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大功率等离子切割机的设计与研究

大功率等离子切割机的设计与研究

作者：周祎隆上海交通大学

学位级别：硕士

等离子切割(PAC)是利用高温高速的等离子弧及其焰流,将部分金属融化及蒸发,并吹离基体,随着等离子弧割炬的移动而形成切割的一种金属加工方法。该切割技术具有切割刀面平整、切割速度快、切割成本低、切割材料范围广等优点,广泛的应用... 详细信息

等离子切割(PAC)是利用高温高速的等离子弧及其焰流,将部分金属融化及蒸发,并吹离基体,随着等离子弧割炬的移动而形成切割的一种金属加工方法。该切割技术具有切割刀面平整、切割速度快、切割成本低、切割材料范围广等优点,广泛的应用在金属加工行业中。针对现有国产等离子切割机功率小、数字控制水平低的不足,本文设计了一台由两路相同拓扑的Buck变换器并联构成大功率等离子切割电源系统。建立了主电路的小信号模型,对模型设计了闭环的均流控制算法,并进行优化设计。通过对等离子电弧的特性以及高频引弧电路工作原理的分析,对高频引弧电路建立了数学模型并进行详细设计。还设计了引导弧转移控制电路,帮助电弧从喷嘴转移到工件。通过对系统中产生的干扰源进行分析,采取了一系列的抗干扰措施进行防范。针对切割机工作过程中常见的故障情况,逐条总结出产生的原因,并对重要工艺参数的选择进行规范。基于理论原理分析,构建了以TMS320F28335 DSP为核心的全数字化控制系统。联合高频引弧系统、工作气体供应系统、冷却水系统进行了调试和实际切割实验,测试了各项主要性能指标参数和波形,通过实验测试结果对系统进行评价。实验效果表明设计的等离子切割机系统输出电流特性好,能够满足切割工艺要求。

关键词：等离子切割机 Buck变换器小信号模型高频引弧引导弧转移电路

锂电池动力船直流配电系统设计及选择性保护分析

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舰船科学技术 2020年第1期42卷 123-127页

作者：杜睿孙苏悦周祎隆中国船舶及海洋工程设计研究院

锂电池动力船舶近年发展迅速,但是锂电池动力船舶的配电系统设计难点及要点也和常规动力船舶有明显不同。本文以一内河锂电池动力船舶为例,详细分析此类船型在配电系统设计、直流电网短路电流计算及选择性保护分析等方面的难点要点,并... 详细信息

锂电池动力船舶近年发展迅速,但是锂电池动力船舶的配电系统设计难点及要点也和常规动力船舶有明显不同。本文以一内河锂电池动力船舶为例,详细分析此类船型在配电系统设计、直流电网短路电流计算及选择性保护分析等方面的难点要点,并给出了相应的解决方案和建议。为锂电池动力船舶设计提供了一条可行的路径,具有一定的实用价值。

关键词：锂电池直流配电系统选择性保护分析

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船舶直流电网控制和保护策略的分析与应用

船舶工程 2021年第12期43卷 139-144页

作者：张优李昱陈超君周祎隆中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

针对直流电网短路电流的特点、不同保护设备的性能及技术现状,归纳出直流电网性能指标、能量控制策略和协调保护措施等与传统交流系统的差异,强调混合式直流断路器是直流系统发展的关键设备。同时,分析当前存在的问题,结合实船案例展示... 详细信息

针对直流电网短路电流的特点、不同保护设备的性能及技术现状,归纳出直流电网性能指标、能量控制策略和协调保护措施等与传统交流系统的差异,强调混合式直流断路器是直流系统发展的关键设备。同时,分析当前存在的问题,结合实船案例展示直流系统综合保护方案的有效性,并对直流电网技术未来的研究方向进行展望。

关键词：变速发电机组直流断路器变流器混合储能系统能量控制系统

22000 TEU集装箱船电力系统谐波抑制方案

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船海工程 2020年第3期49卷 5-9页

作者：周祎隆傅晓红夏骏中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

针对22000 TEU双燃料集装箱船配置的大功率变频设备产生谐波造成船舶电网母线电压畸变的问题,设计了在低压母线侧并联有源滤波器来抑制谐波的解决方案。利用电力系统仿真软件ETAP对实船进行建模,通过对使用有源滤波器前后电网母线电压... 详细信息

针对22000 TEU双燃料集装箱船配置的大功率变频设备产生谐波造成船舶电网母线电压畸变的问题,设计了在低压母线侧并联有源滤波器来抑制谐波的解决方案。利用电力系统仿真软件ETAP对实船进行建模,通过对使用有源滤波器前后电网母线电压谐波畸变率的变化进行比较,验证了实船配置有源滤波器对谐波抑制的有效性。此方案满足船级社规范要求,保证电网供电稳定运行。

关键词：双燃料集装箱船电压谐波总畸变率谐波抑制有源滤波器

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中型集装箱船配电网电压等级选择

船海工程 2023年第6期52卷 111-115页

作者：周祎隆夏骏傅晓红中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

为在中型集装箱船电站容量确定后选择合适的配电系统电压等级与之匹配,结合船级社规范要求以及低压配电设备性能的实际情况,对AC 440 V低压配电系统提出相适应的电站容量临界范围值,选取某集装箱船实船的计算数据进行验证,当电站处于或... 详细信息

为在中型集装箱船电站容量确定后选择合适的配电系统电压等级与之匹配,结合船级社规范要求以及低压配电设备性能的实际情况,对AC 440 V低压配电系统提出相适应的电站容量临界范围值,选取某集装箱船实船的计算数据进行验证,当电站处于或超过AC 440 V电压等级对应的容量临界范围值时,从整体配电网络架构、设备安装布置、系统经济成本等方面对比AC 690 V低压和AC 6600 V高压配电方案,结果表明,采用高压电压等级更为合理。

关键词：中型集装箱船电站容量电压等级配电系统

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双燃料超大型集装箱船电气设计要点

船海工程 2021年第4期50卷 5-9页

作者：周祎隆傅晓红夏骏中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

考虑到对双燃料船系统控制复杂、设计规范要求特殊,根据船级社规范关于使用气体燃料船舶相关条款结合双燃料超大型集装箱船23000 TEU的实际情况,对电气专业在建造过程中需要着重考虑的电站功率管理、火气探测、通风供电、应急切断4个系... 详细信息

考虑到对双燃料船系统控制复杂、设计规范要求特殊,根据船级社规范关于使用气体燃料船舶相关条款结合双燃料超大型集装箱船23000 TEU的实际情况,对电气专业在建造过程中需要着重考虑的电站功率管理、火气探测、通风供电、应急切断4个系统提出设计方案,实船验证方案可靠、安全。

关键词：双燃料集装箱船电站功率管理系统火警安全系统通风系统应急切断系统

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超大型集装箱船管弄通风设计

船海工程 2021年第1期50卷 13-16页

作者：张晓红周祎隆杜学军中国船舶与海洋设计研究院上海200011 江南造船(集团)有限责任公司上海201913

为保证采用双燃料的超大型集装箱船的动力系统的管弄满足规范正压要求,分析23000 TEU船管弄通风风机的设计和选取方法,对通风末端和通风风管的布置方式进行优化并采用CFD分析优化设计后的通风效果,探讨管弄正压时电气控制的设计方法。

关键词：集装箱船双燃料正压管弄通风系统电气控制

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超大型集装箱船电站功率系统构成

船舶与海洋工程 2020年第1期36卷 47-50页

作者：傅晓红夏骏周祎隆中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

针对超大型集装箱船配置的主机和电站容量较大、世界各国对海洋及大气环境的保护程度日益提高的现状,为实现节能减排,对该型船电站的构成进行优化配置。阐述一种由柴油发电机、轴带发电机(兼电动机)、蒸汽透平发电机和废气增压发电机组... 详细信息

针对超大型集装箱船配置的主机和电站容量较大、世界各国对海洋及大气环境的保护程度日益提高的现状,为实现节能减排,对该型船电站的构成进行优化配置。阐述一种由柴油发电机、轴带发电机(兼电动机)、蒸汽透平发电机和废气增压发电机组成的组合动力电站,并对此类电站的功率管理系统的控制逻辑进行分析。通过设计该组合动力电站,为超大型集装箱船的电站设计提供一种绿色节能的选择。

关键词：超大型集装箱船绿色船舶组合动力电站功率管理系统

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船舶人因照明系统设计

船舶 2022年第5期33卷 99-106页

作者：刘渊夏骏傅晓红周祎隆中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

《2006年海事劳工公约》对改善船舶生活环境提出了要求。论文以船上工作生活环境覆盖面最广的照明系统为对象,基于现有的光生物效应研究理论,提出了一种船舶人因照明设计方法,并给出了详细的设计步骤。基于设计流程,论文以实船项目为例... 详细信息

《2006年海事劳工公约》对改善船舶生活环境提出了要求。论文以船上工作生活环境覆盖面最广的照明系统为对象,基于现有的光生物效应研究理论,提出了一种船舶人因照明设计方法,并给出了详细的设计步骤。基于设计流程,论文以实船项目为例,验证了设计方法的可行性。文中所提出的设计方法有助于船舶照明设计方法的优化以及船员工作与生活环境的改善。

关键词：船舶生活环境船舶照明设计人性化光生物效应