[发明专利]一种智能车钟控制系统及方法

说明书

本发明提供一种智能车钟控制系统，包括多个第一车钟控制器、推进控制系统，发电模块，推进模块；第一车钟控制器根据航道情况信息或/和坐标位置信息或/和目的地港口距离信息或/和到港时间信息或/和航速信息或/和推进控制系统工作状态反馈信息得出航速指令信号发送至推进控制系统；发电模块包括交直流屏单元和至少两个发电机；推进模块包括变频柜和至少两个推进电机；推进控制系统与发电模块、推进模块、第一车钟控制器连接，依照第一车钟控制器发出的航速指令信号控制发电机运转，并按发电量调节变频推进电机转速，并向第一车钟控制器发送状态反馈信息。本发明实现了各柴油发电机始终在最佳效率点定速运行。

技术领域

本发明涉及控制系统及方法，具体涉及一种智能车钟控制系统及方法。

背景技术

船舶车钟是由驾驶台向机舱传达主机转速命令及机舱回答命令执行情况的设备，船舶车钟一般来说有微速进、前进一、前进二、前进三、停车、微速退、后退一、后退二、后退三共9种指令。大型船舶的车钟系统一般都由驾驶台车钟、集控室车钟和机旁应急车钟组成。常见的车钟结构拥有一个可以旋转的手柄结构，手柄绕中心旋转时，可产生不同的指令信号，用于传送停车、换向和转速设定等主机操纵命令。

目前常见的船舶航速控制方法为，船员通过手动操纵驾驶台主机遥控车钟，通过车钟发出指令与主机的执行机构之间设置的一套综合的逻辑与控制回路，对机舱内的主机及齿轮箱实行远距离控制。

如果驾驶台想用前进二，就把车钟推到前进二位置，车钟按照结构不同可以发出4种类型的信号：气压信号、液压信号、电气信号和数字信号，由此也衍生了5种主机遥控方式，分别是：气动式主机遥控系统、电动式主机遥控系统、电-气式主机遥控系统、电-液式主机遥控系统、微机控制的主机遥控系统。不同的遥控方式区别在于驾驶室车钟所发出的指令与主机的执行机构之间设置了不同的逻辑与控制回路。

随着国家及企业对能耗的关注逐年提高，越来越多的船舶开始应用更先进的电力推进技术系统，尤其是大型游轮、客船及舰船。电力推进技术中，微机控制的主机遥控系统已是主流控制方式，船员操纵手动车钟，发出操纵指令。电力推进技术系统和微机控制的主机遥控系统与本项专利应用的技术系统一致，专利文件中涉及。

微机控制的主机遥控系统中，手动车钟遥控系统控制方式为：领航员根据船舶距离港口时间、到港距离计算所需理论船速，再结合航道条件和水流流速，判断出经验航速，依据当前航速反馈发出航速指令，船员收到航速指令信号后，按照指令信号推动车钟系统手柄，手柄旋转角度不同对应不同的航速指令信号，推进控制系统接收到信号后，按照设定逻辑调节变频推进电机，实现船推进螺旋桨的变速，船舶的实际航速再反馈给领航员，同时推进控制系统按照设定开启对应电量的柴油发电机。即此主机遥控车钟为手动设备。

柴油发电机效率曲线如图1所示，功率输出曲线Pe是一条倾斜向上的曲线,在不同转速n下的输出功率效率是一条有点抛物线形状的曲线，燃油消耗率ge是一条与功率输出曲线Pe方向相反的曲线，由图可知，转速n4时柴油发电机功率最高，对应的燃油消耗率ge不是最高。因此柴油发电机有一个理论效率最高点，运行在此点下油耗最低，在低速运行时油耗明显偏高，低速运行是不经济的运行方式。

领航员通过航道情况、水流速度、到港距离、到港时间、当前航速情况判断发出航速指令。船员通过手动车钟发出信号，推进控制系统接收到信号，控制变频推进电机按档位调节转速，柴油发电机按照负荷变化调节发电量。由于水流速、航道和经验影响，船舶航行时需及时调整航速，否则将不能准时到达目的地港口。手动车钟档位多，不同档位对应的变频推进电机需的电能也不一致，为满足负荷需求，要求配套的柴油发电机具有多个负荷可调节，通过柴油发电机高速、低速组和，适应不同的负荷要求。调整航速过程中，柴油发电机在适应航速需求时，不可避免的，将匹配不同的运行速度，将牺牲热效率，不能保持工作在效率高值。因此上述主机遥控车钟系统存在油耗高、操作繁琐、智能化程度低下等问题，运行效果与领航员经验以及外部条件有密切关系。