船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)之船舶電站

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1、第十一章 船舶電站,11-1.船舶電力系統(tǒng)概述 11-2.電站容量與發(fā)電機(jī)組數(shù)量 11-3.主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)裝置 11-4.船舶配電板 11-5.萬(wàn)能式空氣斷路器 11-6.發(fā)電機(jī)的保護(hù) 11-7.發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行條件與分析 11-8.手動(dòng)并車整步原理與方法 11-9.自動(dòng)準(zhǔn)同步并車原理 11-10.船舶應(yīng)急發(fā)電機(jī)組 11-11.船舶蓄電池裝置 11-12.船舶接用岸電裝置,學(xué)習(xí)第十一章應(yīng)該注意的點(diǎn),第十一章學(xué)習(xí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題： 1.船舶電力系統(tǒng)如何組成？有什么特點(diǎn)？ 2.船舶電站容量與發(fā)電機(jī)組數(shù)量是根據(jù)什么原則確定的？軸帶發(fā)電機(jī)裝置有什么特點(diǎn)和類型？ 3.船舶配電板由什么組成？有哪些作

2、用和特點(diǎn)？ 4.萬(wàn)能式空氣斷路器組成原理是什么？對(duì)發(fā)電機(jī)采取什么保護(hù)？保護(hù)原則是什么？ 5.船舶同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行條件是什么？若不滿足有何后果？ 6.手動(dòng)與自動(dòng)并車的方法與整步原理如何？ 7.船舶應(yīng)急電源有哪幾種？應(yīng)急發(fā)電機(jī)組起動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)具有什么功能？船舶蓄電池裝置的作用是什么？如何進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)？ 8.接岸電應(yīng)滿足什么條件？檢測(cè)保護(hù)裝置應(yīng)具有什么功能？ 本章要點(diǎn)多、分布廣，是重點(diǎn)章。 側(cè)重：組成、原理、原則、規(guī)定、方法和特點(diǎn)。,11-1.船舶電力系統(tǒng)概述,本節(jié)主要內(nèi)容有兩個(gè)部分 1.電力系統(tǒng)組成特點(diǎn)： 主要掌握組成、作用和特點(diǎn)。 2.電力系統(tǒng)基本參數(shù)： 三個(gè)基本參

3、數(shù) 電制、額定電壓、額定頻率,電源：發(fā)電機(jī)組和蓄電池。發(fā)電機(jī)組（柴油機(jī)，基本電源），蓄電池作為小應(yīng)急電源。 配電裝置：由開關(guān)、母線、保護(hù)電器、自動(dòng)化裝置、測(cè)量裝置等組成。作用為分配、保護(hù)監(jiān)測(cè)控制。,船舶電力網(wǎng)：電纜、電線總稱。 分類：動(dòng)力、照明、應(yīng)急、低壓和弱電等5種電網(wǎng)。,一、系統(tǒng)的組成及特點(diǎn),組成：船舶電力系統(tǒng)由電源、配電裝置、電力網(wǎng)和負(fù)載組成。,船舶電力系統(tǒng)的負(fù)載：船舶電力系統(tǒng)的負(fù)載就是用電設(shè)備，可分為4類。 1.電力拖動(dòng)負(fù)載：包括甲板機(jī)械、艙室機(jī)械等； 2.照明負(fù)載：照明燈具，信號(hào)燈（重要設(shè)備）； 3.通訊導(dǎo)航設(shè)備：無(wú)線電、車鐘、電羅經(jīng)、雷達(dá)等（重要設(shè)備）； 4.其他設(shè)備

4、：生活用電設(shè)備。,船舶電力系統(tǒng)的負(fù)載和特點(diǎn),船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)： 主要3個(gè)。 1.獨(dú)立系統(tǒng)，相對(duì)容量較小，易受影響； 2.輸電距離短，短路破壞大； 3.船舶環(huán)境惡劣。,基本參數(shù)有3個(gè)： 1.電流種類；2.電壓；3.頻率。 電流種類： 電制，指交流或是直流。 額定電壓： 電壓等級(jí)，電力、照明等。 我國(guó)：電力：400/380V；照明：230/220V。 注意：電源與負(fù)載不同。 中壓系統(tǒng)是指大于1000V小于10000V的電力系統(tǒng)。額定電壓：3.3KV，6.0KV，10KV。選擇電機(jī)是否采用中壓電力標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)功率分界點(diǎn)是450KW。 額定頻率：即，工業(yè)用電額定頻率，簡(jiǎn)

5、稱工頻。 我國(guó)為：50Hz。,第一節(jié)要點(diǎn)：電力系統(tǒng)組成（定義）；特點(diǎn)；基本參數(shù)（三個(gè)）。,二、系統(tǒng)基本參數(shù),11-2.電站容量與發(fā)電機(jī)組數(shù)量,本節(jié)主要內(nèi)容有兩個(gè)部分 1.電站容量與發(fā)電機(jī)組數(shù)量確定原則： 注意：電站容量確定原則的原因。確定機(jī)組數(shù)量時(shí)考慮的因素。 2.電站容量計(jì)算： 主要知道電站容量確定時(shí)考慮的因素，同時(shí)了解方法和手段。,總原則： 滿足需求，確保安全，注意經(jīng)濟(jì)。 注意：電站總?cè)萘坎荒艿扔谌秒娫O(shè)備的總?cè)萘浚∫驗(yàn)?，所有設(shè)備并不是同時(shí)使用，同時(shí)使用的設(shè)備也不一定會(huì)同時(shí)達(dá)到額定容量。 航行工況：航行、進(jìn)出港、裝卸貨、停泊、應(yīng)急。用電量最大工況是進(jìn)出港（過(guò)狹水道）工況，或稱

6、“機(jī)動(dòng)工況”。 基本原則：以用電最大工況為基礎(chǔ)；留有適當(dāng)裕量，以確定電站總?cè)萘俊?具體為：?jiǎn)螜C(jī)容量和機(jī)組數(shù)由電站總?cè)萘繘Q定；電站總?cè)萘坑筛鞴r用電量及相對(duì)周期決定。 機(jī)組數(shù)確定注意：1.單機(jī)容量以80%計(jì)；2.考慮備用至少兩臺(tái)；3.應(yīng)與主機(jī)壽命相當(dāng)；4.維護(hù)管理方便（不能太多、一般最多4臺(tái)）。 因此，一般為：24臺(tái)。,一、確定電站容量和選擇 發(fā)電機(jī)組數(shù)量的基本原則,一、電站容量的計(jì)算,說(shuō)明：設(shè)備并不一定同時(shí)使用，且不一定同時(shí)達(dá)到額定容量。須求“用電最大工況”時(shí)設(shè)備“真實(shí)用電需求量”。具體方法是計(jì)算出用電設(shè)備容量，再乘于相應(yīng)的“系數(shù)”，即為設(shè)備“真實(shí)用電需求量” 。 這些系數(shù)包括“利用系數(shù)”

7、 、“機(jī)械負(fù)荷系數(shù)”、“電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù)”和“同時(shí)系數(shù)”。 這些系數(shù)通常是經(jīng)驗(yàn)值。 利用系數(shù)：實(shí)際需要功率與配置功率之差；機(jī)械負(fù)荷系數(shù)：實(shí)際軸功率與最大軸功率之差；電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù)：考慮半載或輕載工作；同時(shí)系數(shù)：考慮不同時(shí)工作。 實(shí)際確定用方法有 “三類負(fù)荷法”，“需要系數(shù)法”等。注意：連續(xù)負(fù)荷為I類負(fù)荷，短時(shí)、重復(fù)短時(shí)為II類負(fù)荷，偶然短時(shí)為III類負(fù)荷。III類負(fù)荷不考慮。,第二節(jié)要點(diǎn)：容量、機(jī)組數(shù)選擇原則；計(jì)算方法2種。,11-3.主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)裝置,本節(jié)主要內(nèi)容有四部分 1.軸帶發(fā)電機(jī)的特點(diǎn) 2.主要類型 3.變距槳軸帶發(fā)電機(jī) 4.定距槳軸帶發(fā)電機(jī) 軸帶發(fā)電機(jī)可節(jié)能、提高經(jīng)濟(jì)

8、效率節(jié)能：利用主機(jī)的功率儲(chǔ)備；經(jīng)濟(jì)效率：減少燃油成本。,一、主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)的特點(diǎn),特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1.經(jīng)濟(jì)高效；2.改善環(huán)境；3.減小維修。 缺點(diǎn)：1.只能定速航行時(shí)工作；2.控制較復(fù)雜；3.初投資大。,組成：主機(jī)直接（或通過(guò)變速機(jī)構(gòu)）帶動(dòng)軸帶發(fā)電機(jī)SC發(fā)電?？沙浞掷弥鳈C(jī)的“儲(chǔ)備余量”（一般主機(jī)額定功率+余量=主機(jī)可長(zhǎng)期運(yùn)行功率）。,二、船舶軸帶發(fā)電機(jī)主要類型,主要類型 ： 1.直流軸帶機(jī)；2.交流軸帶機(jī)。 說(shuō)明： 1.雖然直流軸帶機(jī)電壓穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速的影響相對(duì)較小。但由于直流電機(jī)維護(hù)工作量大，目前在船上的應(yīng)用非常有限。因此，直流軸帶發(fā)電機(jī)較少用。若將直流電逆變成交流電，則逆變麻煩。 2

9、.交流軸帶機(jī)為了減小主機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)頻率的影響，其控制較復(fù)雜。 有定、變距漿2種。,變距槳CPP（Controllable Pitch Propeller)系統(tǒng)特點(diǎn)：主機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向不變，改變螺距可改變螺旋槳推力大小和方向。 控制： 需要兩方面的控制 1.主機(jī)油門控制； 2.螺旋槳螺距控制。 而且要求螺距與油門的控制相互配合（才能使轉(zhuǎn)速恒定）。 存在的問(wèn)題 ： 1.風(fēng)浪對(duì)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)有影響； 2.需要解決主機(jī)低速問(wèn)題（傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）。,三、變螺距螺旋槳船舶的軸帶發(fā)電機(jī),定距槳FPP(Fixed Pitch Propeller) 系統(tǒng)特點(diǎn)： 主機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向是可變的。 只有在船舶定速

10、航行時(shí)才是不變的。因此，要求船舶定速航行時(shí)才能讓軸帶發(fā)電機(jī)并網(wǎng)投入工作。 同時(shí)，由于風(fēng)浪等對(duì)轉(zhuǎn)速可造成影響，因此，必須采取措施穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，從而穩(wěn)定頻率。 總體措施： 具體措施下面分別討論 1.轉(zhuǎn)速補(bǔ)償； 2.頻率補(bǔ)償。,四、定螺距槳的主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī),方法：1.變流機(jī)組穩(wěn)定供電頻率；2.行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)；3.軸帶異步發(fā)電機(jī)；4.電磁滑差離合器恒速系統(tǒng)。,變流機(jī)組：控制可控硅導(dǎo)通角穩(wěn)定電壓，可穩(wěn)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。 行星齒輪：液壓系統(tǒng)提供附加傳動(dòng)，穩(wěn)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。 異步發(fā)電機(jī)：與變流機(jī)組相似，也是穩(wěn)定電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。 滑差離合器：勵(lì)磁電流大小可控制轉(zhuǎn)矩，從而穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。,轉(zhuǎn)速補(bǔ)償,第三節(jié)

11、要點(diǎn)：特點(diǎn)；類型（直、交流）；變距槳系統(tǒng)（特點(diǎn)）；定距槳系統(tǒng)（恒頻方法）。,方法：采用整流 逆變裝置作為中間環(huán)節(jié)的系統(tǒng)。 非恒定頻率交流電經(jīng)整流后，供給晶閘管三相逆變器變換為恒定頻率三相交流電，三相逆變器提供有功功率，而無(wú)功功率由同步補(bǔ)償機(jī)來(lái)提供。 同步補(bǔ)償機(jī)勵(lì)磁電流根據(jù)負(fù)載變化進(jìn)行控制，具有自動(dòng)電壓調(diào)整器功能。,可專設(shè)同步補(bǔ)償機(jī)。通常采用輔助發(fā)電機(jī)替代，通過(guò)柴油機(jī)拖入同步后，用離合器脫開。,頻率補(bǔ)償,1.接通控制系統(tǒng)電源； 2.檢查起動(dòng)條件，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)故障報(bào)警和車鐘在大于最小轉(zhuǎn)速（75 %額定轉(zhuǎn)速）位時(shí)，允許起動(dòng)調(diào)相機(jī)（發(fā)出允許起動(dòng)信號(hào)） 3.按下異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)按鈕，帶動(dòng)調(diào)相機(jī)起動(dòng)，并建

12、立電壓； 4.調(diào)相機(jī)建立正常電壓后，接通軸帶發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電路，發(fā)電機(jī)起壓，空載運(yùn)行； 5.給整流器、逆變器觸發(fā)脈沖，逆變器開始向調(diào)相機(jī)輸出功率，異步電動(dòng)機(jī)斷電； 6.軸帶發(fā)電機(jī)已具備供電能力，起動(dòng)成功。,軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)起動(dòng)程序,11-4.船舶配電板,本節(jié)主要內(nèi)容主要是： 1.配電板的種類； 2.各種配電板的作用、特點(diǎn)。 船舶配電板是對(duì)電源發(fā)出的電能進(jìn)行集中控制并分配給各用電設(shè)備的一種裝置。 按用途分為：主配電板、應(yīng)急配電板、充放電板、區(qū)配電板、分配電板和岸電箱。 6種。,一、主配電板,組成：主配電板由發(fā)電機(jī)控制屏，并車屏，負(fù)載屏，母線四部分組成。 1.發(fā)電機(jī)控制屏：控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和保

13、護(hù)發(fā)電機(jī)組用。上部：各種測(cè)量?jī)x表，中部：主開關(guān)、調(diào)速開關(guān)，下部：自動(dòng)裝置； 2.并車屏：發(fā)電機(jī)進(jìn)行并車、整步操作用。有同步表、同步燈、轉(zhuǎn)換開關(guān)、操縱按鈕、開關(guān)、自動(dòng)并車裝置。 3.負(fù)載屏：分配電能并控制、監(jiān)視、保護(hù)。包括：電力、照明屏。有空氣開關(guān)、電壓電流表、絕緣指示燈、兆歐表、岸電開關(guān)等。 4.母線：注意排列順序和顏色。順序：上中下、左中右、前中后；顏色：交流：綠黃紅、中線淺藍(lán)；直流：紅藍(lán)、中線：綠黃相間。,二、應(yīng)急配電板,作用：應(yīng)急配電板用來(lái)控制、監(jiān)視應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，并向應(yīng)急電設(shè)備供電。 組成：它有控制屏和負(fù)載屏，沒有并車屏和逆功繼電器（因?yàn)閱螜C(jī)運(yùn)行）。 連接：通過(guò)聯(lián)絡(luò)開關(guān)與主配電

14、板連接。正常時(shí)，應(yīng)急配電板由主配電板供電，主電網(wǎng)失電后聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動(dòng)斷開，由應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電。 注意：1.沒有并車屏和逆功繼電器；2.正常時(shí)，是主電網(wǎng)的一部分；應(yīng)急時(shí)，才單獨(dú)工作。,功能：1.對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電；2.控制、監(jiān)視充電工作；3.分配低壓用電設(shè)備；4.主、應(yīng)急失電后，能自動(dòng)向小應(yīng)急供電。,功能：向成組用電設(shè)備進(jìn)行供電，分配電板16A 。,功能：主要是塢修時(shí)通過(guò)岸電箱接至船舶主配電板或應(yīng)急配電板。,第四節(jié)要點(diǎn)：配電板的種類、作用、組成與特點(diǎn) 。,三、充放電板,四、區(qū)配電板、分配電板,五、岸電箱,11-5.萬(wàn)能式空氣斷路器,定義：是一種帶有保護(hù)裝置的開關(guān)電器。 絕緣介質(zhì)：是空氣。所以稱為

15、空氣斷路器。,組成： 5部分。 1.觸頭系統(tǒng)； 2.滅弧裝置； 3.自由脫扣機(jī)構(gòu)； 4.操作傳動(dòng)裝置； 5.保護(hù)元件。,組成：一相觸頭由三對(duì)并聯(lián)。主要有主觸頭、副觸頭和弧觸頭。 但符號(hào)只畫一個(gè)。 主觸頭：承擔(dān)工作電流；弧觸頭：承受機(jī)械沖擊和電??；副觸頭：過(guò)渡。 通斷順序：通電時(shí)：弧觸頭副觸頭主觸頭；斷電時(shí)：主觸頭副觸頭弧觸頭。 說(shuō)明：1.主觸頭、副觸頭和弧觸頭動(dòng)作時(shí)間有所區(qū)別，但大部分時(shí)間內(nèi)狀態(tài)是相同的。2.除了主觸頭、副觸頭和弧觸頭外，還有小容量的輔助觸頭，用于控制其它電路。,一、觸頭系統(tǒng),二、滅弧裝置,大多采用“滅弧柵”進(jìn)行滅弧。柵片為“人字形缺口”，使用時(shí)注意防潮。,作用：使觸頭

16、保持閉合或迅速斷開。 工作原理：當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，,閉和狀態(tài) 脫扣狀態(tài) 再扣狀態(tài),頂桿使四連桿剛性結(jié)構(gòu)破壞，脫扣。再扣時(shí)即可合閘。,作用：通過(guò)自由脫扣機(jī)構(gòu)使觸頭閉合或斷開。 分類：手柄式、連桿式、電磁式、電動(dòng)式。 原理：.合閘前：儲(chǔ)能，自由脫扣機(jī)構(gòu)在“再扣”位置； .合閘時(shí)：儲(chǔ)能彈簧釋放能量 。 目的：合閘時(shí)不讓主觸頭抖動(dòng)，否則主觸頭將熔粘。,具體電路,三、自由脫扣機(jī)構(gòu),圖11-5-2,結(jié)構(gòu)：,四、操作傳動(dòng)裝置,手動(dòng)操作：各種型號(hào)都有手動(dòng)操作。 基本形式：1.轉(zhuǎn)動(dòng)（DW系列）；2.上下扳動(dòng)（AH系列）。,1.DW-94； 2.DW-98； 3.AH型,1,2,3,其它操作：電磁：D

17、W-95/98；電動(dòng)：DW-94；電磁鐵直推：AH。,一般有：短路、過(guò)載、失壓、欠壓等保護(hù)，都通過(guò)自由脫扣器使開關(guān)跳閘。 過(guò)流脫扣器：實(shí)現(xiàn)短路、過(guò)載保護(hù)。有反時(shí)限、定時(shí)限、和瞬時(shí)等動(dòng)作特性。 反時(shí)限和定時(shí)限都需延時(shí)，有：機(jī)械式（鐘表機(jī)構(gòu)）、RC充放電回路等。,失壓脫扣器：由瞬時(shí)動(dòng)作的電壓繼電器組成，為避免誤動(dòng)作，也可延時(shí)（13s）。 分勵(lì)脫扣器：用于遠(yuǎn)距離控制自動(dòng)開關(guān)跳開。有些空氣斷路器還具有其它保護(hù)功能，如：漏電、逆功率等。,第五節(jié)要點(diǎn)：組成（五部分）；各部分（具體組成、功能和原理）。,五、保護(hù)元件,11-6.發(fā)電機(jī)的保護(hù),本節(jié)主要內(nèi)容主要是： 1.了解船舶發(fā)電機(jī)保護(hù)的目的； 2.

18、知道發(fā)電機(jī)保護(hù)的種類； 3.掌握具體保護(hù)的要求。 保護(hù)目的：發(fā)電機(jī)是重要設(shè)備，是船舶安全航行的保障。一般設(shè)有：外部短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、欠壓保護(hù)和逆功率保護(hù)。,短路的原因：.維護(hù)保養(yǎng)不周；.絕緣老化；.機(jī)械損傷；.誤操作等。 保護(hù)原則： 有總體和具體之分。 .總體：“既要保護(hù)發(fā)電機(jī)，又要保證供電” ； .具體：“時(shí)間原則”和“電流原則”相結(jié)合。 措施： 由過(guò)流脫扣器或綜合保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)。 .小電流，延時(shí)； 遠(yuǎn)端短路保護(hù)，避免大面積停電。小電流是比近端短路小的短路電流，不是過(guò)載電流。為了區(qū)分過(guò)載還是遠(yuǎn)端短路，所以要延時(shí)。 .大電流，瞬時(shí)； 近端短路保護(hù)，發(fā)電機(jī)應(yīng)立即跳閘（因?yàn)橐呀?jīng)沒有

19、其它保護(hù)）。 整定值：.小電流：25倍的額定電流，0.20.6s。 .大電流：5 10倍的額定電流，瞬時(shí)動(dòng)作。,一、外部短路保護(hù),二、過(guò)載保護(hù),定義：發(fā)電機(jī)輸出功率或電流超過(guò)其額定值。 保護(hù)原則：保護(hù)發(fā)電機(jī)不受損壞，盡量不中斷供電，且應(yīng)避開短暫過(guò)載。 措施： 由空氣斷路器的“過(guò)電流脫扣器”或“熱脫扣器”等動(dòng)作跳閘，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 自動(dòng)分級(jí)卸載裝置：（也屬過(guò)載保護(hù)）卸次要負(fù)載、延時(shí)動(dòng)作。 鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定： 無(wú)自動(dòng)分級(jí)卸載時(shí)：出現(xiàn)1.251.35倍額定電流后，延時(shí)1520s跳閘； 有自動(dòng)分級(jí)卸載時(shí)：出現(xiàn)1.5倍額定電流后，延時(shí)1020s跳閘。,危害： 不能正常工作，電動(dòng)機(jī)過(guò)電流。

20、 保護(hù)： 已經(jīng)并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)：脫開；未并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)：不能并網(wǎng)。 措施（保護(hù)元件）：空氣斷路器的失壓脫扣器或綜合保護(hù)裝置中的晶體管低壓繼電器。 鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定： 分段不同。 電壓為額定值的70% 80%時(shí)：延時(shí)1.5 3s動(dòng)作； 電壓為額定值的40% 70%時(shí)：瞬時(shí)動(dòng)作。,三、欠壓保護(hù),四、逆功率保護(hù),逆功率原因：主要是操作不當(dāng)。危害：增加電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，可能損壞原動(dòng)機(jī)（發(fā)電機(jī)變成電動(dòng)機(jī)）。 保護(hù)要求： 整定值：逆功率大小為額定功率的5%15%，延時(shí)110s動(dòng)作。 措施（保護(hù)元件）： 通常采用“逆功率繼電器”作為保護(hù)元件。 逆功率繼電器： 反映有功功率大小和方向。 類型：感應(yīng)式、整

21、流式等。,感應(yīng)式原理圖,整流式裝置原理圖(參照P.141圖9-5-3) 起貨機(jī)負(fù)載繼電器檢測(cè)有功電流。,第六節(jié)要點(diǎn)：保護(hù)種類；保護(hù)原則；具體實(shí)現(xiàn)措施。,電壓和電流相量疊加,感應(yīng)式接線圖,逆功率保護(hù)線路,11-7.發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行條件與分析,本節(jié)主要內(nèi)容主要是： 分析并聯(lián)運(yùn)行條件不滿足時(shí)，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象以及將造成的影響。從而作為實(shí)際操作同步發(fā)電機(jī)并車的指導(dǎo)依據(jù)。,條件：.相序；.電壓；.頻率；.相位相同。 要求：相序絕對(duì)必須滿足，其它條件允許有小差別。航行期間一般相序能夠自動(dòng)滿足，其它則須調(diào)控。 并聯(lián)條件不滿足的分析 相序不同：并聯(lián)時(shí)至少兩相短路。 電壓不等：會(huì)引起無(wú)功環(huán)流，此環(huán)流可使電

22、壓相等（通過(guò)電樞反應(yīng)）。 頻率不等：會(huì)引起有功環(huán)流，此環(huán)流可使頻率相等。但可能引起過(guò)載或逆功率。 相位不等：會(huì)引起有功環(huán)流，此環(huán)流可使相位相等。頻率和相位不等都會(huì)造成有功環(huán)流（通過(guò)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)相等）。,第七節(jié)要點(diǎn)：并聯(lián)運(yùn)行四條件實(shí)際要求，不滿足的結(jié)果，調(diào)節(jié)方法。,并聯(lián)條件分析,,電壓不相等時(shí)的等效電路圖,相位不一致時(shí)的等效電路圖,11-8.手動(dòng)并車整步原理與方法,準(zhǔn)同步并車：在滿足并車條件下合閘稱為準(zhǔn)同步并車（由自動(dòng)裝置完成準(zhǔn)同步并車則稱為自動(dòng)準(zhǔn)同步并車）。 并車操作：一般只調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速滿足頻差和相位要求，電壓條件由自動(dòng)調(diào)壓裝置完成。 整步過(guò)程：調(diào)整待并機(jī)的頻率，使其滿足頻差和相位條件的操作過(guò)

23、程。 手動(dòng)準(zhǔn)同步并車方法：“燈光法”和“同步表法”。 燈光法：又分“燈光明暗法”和“燈光旋轉(zhuǎn)法”。是據(jù)指示燈亮、暗變化情況進(jìn)行并車操作的方法。,一、燈光法,燈光明暗法：,接線：如圖11-8-1（a）。 原理：從相量圖可知，相位條件滿足時(shí)，指示燈兩端電壓為零，即熄滅。,特點(diǎn)：3個(gè)燈同時(shí)亮、滅；亮滅周期反映頻差大小，但不反映頻差方向。 3個(gè)燈都是同名相燈。,原理：從相量圖可知，相位條件滿足時(shí)，同名相燈兩端電壓為零，即熄滅。,接線：如圖11-8-2(a)。 1個(gè)“同名相燈”，2個(gè)異“名相燈”。 特點(diǎn)：3個(gè)燈輪流亮和滅。亮滅周期反映頻差大小，亮滅順序反映頻差方向。,燈光旋轉(zhuǎn)法,接線與操作：接

24、線如圖11-8-4，接通同步表，調(diào)節(jié)待并機(jī)油門，使指針朝“快”的方向以35s轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，在“11點(diǎn)”處合閘。 注意：短時(shí)工作制(15分鐘)。,同步表：指針位置反映相位差，指針轉(zhuǎn)動(dòng)快慢和轉(zhuǎn)向反映待并機(jī)與電網(wǎng)的頻差大小和方向。,同步表外觀,二、同步表法,粗同步：并車條件適當(dāng)放寬。 原理：并車時(shí)先通過(guò)三相空心電抗器連接，經(jīng)過(guò)延時(shí)（拉入同步），然后再合閘。 注意：電抗器X是短時(shí)制。,第八節(jié)要點(diǎn)：準(zhǔn)同步并車方法，原理；粗同步原理，（短時(shí)制元件）。,四、電抗器粗同步并車原理,11-9.自動(dòng)準(zhǔn)同步并車原理,本節(jié)主要內(nèi)容有兩部分： 1.自動(dòng)準(zhǔn)同步并車原理 2.自動(dòng)整步器 主要是學(xué)習(xí)自動(dòng)并車裝置的組成

25、原理和各個(gè)部分的作用。,作用：代替人工并車操作又稱自動(dòng)整步器。是船舶電站自動(dòng)化裝置一部分。 基本功能：1.檢測(cè)待并機(jī)和電網(wǎng)之間頻差大小和符號(hào)（即方向），并向待并機(jī)發(fā)出相應(yīng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號(hào)；2.檢測(cè)頻差、相位差和電壓差，滿足合閘條件時(shí)發(fā)出合閘指令。,一、自動(dòng)準(zhǔn)同步并車原理,頻差電壓信號(hào)的獲得,頻差電壓：待并機(jī)和電網(wǎng)電壓的差值電壓的包絡(luò)線，是脈動(dòng)正弦波，為了得到線性關(guān)系，可變換成三角波。 作用：用來(lái)判斷頻差大小和相位差為零的時(shí)刻。,獲得：將電網(wǎng)電壓和待并機(jī)電壓相減，得到幅值大小隨時(shí)間變化信號(hào)，幅值的包絡(luò)線是正弦波，可經(jīng)濾波獲得包絡(luò)線，再全波整流，得到頻差電壓信號(hào)Us。,發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的頻差減小，Us

26、的周期變長(zhǎng)。發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的相位差為零時(shí)，Us信號(hào)正好為零。,由于正弦波Us幅值大小與相位差不成線性關(guān)系，且幅值受電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)電壓變化影響，因此可將正弦波變成三角波。 用觸發(fā)器獲得電網(wǎng)與待并發(fā)電機(jī)頻差電壓的矩形波，再通過(guò)積分電路獲得三角波。,頻差電壓的說(shuō)明,注意：書P.183，圖11-9-2應(yīng)改為正弦波,二、自動(dòng)整步器,組成： 兩部分：.檢測(cè)、調(diào)整（測(cè)控）部分；.合閘操作部分。 圖11-9-4是船上的實(shí)際裝置。 功能：根據(jù)頻差信號(hào)的大小和方向，通過(guò)伺服電機(jī)使待并機(jī)增減速。,待并發(fā)電機(jī)組起動(dòng)完成后，當(dāng)EIH-215接到并車指令時(shí)，首先向EIH-212發(fā)出整步控制信號(hào)，由EIH-212向EIH-2

27、21和EIH-222發(fā)出工作指令，EIH-222檢測(cè)頻差的大小和符號(hào)（方向），向EIH-212發(fā)出使待并發(fā)電機(jī)組加速或減速信號(hào)，并由EIH-212控制待并發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器馬達(dá)執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。 EIH-221也是對(duì)電網(wǎng)和待并發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，并判斷合閘的時(shí)刻。當(dāng)滿足合閘條件時(shí)刻到來(lái)時(shí)向EIH-215發(fā)出信號(hào)，使主開關(guān)合閘。 如果頻差太大，EIH-212自動(dòng)向EIH-215發(fā)出禁止合閘信號(hào)；如果頻差太小，則通過(guò)EIH-212發(fā)出“呆滯擾動(dòng)”信號(hào)（加速），增大頻差，使合閘條件能夠較快到來(lái)。,第九節(jié)要點(diǎn)：系統(tǒng)的組成原理；工作過(guò)程。,自動(dòng)整步器的原理,11-10.船舶應(yīng)急發(fā)電機(jī)組,本節(jié)主要內(nèi)容有三部分

28、： 1.應(yīng)急電源 2.應(yīng)急發(fā)電機(jī)組 3.應(yīng)急發(fā)電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)控制裝置 主要掌握船舶應(yīng)急電源的設(shè)置情況，了解應(yīng)急發(fā)電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)控制的過(guò)程。,規(guī)定：1000總噸及以上貨船應(yīng)設(shè)應(yīng)急電源。,種類：船舶應(yīng)急電源可采用應(yīng)急發(fā)電機(jī)（大應(yīng)急）和蓄電池組（小應(yīng)急），或者兩者都采用。,小應(yīng)急電源（下一節(jié)介紹）：應(yīng)連續(xù)供電30min。,應(yīng)急發(fā)電機(jī)又稱為：大應(yīng)急電源。 要求：一般采用柴油或汽油發(fā)電機(jī)組。確保在應(yīng)急狀態(tài)下能迅速投入運(yùn)行。原動(dòng)機(jī)應(yīng)有獨(dú)立性和機(jī)動(dòng)性。 位置：防撞艙后、艙壁甲板以上、機(jī)艙以外。,一、應(yīng)急電源,二、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組,ZK-135型線路,功能：主電網(wǎng)失電后經(jīng)延時(shí)確認(rèn)，自動(dòng)進(jìn)入起動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的

29、程序。 起動(dòng)失敗有3次重復(fù)起動(dòng)的功能。 起動(dòng)成功自動(dòng)投入工作并進(jìn)入自動(dòng)監(jiān)控。,ZK-135線路：ZK-135是實(shí)船線路之一，屬于繼電接觸器控制系統(tǒng)。目前，已有各種各樣的PLC、單片機(jī)控制系統(tǒng)在船上應(yīng)用，起動(dòng)程序基本一樣，功能一般更多。 起動(dòng)過(guò)程分析：起動(dòng)準(zhǔn)備、加速過(guò)程、起動(dòng)失敗、正常運(yùn)行。,總要求：主電網(wǎng)失電后自動(dòng)起動(dòng)，并自動(dòng)合閘向應(yīng)急電網(wǎng)（設(shè)備）供電，而一旦主電網(wǎng)恢復(fù)供電，則應(yīng)急發(fā)電機(jī)立即自動(dòng)停止工作。,線路元件,線路圖,三、應(yīng)急發(fā)電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)控制裝置,YD：控制油門桿位置的執(zhí)行電機(jī)，通過(guò)蝸輪蝸桿帶動(dòng)一組凸輪KZ，控制A、B、C、D四觸頭的閉合與斷開。 SDJ：速度繼電器，n250

30、 r/min 常閉觸點(diǎn)斷開；n600 r/min 常開觸點(diǎn)閉合。 WJ：檢測(cè)冷卻水溫，正常：常開斷開，高溫：常開閉合。 YJ：檢測(cè)油壓，低壓：常閉閉合，高壓：常閉斷開。 開關(guān)： NK1：消聲開關(guān)；NK2：效用試驗(yàn)開關(guān)。 時(shí)間繼電器：SJ1：主電網(wǎng)失電到本裝置投入工作延時(shí) ；SJ2：三次起動(dòng)失敗后報(bào)警時(shí)間和油門桿復(fù)位延時(shí) ；SJ3：三次起動(dòng)失敗后斷開起動(dòng)環(huán)節(jié)、接通報(bào)警電路時(shí)間，大于三次連續(xù)起動(dòng)時(shí)間；SJ4：兩次起動(dòng)時(shí)間間隔；SJ5：每次起動(dòng)運(yùn)行時(shí)間 。 中間繼電器：J1：起動(dòng)程序控制；J2：YD正轉(zhuǎn)，拉大油門；J3：YD反轉(zhuǎn)，關(guān)小油門；J4：油門加速控制；J5：聲光報(bào)警控制；J6：起動(dòng)控

31、制；J7：YD勵(lì)磁和油門復(fù)位控制；J8：YD反轉(zhuǎn)油門復(fù)位時(shí)的勵(lì)磁控制。,線路圖,,線路中元件說(shuō)明,起動(dòng)準(zhǔn)備：ZK一般保持閉合，DWJ1SJ1J7凸輪組KZ的A通，J2YD正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)油門桿和KZ動(dòng)，到“低速（DS）”位置時(shí)，A斷開（同時(shí)B、C、D閉合）J2YD能耗制動(dòng)，油門桿在“低速”位，準(zhǔn)備起動(dòng)。 加速過(guò)程：SJ1SJ4J6QC接通起動(dòng)；4秒后SJ5 SJ4，J6QC停止起動(dòng)，同時(shí)SJ5準(zhǔn)備下一次起動(dòng)。 起動(dòng)失敗：SJ3J5報(bào)警 ，常閉斷，SJ5、J6、SJ4全部斷開。當(dāng)SJ2 J3 J8勵(lì)磁，同時(shí) YD反轉(zhuǎn)，柴油機(jī)停機(jī)。 正常運(yùn)行：SDJ接通J4，J5監(jiān)控油壓、水溫，同時(shí)斷開起動(dòng)控制回路。,

32、第十節(jié)要點(diǎn)：應(yīng)急電源的種類；應(yīng)急發(fā)電機(jī)起動(dòng)控制系統(tǒng)的功能。,線路元件,,線路分析,,11-11.船舶蓄電池裝置,本節(jié)主要內(nèi)容有四部分： 1.酸性蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理 2.堿酸性蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理 3.蓄電池的容量 4.蓄電池的維護(hù)保養(yǎng) 主要掌握酸性和堿性蓄電池的特點(diǎn)、蓄電池的容量和維護(hù)保養(yǎng)。 蓄電池：可反復(fù)充電使用的電池，又稱為二次電池，電能機(jī)械能。 作用：低壓直流電源通信、助航、信號(hào)等設(shè)備；負(fù)責(zé)小應(yīng)急照明。,用途：起動(dòng)用、牽引車輛用、固定型、其他用等四個(gè)系列，便宜、民用廣。 結(jié)構(gòu)：主要有容器、極板、隔板等組成； 容器：作用：盛裝電解液和支持極板，具有防止酸液泄漏、耐腐蝕和堅(jiān)

33、固等特性。常用材料：玻璃槽、鉛襯槽、塑料槽、 硬橡膠槽，船上多使用后兩種。 極板：為鉛銻合金制成柵格式，柵格中壓入活性物質(zhì)（正極PbO2，負(fù)極Pb純鉛），且為增加容量，設(shè)置許多正負(fù)極板并分別并聯(lián)在一起接成兩組，構(gòu)成正負(fù)極。 隔板：作用：隔離正負(fù)極板。常用材料：橡膠、塑料或木板，其上開有大小適中的孔（作用：？）。,一、酸性蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理,電解液：27%37%稀硫酸溶液，比重為1.281.31。 注意： 電解液參與反應(yīng)，前后比重發(fā)生變化。 原理：鉛、二氧化鉛和硫酸化學(xué)反應(yīng)，儲(chǔ)存和釋放電能。 化學(xué)方程式： PbO22H2SO4PbPbSO42H2OPbSO4； （正） （負(fù)） （

34、正） （負(fù)） 判斷充放電狀態(tài)方法（兩個(gè)）：.測(cè)量電動(dòng)勢(shì)；.測(cè)量比重：比重d與電動(dòng)勢(shì)關(guān)系：E=0.84d。 充足電的標(biāo)志：電解液的相對(duì)比重為1.2751.31，單格電池的電壓為2.0V； 放完電的標(biāo)志：電解液的相對(duì)比重為1.131.18，單格電池的電壓為1.71.8V；,二、堿性蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理,特點(diǎn)：體小，機(jī)械強(qiáng)度高，電壓平穩(wěn)，壽命長(zhǎng)，易攜帶。 多軍用。 品種：CdNi、FeNi、ZnAg、CdAg等，船用：鎘鎳，鐵鎳。 結(jié)構(gòu)：由容器、極板和活性物質(zhì)構(gòu)成（外殼帶電）。 電解液：20%的氧化鉀水溶液或純氫氧化鈉溶液，比重為1.21.27。 注意： 電解液只起導(dǎo)電作用，不參與化

35、學(xué)反應(yīng)。 化學(xué)方程式：（充電前后電解液不變） Cd2KOH 2Ni(OH)3 Cd(OH)2 2KOH 2Ni(OH)2； （負(fù)） （正） （負(fù)） （正） 判別充電結(jié)果：只有測(cè)量電勢(shì)：1.25V；放完11.2V；充好1.41.8V。,容量：蓄電池儲(chǔ)存電能的能力，用充足電的蓄電池放電至規(guī)定終了電壓時(shí)所放出的能量來(lái)表示。 容量單位：安培.小時(shí)（Ah）。 容量大小Q=放電電流I放電時(shí)間t。 其中，電流為標(biāo)準(zhǔn)放電電流，即經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)放電時(shí)間使蓄電池放完電的電流。 標(biāo)準(zhǔn)放電時(shí)間 酸、堿性不同： 1.酸性：固定為10小時(shí)（在25C下）； 2.堿性：通常為8小時(shí)。 注意： 超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)放電電流則

36、蓄電池將： .容量大大減小；（影響蓄電池容量的因素：放電電流的大小、電解液的溫度、電解液的比重） .壽命嚴(yán)重受影響。,三、蓄電池的容量,四、蓄電池的充放電方法,充電的方法和種類： 充電的方法： 恒流充電法---充電過(guò)程中充電電流始終保持不變；（缺點(diǎn)體現(xiàn)在前期隨著蓄電池電壓的升高，充電電源的電壓就要跟著提高；后期電流仍然很大，電解水，不僅損失電能，也容易破壞極板） 恒壓充電法---充電過(guò)程中充電電壓始終保持不變； （缺點(diǎn)體現(xiàn)在前期充電電流大大超過(guò)正常充電電流，容易造成極板彎曲，活性物質(zhì)脫落；后期隨著電池電壓的升高，充電電流逐漸減小，極板深處的活性物質(zhì)得不到還原，降低容量。） 分段恒流充電

37、法---充電初期用較大電流充電至發(fā)出氣泡，電壓上升至2.4V，之后改用第二階段較小電流繼續(xù)充電。（充電方便，又可延長(zhǎng)電池使用壽命）,充電的種類： 初次充電 正常充電 均衡充電 過(guò)充電,四、蓄電池的維護(hù)保養(yǎng),酸性蓄電池的維護(hù)保養(yǎng)： 維護(hù)保養(yǎng)：9大內(nèi)容：.過(guò)充電，.電解液的補(bǔ)充，調(diào)整，.保持清潔，.每1520檢查電解液的高度，.按時(shí)過(guò)充，定期全容量放電，不常用，每月充、放一次，.充電時(shí)，溫度不超過(guò)額定值，.通風(fēng)，嚴(yán)禁煙火，.定期驗(yàn)儀表，用具，.每年化驗(yàn)一次電解液。 過(guò)充電的方法： 正常充電后再用10小時(shí)放電率的1/2或3/4小電流進(jìn)行反復(fù)充/停電1小時(shí)，直到剛一接通電源就發(fā)生強(qiáng)烈氣泡為止。

38、過(guò)充電的6種情況： 過(guò)放電、大電流放電超限、未及時(shí)充電、抽出極板檢查后、電解液有雜質(zhì)、極板硫化充電比重不易上升。,堿性維護(hù)保養(yǎng)有6大內(nèi)容： .充電前加水，用1015次后查液面高度； .50100次后換液，應(yīng)在放電狀態(tài)下更換，可用水清洗，及時(shí)加液； .在液中加少量氫氧化鋰可增容量； .保持透氣，防空氣進(jìn)入； .防正、負(fù)極直接短路； .1012次后過(guò)充電，正常充電電流充6小時(shí)后以一半的正常充電電流再充6小時(shí)。,第十一節(jié)要點(diǎn)：作用；結(jié)構(gòu)；容量；維護(hù)保養(yǎng)（含，判別充電結(jié)果）。,堿性蓄電池的維護(hù)保養(yǎng),11-12.船舶接用岸電裝置,本節(jié)主要內(nèi)容有兩部分： 1.相序指示器 2.逆序繼電器 主要

39、掌握船舶接岸電的要求，相序指示器和逆序繼電器的原理。 接岸電的要求：基本參數(shù)一致，相序正確且不缺相，船舶主發(fā)電機(jī)全部脫開不工作。,一、相序指示器,L1白色（或綠色）相序正確時(shí)亮。 L2紅色，相序正確時(shí)暗淡。 圖11-12-1，A相接電容，B相接L1，C相接L2。,電工學(xué)（秦曾煌P.163）證明，中點(diǎn)偏移到0，各相電壓為：UP。 當(dāng)RC=RB=XC時(shí)，相序一致時(shí)有：Uc0=0.4UP，UBO=1.94UP，即接B相的燈L1亮。從相量圖也可看出B相到新的中點(diǎn)0 電壓較高。,原理：三相不對(duì)稱，中性點(diǎn)偏移，燈兩端電壓變化。,原理：當(dāng)相序正確時(shí)，電壓濾過(guò)器中mn兩點(diǎn)電壓為0，岸電開關(guān)的失壓脫扣器不動(dòng)作

40、，相序錯(cuò)誤或缺相，則KA失電，最終使失壓脫扣器動(dòng)作跳開。,作用：逆序繼電器又稱為“負(fù)序繼電器”，作為一種保護(hù)裝置，當(dāng)岸電與船舶電網(wǎng)相序不一致時(shí)，禁止岸電開關(guān)合閘。同時(shí)還有缺相保護(hù)功能。 組成：由負(fù)序電壓濾過(guò)器與電壓繼電器組合而成。 負(fù)序電壓濾過(guò)器：檢測(cè)相序，發(fā)現(xiàn)負(fù)序，則不允許開關(guān)閉合。,負(fù)序,正序,圖11-12-2，原理圖,圖11-12-3,相量圖,第十二節(jié)要點(diǎn)：接岸電應(yīng)滿足的條件；檢測(cè)保護(hù)裝置的功能。,二、逆序繼電器,第十一章 各節(jié)要點(diǎn),各節(jié)要點(diǎn)： 第一節(jié)：電力系統(tǒng)組成（定義）；特點(diǎn)；基本參數(shù)（3個(gè)）。 第二節(jié)：選擇原則（容量、機(jī)組數(shù)）；計(jì)算方法（常見2種） 。 第三節(jié)：特點(diǎn)；類型（直、

41、交流）；變距槳系統(tǒng)（特點(diǎn)）；定距槳系統(tǒng)（恒頻方法） 。 第四節(jié)：配電板的種類、作用、組成與特點(diǎn) 。 第五節(jié)：組成（五部分）；各部分（具體組成、功能和原理） 。 第六節(jié)：保護(hù)的種類；保護(hù)原則；具體實(shí)現(xiàn)措施。 第七節(jié)：并聯(lián)運(yùn)行四條件實(shí)際要求，不滿足的結(jié)果，調(diào)節(jié)方法。 第八節(jié)：準(zhǔn)同步并車方法，原理；粗同步原理，（短時(shí)制元件） 。 第九節(jié)：系統(tǒng)的組成原理；工作過(guò)程。 第十節(jié)：應(yīng)急電源的種類；應(yīng)急發(fā)電機(jī)起動(dòng)控制系統(tǒng)的功能。 第十一節(jié)：作用；結(jié)構(gòu)；容量；維護(hù)保養(yǎng)（含，判別充電結(jié)果） 。 第十二節(jié)：接岸電應(yīng)滿足的條件；檢測(cè)保護(hù)裝置的功能。,第十一章的主要內(nèi)容,主要內(nèi)容：本章要點(diǎn)多、分布廣，是重點(diǎn)章。 側(cè)重掌握：組成、原理、原則、規(guī)定、方法和特點(diǎn)。 掌握電力系統(tǒng)組成與參數(shù)等概念，掌握電站容量確定概念； 掌握各配電板組成作用，空氣斷路器結(jié)構(gòu)原理，發(fā)電機(jī)保護(hù)規(guī)定，并車原理與方法等； 掌握應(yīng)急發(fā)電機(jī)啟動(dòng)；蓄電池維護(hù)管理 ； 知道接岸電應(yīng)滿足的條件，及相關(guān)保護(hù)裝置。,