配的合理性,采用模块化的思想,对船舶原动机及调速系统、励磁调压系统、同步发电机及发电机并车模型进行详细建模.模拟仿真单台发电机和多台发电机并车运行下空载运行、突加负载运行、突加异步电机等几种典型工况,观察同步发电机转速及端电压变化,电网电压变化,异步电动机电流及电压变化情况,避免在实船上进行典型工况故障分析和实船实验测试产生的高昂成本,仿真结果的数据对船舶电力系统的设计与研究具有积极意义.     

船用低压断路器短路保护动态特性仿真及其应用

应用三维有限元方法分析了典型船用低压断路器脱扣器的电磁特性,得到了衔铁电磁转矩与电流及工作气隙间的定量关系,再结合机械运动方程和开关电弧数学模型,基于PSCAD/EMTDC建立低压断路器仿真模型,并通过实验验证模型的正确性。在此基础上,建立典型船舶配电系统仿真模型,通过典型短路故障仿真,分析断路器动态特性及其保护参数整定对保护选择性的影响。结果表明,提出的方法可有效分析和优化船舶电力系统保护性能。     

含锂电池储能的船舶电力系统模型预测控制研究

由于船舶运行的特殊性和负载波动的复杂性,严重影响船舶电力系统的稳定性,因此引入了能量存储技术,降低电网的波动。根据发电机和锂电池的状态空间模型,建立了含锂电池储能的船舶电力系统,并提出了一种基于模型预测控制的船舶电力系统。在含有负载波动的情况下,使发电机和锂电池的输出能够稳定跟随负载的变化,从而满足负载的需求。并将整个系统在Matlab/Simulink中进行实例仿真,仿真结果表明,在模型预测控制下的船舶电力系统能够很好地满足负载波动需求,明显改善船舶电力系统的稳态性能,增强船舶电网的稳定性。     

烟大铁路轮渡渡船电力推进系统仿真分析

随着计算机仿真技术在工程研究领域的广泛应用,船舶电力系统数字仿真已成为高效的船舶电力系统分析手段.烟大火车渡船采用了当今国际先进的电力推进系统,通过对该系统进行了数字仿真分析,验证了该船电网运行的稳定性和可靠性.     

船舶发电机出口断路器异常漏电诊断分析

船舶发电机出口断路器异常漏电是船舶常发性故障,为了提高船舶发电机出口断路器的故障诊断分析能力,提出基于差压传感器检测方法的断路器异常漏电诊断分析方法。采用差压压力传感器进行船舶发电机出口断路器的电压测试,对采集的电压数据进行信号调理和检波分析,采用2个8550的PNP型三极管构成漏电检测仪的恒流源电路,并设计电流电压转换电路进行AD转换控制,根据输出电压的差异性特征实现漏电检测。测试结果表明,采用该方法进行船舶发电机出口断路器异常漏电诊断的准确性较好。     

电力推进船舶供电单元建模与仿真

本文分析了电力推进船舶电力系统的特点,建立了带有PID调速系统的柴油发电机组仿真模型,同步发电机采用相复励励磁系统。针对电力推进船舶的电力系统特点,分析了电力系统常见的三相故障对同步发电机励磁电压和端电压的影响。     

岸电供电系统

结合国内外码头岸电系统配置情况,以及对国内现有舰船码头岸电系统的调查分析,发现国内舰船码头岸电系统配置已不能满足实际使用需求,提出舰船码头标准化的岸电系统,以满足舰船发展需求。舰船靠泊时,使用码头岸电系统与使用柴油发电机组相比具有节能、减排、降噪等优点,可减少目前舰船岸电系统的设备配置,节约舰船空间、减少重量,可实现舰船岸电的安全、可靠、经济运行。     

三相四线制IT系统绝缘监测技术方案研究

三相四线制IT系统发生中性线接地故障前后通常不引起系统电气信号的变化,若再发生另一线接地,就会出现短路跳闸,难以保证供电连续性。针对这一问题,提出三相四线制IT系统绝缘监测技术方案。使得三相四线制IT系统在发生接地故障时能及时排除,以保持其供电连续性及可靠性,通过理论分析及建模仿真,验证了其正确性及可行性。     

船用夹层板系统水下防护性能数值仿真分析

夹层板系统(SPS)具有优越的力学性能,可应用于船舶防护结构设计中,提高其防护性能。文章基于非线性有限元软件ABAQUS,分析了SPS在水下爆炸冲击载荷下的结构损伤变形模式、吸能、速度、加速度响应等力学行为,并与传统船体加筋板架结构的防护性能进行对比分析;然后系统研究了不同冲击波工况下SPS的防护性能,并讨论了SPS结构参数对其防护性能的影响。研究结构表明,SPS对冲击波载荷具有较好缓冲及卸载效果;随着冲击因子的增大,SPS上下面板中心单元的应力和应变以及结构吸能都在相应增大,其中心点位移、速度和加速度也呈现出近似线性增长趋势;SPS存在最优结构匹配问题,需要进一步开展结构尺寸优化。     

多Agent的船舶电力系统网络重构技术

Reconfigurability of the electrical network in a shipboard power system (SPS) after its failure is central to the restoration of power supply and improves survivability of an SPS. The navigational process creates a sequence of different operating conditions. The priority of some loads differs in changing operating conditions. After analyzing characteristics of typical SPS, a model was developed used a grade III switchboard and an environmental prioritizing agent (EPA) algorithm. This algorithm was chosen as it is logically and physically decentralized as well as multi-agent oriented. The EPA algorithm was used to decide on the dynamic load priority, then it selected the means to best meet the maximum power supply load. The simulation results showed that higher priority loads were the first to be restored. The system satisfied all necessary constraints, demonstrating the effectiveness and validity of the proposed method.     

船体纵骨典型节点疲劳裂纹扩展寿命评估

基于有限元软件ABAQUS,结合虚拟裂纹闭合法、裂纹扩展判据及子结构技术,应用脚本语言Python开发出模拟疲劳裂纹扩展的程序(FCG-System)。对含初始裂纹的油船纵骨典型节点在侧面压力作用下进行疲劳裂纹扩展数值模拟,并探讨了软趾、背肘板及防倾肘板对疲劳裂纹扩展路径和寿命的影响。结果表明,增设软趾、背肘板或防倾肘板都会使裂纹扩展路径曲率增大,且软趾、防倾肘板可使裂纹扩展寿命增大,背肘板可使裂纹扩展寿命减小。     

State-owned Spanish Port System oversizing: an analysis of maximum operational capacity

The State-owned Spanish Port System (SPS) includes 46 ports for general use that are managed by the 28 port authorities distributed along the 8000 km of Spanish coast. SPS has not grown at a rate comparable to that of international maritime transportation. In our paper, we start from the hypothesis of a port system that appears to be oversized, subsidized, with regard to container traffic. Quantifying the maximum operational capacity of the different container terminals along the Spanish coast and their mooring capacities will provide the available dimensions for this type of traffic. In a second step, we will analyse whether SPS are sufficient (according to the perspective of international standards) to meet Spain’s needs, which is related to Spain’s strategic geographic location and its need to move containerized cargo for the domestic market. The paper concludes SPS has an oversized that limits competitiveness, which is indicated by the average transshipment ratio of approximately 50% and an average unweighted idle ratio of port facilities designed for container traffic of over 60% in the eight main ports.     

基于灵敏度分析的环肋圆柱壳结构优化

针对环肋圆柱壳结构强度和稳定性(包含肋骨侧向稳定性),引入新的灵敏度计算方法,开展了几何参数的灵敏度分析,获取了主要影响参数;给出了考虑肋骨侧向稳定性后的材料利用率计算公式后,在结构满足强度和稳定性要求的条件下,以重量最轻、材料利用率最高为优化目标建立了优化数学模型。采用多目标遗传算法对结构在考虑肋骨侧向稳定性后进行了优化。结果表明,这种灵敏度计算方法具有良好的可靠性,基于灵敏度分析的结构优化的方案具有显著的可行性、高效性。     

Ultimate collapse tests of stiffened-plate ship structural units

An increasingly popular approximate method for assessing ship hull girder ultimate strength is to combine the individual elasto-plastic load-carrying characteristics of each single stiffened-plate unit comprising the ship hull cross section. In order to evaluate methods (numerical and experimental) for developing the load-carrying characteristics (load–shortening curves), a full-scale testing system was designed and constructed to provide data for stiffened steel plate units under combined axial and lateral loads. The system included an assembly of discrete plate edge restraints that were developed to represent symmetric boundary conditions within a grillage system. Twelve full-scale panels including ‘as-built’, ‘deformed’ and ‘damaged’ specimens were tested in this set-up.

The specimens failed by combined plate and flexural buckling, stiffener tripping or local collapse, depending on the magnitude of lateral loads and local damage. Load-shortening curves associated with different failure modes were found to be distinctly different and it was found that a small lateral load could change the failure mode from flexural buckling to tripping. Current design criteria should directly consider effects of the lateral loads on the failure modes and the collapse loads of stiffened plates.     

夹层板脱层对结构振动特性的影响分析

聚氨酯弹性体钢夹层板结构（SPS）因其优异的力学性能和可设计性，近年来在船舶制造等领域得到广泛应用。本文通过理论与数值仿真，研究了 SPS夹层板结构自由振动以及脱层对振动特性的影响。首先，对 SPS夹层结构，提出一种等效模型，采用简化一阶剪切变形理论，建立了夹层板横向自由振动控制方程，并结合边界条件给出了 SPS夹层结构的振动频率表达式。通过与文献和数值仿真结果的对比分析，验证了本模型与方法的有效性与准确性。考虑结构易脱层的特点，研究了面/芯脱层对结构振动特性的影响，对比分析脱层范围、脱层位置以及脱层形状对结构低阶频率的影响，给出了各脱层参数与结构低阶振动频率的关系，为 SPS结构的设计与应用提供指导。     

码头供电系统存在的问题及其对策

码头供电系统存在继保(继电保护)越级跳闸、电缆线路故障率高、系统电压质量不稳定等问题,结合东渡港的实际,对这些问题的产生原因进行深入分析,提出对策.