船舶交流电站并车操作和蓄电池的维护、保养
实验指导书
一、实验目的：
1、了解船舶交流电站的组成和各部分的作用； 2、了解主配电板和应急配电板上各仪表的作用； 3、学会船舶交流电站的手动准同步并车与解列操作； 4、了解酸性蓄电池电解液的配置方法与步骤； 5、认识酸性蓄电池的日常维护与保养方法。 二、实验仪器：
船舶电站实验台１台；酸性蓄电池及配套充电设备1套。 三、实验主要内容：
1、船舶交流电站配电板的认识 1）主配电板
主配电板主要由发电机控制屏和负载屏组成。发电机控制屏是用来控制、调节、监视和保护发电机组的，每台发电机组均配备有单独的控制屏。负载屏的职能是对各馈电线路进行控，制、监视和保护，并通过装在负载线路上的馈电开关将电能供给船上各用电设备或分电箱。此外，还有发电机并车屏和岸电屏。 2）应急配电板
应急配电板用来控制应急发电机或蓄电池组，并向船上的应急用电设备供电。它与应急发电机安装在同一舱室内。 当应急电源采用应急发电机组时（大应急电源），应急电网平时可由总配电板供电，只是在应急情况下才由应急发电机组供电。因此，应急配电板的电源开关与总配电板上向应急配电板供电的开关之间设有电气连锁。当主电网失电时，应急发电机能立即自动起动，并对应急电网供电（45s内）。当主电源恢复供电后，应急发电机组便自动脱离电网，并自动停车。
3）发电机屏和同步屏仪表介绍
（1）在各发电机屏上装有下列设备：
主开关；主开关合闸指示灯；主开关分闸指示灯；发电机运行指示灯；发电机加热器加热指示灯；电压表和选择开关；电流表和选择开关；频率表；功率表；功率因数表；手动电压调整器（板内）；小时表；其他必要的装置，例如励磁按钮和逆功率继电器等。 （2）在同步屏上装有下列设备：
电压表；频率表；功率表；同步指示灯，同步装置和选择开关； 380V电网和220V电网绝缘监测装置（带声光报警）；主柴油发电机调速开关；应急发电机备机指示灯或运行指示灯；岸电指示灯；汇流
排隔离开关，合闸/分闸指示灯，合闸/分闸按钮；柴油发电机主开关合闸/分闸按钮；主柴油发电机遥控起动/停止按钮。 （3）发电机指示灯颜色：主开关合闸（绿色）；主开关分闸（红色）；发电机运行（白色）；发电机加热器（橙色）。 （4）控制设备的指示灯颜色：电源指示灯（白色）；运行指示灯（绿色）；加热器指示灯（橙色）；报警指示灯（红色）。 （5）按钮颜色：停止按钮（红色）；起动按钮（绿色）；报警按钮（红色）；报警认可和试灯按钮（黑色）；紧急停止按钮—红色（带护盖）。
2、发电机的并车与解列
大型船舶，一般都安装有两台或两台以上的发电机组。在正常航行中，其中一台运行，其他备用。由于船舶的各种不同运行状态，比如正常航行、进出港状态、靠离码头状态、停泊状态、应急状态等，所需要的发电机功率和数量有所不同，有时要开几台发电机组，同时要以电力系统运行的可靠性和经济性为出发点。在进出港、靠离码头等情况下，通常要用两台机组并车运行。对于自动化程度较高的船舶，能根据负荷的需要自动并车和自动解列。 A、发电机的并车操作 1）并车的三个条件：
（1）待并发电机的电压与电网（或运行机组）电压相同。 （2）待并发电机的电压频率与电网频率相同。
（3）待并发电机的电压相位与电网电压的相位一致。 2）手动准同步操作步骤
（1）通过观察两台发电的电压表、频率表。调整待并发电机，使其电压表、频率表读数与运行发电机基本一致。
（2）打开同步表开关，观察同步表指针旋转方向与旋转速度。 （3）通过发电机控制屏上调整开关（或调速按钮），按同步的转向及旋转速度对待并机组作相应调整。通常我们希望待并机在正差频下进行并车，就是待并发电机的转速略高于运行发电机的转速，这样并车的瞬间不会产生逆功率，另一方面待并机并网后可承担一定的负荷。对于大多数同步表而言，顺时针旋转表示待并发电机组的频率高于电网频率，一般调整到同步表指针向快的方向旋转，且转一圈的时间在3～5秒之间（相应频差在0.33HZ～0.2HZ），即可准备合闸。
（4）并车合闸的时间。并车时间应考虑发电机主开关固有动作时间，对于采用电磁铁合闸的主开关，一般可按0.1秒计，采用电动机合闸的可按0.3秒计；再考虑手动按钮操作时间，也可按0.1秒计。即电磁铁合闸的主开关应提前0.2秒进行合闸操作，电动机合闸的主开关应提前0.4秒进行合闸操作。对于顺时针旋转的为快的同步表，若同
步表指针按钟表分针计算，则同步表一圈为3秒时，电磁铁合闸应在同步表指针指向56分钟的位置时果断合闸。电动机合闸的应在52分钟时果断合闸操作。当同步表指针转一圈为5秒时，电磁铁合闸应在57分半果断合闸操作，电动机合闸的应约在55分钟时合闸。因实际操作时，只要同步表指针转一圈的时间在3～5秒间，合闸提前量可掌握在电磁铁合闸操作机构的可在57分钟合闸，电动机合闸操作机构的可在53分半时合闸。
（5）并上车后应关闭同步表开关。
（6）并车后的功率分配。待并发电机并入电网后，应进行功率分配调整，操作两台发电机的油门必须同时进行。待并发电机增加油门，运行发电机减小油门。通过观察两台发电机的功率表，两台发电机功率大致一致，功率转移完毕。 B、发电机的解列操作
全船总负荷只有单机额定功率的50%~60%时，应对并联运行的机组解列。
1）正确进行负荷转移
并联运行的发电机解列前必须进行功率转移。将准备解列的发电机上的功率转移到运行发电机上。具体操作是同时调整两台发电机的油门。将解列机的油门减少，同时将运行机的油门增加。操作注意观察两台发电机的功率表变化情况。 2）解列发电机分闸时功率大小
在进行解列操作时注意观察两台发电机的功率表，将需要解列的发电机上留一部分功率，所留功率是额定功的3%~5%，防止操作不当引起逆功率跳闸，然后将自动空气断路器切断。 3）停止原动机
对于运转时燃烧F.O的发电原动机，停车之前应先换至轻柴油运转15分钟左右，对于燃烧轻柴油的发电原动机，解列后运转15分钟，手动停车。
3、酸性铅蓄电池的使用注意事项 1）不允许长时间、大电流放电。
蓄电池作为启动用时，放电电流很大，因此规定启动时，一次启动时间不得超过5s，两次启动时间间隔必须大于10s，以延长蓄电池的使用寿命。
2）保持蓄电池表面清洁。
要经常保持蓄电池表面清洁，不允许将杂物或工具放在蓄电池表面，以免造成短路或杂物落入蓄电池中缩短蓄电池的使用寿命。 3）保持电解液液面高度。
电解液液面应高出极板10～15mm，各个加液口液面高度应一致，
液面不足时应补足。当电解液高度因充电或自然下降时，应及时补充蒸馏水达到液面高度；当液面因为渗漏或溢出下降时，应及时补充电解液。
4、新酸性铅蓄电池的初充电 1）电解液的配制。
电解液的质量对蓄电池的寿命有很大的影响。它是由化学纯硫酸和蒸馏水混合而成的稀硫酸溶液。配制时必须用陶瓷、玻璃、硬橡胶或铅质的耐酸器皿。将密度为1.835kg/L的浓硫酸慢慢地加入蒸馏水中，边加边搅。取用蒸馏水困难时，可用干净的雨水或雪水代替。绝不可用河水或井水，否则将严重影响蓄电池的寿命。一般要求电解液密度在1.24～1.31kg/L范围之内，电解液密度过大或过小将影响到蓄电池的寿命或正常使用。为了便于掌握电解液配制时的密度，可参考表1配制。
表1 电解液配制时硫酸和蒸馏水的比例（环境温度15℃）
电解液密度 kg/L 1.10 1.12 1.14 1.16 1.18 1.20 1.22 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.30 质量比% 蒸馏水 87.5 83.0 80.4 77.9 75.3 72.8 70.4 68.0 66.8 65.6 64.4 63.2 62.0 60.9 容积比% 蒸馏水 91.5 89.7 87.9 86.1 84.2 82.3 80.4 78.4 77.4 76.4 75.4 74.4 73.4 72.4 浓硫酸 8.5 10.3 12.1 13.9 15.8 17.7 19.6 21.6 22.6 23.6 24.6 25.6 26.6 27.6 浓硫酸 12.5 17.0 19.6 22.1 24.7 27.2 29.6 32.0 33.2 34.4 35.6 36.8 38.0 39.1 2）蓄电池的初充电
新蓄电池一般在加入电解液均需初充电后再使用，其初充电规程如下：
（1） 使加液孔盖上的泄气孔畅通； （2） 将合适的电解液经冷却后注入蓄电池，使液面高出极板10～15mm；
（3）将蓄电也静置5～6h，使电解液充分浸入极权且待电解液温
度下降至30℃时，才可进行充电；
（4）将充电设备与蓄电池的对应极性接好，按照表2中的初次充电电流和充电时间分两个阶段充电；
（5）第一阶段充电时，应随时注意蓄电池的温度变化。如电解液温度超过45℃时，应降低充电电流或暂停充电，待温度下降后，再继续充电；当充电到电解液沸腾或单格电压升至2.4V时，转入第二阶段充电，直到充电完毕；
（6）利用灯泡或放电设备放电。放电电流取其额定容量的10%，直到单格电压下降至1.7V，然后再按表2初充电第二阶段电流充电，反复2～3次，直至蓄电池达到其额定容量；
（7）检查、调整电解液密度。充电完毕后，应检查电解液密度是否达到表3的规定，如果不符合，应用蒸馏水或为1.4kg/L的硫酸进行调整，调整后并充电2h，再检查。如果不符合，需再进行调整并充电2h。如此反复，直到合适为止。
表2 蓄电池充电电流与时间 初次充电 补充充电 蓄电池 额定容量 额定电压 第一阶段 第二阶段 第一阶段 第二阶段 A*h V 型号 电流 时间 电流 时间 电流 电流 时间 时间 A h A h A A h 3-Q-56 6-Q-112 56 112 6 12 4 8 25～35 2 4 20～30 5 11 10～12 3 6 3～5 5、酸性铅蓄电池的维护
1）平时补充充电
蓄电池在使用或储存中常会有充电不足的现象，应进行补充充电，一般每月一次。如发现下列现象，必须随时进行充电，并且查找原因。 （1）电解液密度降到1.150kg/L以下时；
（2）冬季放电电流超过25%，夏季超过50%时； （3）单格电池电压下降接近1.75V时； （4）灯光暗淡，启动无力时。
补充充电前，应将蓄电池表面清洗干净，清除极桩上的氧化物，蓄电池和充电设备相应极性接好。补充充电分两个阶段进行，第一阶段按表2补充充电的电流值充到单格电压为2.3～2.4V，将电流减至第二阶段的电流值至单格电压为2.5～2.7V，电解液密度恢复到规定值，3h保持不变，电池内发生大量气泡，便表示已经充足。平时补充充电时间约需13～17h。电解液密度不合适时，应进行调整。 2）间歇过充电和锻炼循环
蓄电池使用中常由于充电不足，在极板上产生粗晶粒硫酸铅，使蓄
电池内阻增大，容量降低，即硫化。硫化严重时将使蓄电池报废。为了预防硫化，应每隔三个月进行一次间歇过充电。其方法是：以平时补充充电电流将蓄电池充足。中断1h后，再用1/2的平时补充充电电流充电，直至电解液“沸腾”为止。 蓄电池完全放电完毕后，极板上的活性物质只有20%～30%变为硫酸铅，即参加工作的活性物质只是一少部分。为了促使全部的活性物质参加工作，每三个月进行一次锻炼循环。即以正常充电后，用10h(20h)放电率（放电率=额定容量/时间）放完，再正常充电后使用。 四、实验习题：
1、画出实验室中船舶电站主配电板上并车及交流220V负载屏的各组成部分，并说明各自的作用；
2、画出实验室中船舶电站主配电板上2号发电机屏的各组成部分，并说明各自的作用；
2、画出实验室中船舶电站主配电板上岸电及交流380V负载屏的各组成部分，并说明各自的作用。