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壹、前言：
艦艇之電力系統，為航行及戰鬥性時動力與裝備運用之重要設施，故一般要求上，其效率、安全性與可靠性需極高，新一代艦艇大量廣泛地運用電控技術及監視軟體，不僅供給艦上各項裝備之正常電力，於異常、應急或戰損情況下，可迅速簡化操作，並以最少人力執行電力系統供應及支援任務。
貳、PFG-3型艦電力監控系統的特色：
本型艦電力系統，主要特色為運用與目前民間科技同步的微電腦可程式化自動控制技術，建立中央監控系統。在正常狀況下，電力系統值更人員僅需一員，即能完成值更官交付命令，意即在中央控制室(輪控室)內獨立完成電機與各主配電板的監視外，並能由專用鍵盤下達指令，自動啟停電機與自動並聯及完成負載分配且分段供電程序，一氣呵成，達成正確與迅速的配電需求，減少人為操作的疏失。
電力系統正常供電情形下，系統發生不正常的警訊時，透過電腦監視畫面與警報器聲響，能即時反應，通知值更人員，依狀況採取適當措施，立刻處理，避免裝備的損壞或減少系統的損失，亦能記錄所有異常警報訊號，以供備查。
另因突發狀況所造成電力中斷，亦能適時自動啟動備用電機或緊急電機，在最短時間內恢復電力供應，能達到用最簡單的操作程序，減少不必要的疏失使供電不中斷，在異常斷電情形下，能在最短時間自動恢復供電。
參、PFG-3型艦電力與監控系統的組成：
一般艦艇電力系統的組成為主發電機、主配電板(盤)、系統匯流排、次級配電板(箱)等相關裝備，在本型艦上，則配置有專用微電腦控制器及相關監控用的電子裝置與感測器。由感測器蒐集主要相關數據(轉速,壓力,電壓,電流..等)，透過電子裝置的信號轉換，與傳送至輪控室電腦監控螢幕，使值更人員能掌握所有相關資訊、數據，並能下達指令，由控制器依指令完成所有配電程序與動作，並能記錄所有異常警示訊號，以利日後存查。
其主要組成裝備如下：
一、電力系統部份:
（一） 艦上日用電機:
計有三部750KW日用電機，（交流450伏、三相、60週、功因0.8）。#1電機位於前輔機艙，#2、#3電機位於後輔機艙內。日用電機啟停分別能在本地操作、輪控室遙控啟停或由輪控室電機操控台微電腦控制器控制啟停；另外如電力使用為構型模式，此時發生電力中斷或跳脫時，微電腦控制裝備會自動尋找可用或備便之電機，自動瞬間啟動、加速運轉及恢復艦艇供電。
（二） 艦上緊急電機:
計有一部300KW緊急發電機，（交流450伏、三相、60週、功因0.8）。其艙間位置為前緊急發電機艙。其功能為當發生異常電力中斷或跳脫時，由微電腦程式及繼電器提供訊息，如狀況為三部電機未備便（未能成立構型）情況下，將立即自動啟動，並供電至主要九大重要裝備電源，另依需求由人工供電至主要配電板F1或F2，如狀況為三部電機中任一部電機已備便（已成立構型）時，等待九十秒時間，如電力尚未恢復，才自動啟動、供電，充分發揮自動化功能。
（三） 主配電板:
二個主要配電板分別位於前配電板間（如圖一）與後配電板間。
２、F2配電板位於後配電板間，其功能與F1相似，具有本地操控警示操作面板,能控制及顯示頻率、電壓、電流等相關數據。主要能監控項目如下:
（四） 岸電系統:
在本型艦之前、後段均有岸電電纜接頭連接到主配電板F1或F2，泊港時依需求由前段或後段連接岸電使用，其電力供應及脫離，亦可由為電腦控制或人力操控，使岸上電力與艦上電力並聯、轉移，以保護裝備，不像一般船艦需全艦斷電後方能接上岸上電源，導致因突然斷電、送電造成電力突波破壞裝備。
（五） 緊急電纜:
在全艦適當部位配置有緊急動力電纜，能應付戰時與特殊狀況下使用，如部分次級配電板損壞，則由另一配電板使用緊急電纜接合，全艦任一配電板均可使用此供電系統，為使用時須注意安全，操作時須戴上絕緣手套，不得再有電情況下接上電纜及隨時注意電纜溫度、狀況及絕緣等。
（六）電機使用注意事項：
１、除進出港及直昇機落艦等重大負載之任務執行時，可使用二部發電機外，其餘均使用單部發電機供全艦。可避免發電機於低負載時積碳，造成發電機重大故障。（艦長以任務性質考量除外）
２、電機使用時，因負載並不固定，若負載升高時，值更人員得因當時之狀況，啟動另一部電機進行分段或執行負載管制（通知駕駛台值更官），若執行二部電機分段供電時，因某段負載過低時，值更人員將會建議駕駛台值更官是否換用單部電機（並告知負載情形）以避免積碳。
３、發電機為避免同時大修及岸電使用之原則，除特殊因素外，應於起航前二至三小時回收電纜完畢。落實艦用電機使用之管制。
二、監視控制系統部份:
在本型艦之電力監控系統與一般型艦相比，可算是功能完善且結構較為複雜的部份。其主要組成為：
（一）電機操控台（Ke）：
１、電機操控台（如圖二），是做為電機人員在執行各電力系統之監控時的人機介面。主要由60週與400週微電腦控制器及監視螢幕VDU（如圖三）所組成。 60週控制器及400週控制器各配置有專屬鍵盤供操作者輸入指令啟停電機或變更供電構型，由控制器計算及處理後輸出到CCC1與CCC2微電腦控制器，完成指令動作。
２、操控台之基本功能如下：
（１）60週電力系統監控：
可以執行之功能如日用發電機啟動、停機、緊急停機，發電機週率與電壓調整，於監視螢幕上，以警示器及儀表執行緊急監視執行正常功能監視；另可以執行QG、 QC、QT及QE等主要斷路器的斷開、閉合、並聯及重置等之監控、負載轉移、配電板的緊急控制、並於監視螢幕上以警示器、儀表及圖示面板，執行緊急監視。
（２）400週電力系統的監控：
400週電力系統鍵盤（如圖四）可以執行之功能如400週轉換器的啟動、停機及緊急停機， QH、QHT及QT等400HZ斷路器的斷開，閉合，並於監視螢幕上以警示器、儀表及圖示面板來執行緊急監視。
（３）次級配電板的監控：
用兩個監視畫面，執行並監視次級配電板
功能狀態。
（４）400週次級配電板的監視：
用一個監視畫面，執行並監視400週次級配電板功能狀態。
（５）消磁系統的監控：
用一個監視畫面，執行並監視消磁系統功能狀態。
（６）28VDC緊急電力系統之監控：
用一個監視畫面，執行並監視28VDC緊急電力系統功能狀態。
（７）燈光系統的監控：
用一個監視畫面，執行並監視四個主燈光配電板功能狀態。
（二）本地微電腦控制器CCC1、CCC2（如圖五）：
１、分別位於前、後配電板間，接受60週與400週控制器指令並執行，完成指定操作。其功能為介於電機操控台控制器與F1、F2配電板之間的指令執行與相關監控數據的傳送。舉凡電機電壓、週率調整，電力系統的轉換，電機並聯，負載分配與分段供電，皆能由操作者藉由專屬鍵盤輸入至操控台微電腦控制器，經計算處理後再由CCC1、CCC2輸出控制配電板作動完成。
２、電機操控台基本操作如下：
60週配電模式操作全功能模式部分，首先將遙控選擇鈕轉至構型模式，在按下構型選擇鍵（CONFIG）＋數字鍵（1—8）＋ENTER＋確認鍵（VALID），即可執行下列之構型供電，其構型的轉換程序均已設定於微電腦控制器中，確保作動正確與操控方便性：
（１） 構型1（1－3號電機分段供電）
（２） 構型2（1－2號電機分段供電）
（３） 構型3（2－3號電機分段供電）
（４） 構型4（1號電機單機供電）
（５） 構型5（2號電機單機供電）
（６） 構型6（3號電機單機供電）
（７） 構型7（後段岸電供全艦）
（８） 構型8（前段岸電供全艦）
另於個別模式部分，首先完成啟動前檢查，再將遙控選擇鈕（REMOTE CONTROL）轉至個別模式（INDIV），按下發電機（DA1－DA3）＋啟動（CLOSE／START）＋確認（VALID），發電機即啟動；此時按下發電機（DA1－DA3）＋設定（SET）＋電壓／週率（V／S）＋數字鍵（電壓450V／週率60.0）＋ENTER，即執行發電機電壓／週率之穩定；另按下（QG1－3）＋併聯（COUPL）＋確認（VALID），即可聯上電路；於單機供電時，選擇原供電之發電機（DA1－DA3）＋負載轉移（LOAD）＋數字鍵（100KW）＋ENTER，即執行負載之減少至100KW之動作，選擇原供電之發電機之斷路器（QG1－3）＋停止（OPEN／STOP）＋確認（VALID），即換成新加入之發電機供電。
其次於分段供電時，選擇啟動欲分段供電之發電機（DA1－DA3）後＋負載轉移（LOAD）＋數字鍵（視當時欲供應哪一段之負載值）＋ENTER＋確認（VALID），即執行發電機之負載分配，選擇匯排流斷路器（QT1－2、QT2－1、QC）＋停止（OPEN／STOP）＋確認（VALID），及執行分段供電。
四百週配電模式操作模式構型部分，乃將遙控選擇鈕（REMOTE CONTROL）轉至構型（FUNCTIONAL），按下CONFG 0－3鈕＋確認（VALID）兩次，即可執行：
（１）CONFG 0：四百週停機
（２）CONFG 1：1－2號四百週分段
（３）CONFG 2：1號四百週供全艦
（４）CONFG 3：2號四百週供全艦
另於個別模式部分，將遙控選擇鈕擺至個別（INDIV），按下發電機（H1、H2）+啟動（ ）+確認（VALID），啟動四百週電機，選擇斷路器（QH1/QH2、QHT1-2、QHT2-1、QH1-11、QH2-12、QT11/QT12）。
60週電力實例應用如后，由原來供電構型為#3電機供全艦使用(供電構型6)欲變更為#1電機供全艦(供電構型4)，操作者只需在電機操控台60週控制器鍵盤上，輸入config + 4 + valid等簡單按鍵指令，在valid確認鈕壓下時，即完成指令輸入，此時60週控制器立即計算與執行，由CCC1輸出啟動指令，啟動備便中的#1電機，自動設定週率、電壓後與#3電機並聯，並轉移負載，切斷#3電機斷路器(QG3)，待溫度下降後自動停止#3電機，此時完成供電構型轉換由構型6轉換為構型4。
由上述得知，微電腦控制器將複雜的電力系統轉換程序簡化為簡單三個按鍵即可完成，其中所有的控制操作均由微電腦控制器操控，達成供電構型的轉換，一方面減少人為操作的疏失，在另一方面能迅速地達成轉換供電構型的目的。
肆、PFG-3型艦電力系統操作：
本型艦電力系統操作模式除手動本地操控模式(local mode)外，可概分為二種，個別模式(individual mode)與功能模式(functional mode)。
其主要功能說明分述如下：
一、個別模式individual mode:
在個別模式操作時，輪控室電機值更人員從操控台直接操控電力系統各主要裝備如各電機之啟停與主配電板各斷路器接合與脫離。在本操作模式下，微電腦控制器僅作遠方遙控功能(remote control)之用；唯執行並聯與分配負載時，微電腦控制器發揮其自動功能，能完成並聯所需條件設定(電壓調整、頻率調定、相位調整)與負載分配設定 (電力計算、轉速微調等)。
二、功能模式function mode:
本型艦具備8種供電構型（已於前面文中敘述），正常情況下已符合各種需求，在各供電構型使用中可隨時依需求轉換供電構型。
在操作上亦極為簡易，僅需按下欲轉換的供電構型，再按下功能確認鍵(valid key)，微電腦控制器即能迅速、正確地啟停各主要裝備(電機、斷路器等)，設定所需數值(電壓、頻率、功率等)進行供電構型轉換。可避免在轉換過程人為疏忽造成電力中斷。
電力系統操作模式設定在功能模式下，具備電力自動恢復功能。當發生非預期電力中斷時，微電腦控制器能自動判斷，依電機備便情形，尋找最適當供電構型或啟動緊急電機，恢復供電，使電力中斷時間減至最低。
伍、操控台警示功能介紹：
警示器（如圖六）位於電機操控台垂直上方，共分為兩部份：115V/400HZ位於右半部，440V60HZ位於左半部。
電機操控台警示器的故障（Failure）與異常（Fault）信號分為紅色故障信號及黃色異常警告信號，共有32個警示器編號（如圖七），編號第1～8 為400週電源故障信號，第9～16為左舷配電系統故障信號，第17～20為三號發電機之故障信號，第21～24為二號發電機之故障信號，第25～28為一號發電機之故障信號，第29～32為右舷配電系統故障信號，其中的4、8、10、13、14、30為空白備用（可做為爾後系統擴充之用），各編號警示器內容及警報型式（如附表）：
一旦故障出現時，警報系統先發出音響警示值更人員，正常程序會先出現為黃色警示，此時監控系統自動掃描至故障系統或裝備監視畫面，值更人員視顯示畫面情資並依故障處理程序實施故障障排，如出現為紅色
警示，表示事態已趨緊急，電腦會先自動處置如保護斷路器跳脫、轉換
電力或緊急停機等措施，各項故障狀況的處理除依警報顯示迅速採取動作外，仍需依本型艦輪機故障處理手冊執行為原則。
伍、結語：
本型艦投入本軍服役已近十年光陰，屬本軍新一代艦主要兵力之一，擁有符合現代化電力技術與模組化設計，其特色為：集中式管理，操控容易，自動顯示故障記錄，可節省人力；各項參數（週率、相位、電位、電流等）精準監測及顯示，提供正常電力，具良好用電品質管理能力；電力自動轉換及分配，具負載管理及電力調度能力，可節省能源；即時顯示及處理警報，自動保護用電裝備，提供緊急轉換及備用電力，符合用電安全精神。電力自動化需專業人力執行操作及後勤能量進行保修維護，俾使裝備發揮最大效益，本軍新一代艦各項裝備已具基本操作及維修能力，然自動科技技術日新月異，戰爭仍以科技為先導，如何在既有基礎上，精益求精，培養高素質專業軍、士官及深化優質後勤能量，以維可持戰力，為當前重要一大課題。
【參考資料】
1.康定級艦中央電力控制裝備－EO DLU/I
2.康定級艦電力系統－EF DLU/I
3.康定級艦輪機故障處理程序。
4.輪機控制室電機操控台操作手冊－POM-VOL1.Q3
海軍中校 曾寶田
海軍官校正期七十五年班
現服務於海軍官校輪機組教官 |
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发表于 2011-5-21 23:50
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