船舶电力推进的应用研究
电力推进船舶综合平台系统研究
电力 推进 系 统 ，希 望 通 过 将 船 舶 日用 电力 系 统 和
推 进 电 力 系统 合 二 为一 ， 一 步提 高船 舶 的性 能 。 进
美国还在 ２ １世 纪 海 军 发 展 规 划 中 ， 明确 地 提 出船 舶全 电力 系 统 的研 究 主要 集 中在 发 电 、 电力 存 储 和 推 进 技 术 等 方 面 。 英 国海 军计 划 将 综 合 电力 技
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１ 船 舶 电力 推进 的发展
船 舶 电 力 推 进 的 应 用 历 史 悠 久 ， 早在 １ ０ ９８ 年 美 国芝 加 哥 市 就 建 造 了一 艘 采 用 ２ ５ ０马 力 直 ￣０ 流 电动 机 推 进 的“ 雷姆 斯 图尔 特 ” 防艇 ， １ １ 格 消 ９１ 年 建 造 的 “ 神 ” 是 第 一 艘 采 用 电力 推 进 的 军 海 号 舰 。 后 至 二 战 期 间 电力推 进 曾出现 一 段流 行 期 ， 其 但 船 舶 电力 推 进 的优 越 性 因受 各 种 设 备 制 造 技 术 的 限 制 未 能 得 到 充 分 发 挥 ，只 能 作 为 满 足 某 些 特
殊 需 求 而 被 采 用 ， 电力 推 进 在 整 个 船 舶 推 进 方 式
中所 占 的 比例 很 小 。
进入 ８ ０年 代 之 后 ， 舶 电力 推 进 的应 用 情 况 船 发 生 了根 本 性 变 化 。一 方 面 各 国对 军 舰 的作 战 能 力 、 客 货 轮 的舒 适 性 和 操 纵 性 等 的要 求 进 一 步 提 高 ，需 要 寻 找 能 够 满 足 要 求 的更 为适 用 的推 进 方
关键 词 ：船舶 自动化 电力推进
中图分 类号 ：Ｕ６ ４８ ＋ ６ ．２ ２
电力推进系统在船舶中的应用与研究
电力推进系统在船舶中的应用与研究摘要：本文对船舶电力推进系统进行介绍，分析了船舶电力推进系统的原理和特点，并针对船舶电力推进术介绍其发展现状。
关键词：船舶；电力推进；现状前言：电力推进系统已有上百年历史，受到各种因素的制约，发展缓慢。
到20世纪80年代起，供电系统、推进电机及信息技术的迅猛发展，使得电力推进装置打破了长期徘徊局面，电力推进系统得到大力的发展。
近年，在特种船及海工装备领域，我国电推技术的应用日益广泛，所配套的电力推进系统，以ABB、西门子等成套进口为主。
在电推船舶核心装置电力推进系统的研发配套领域，我国相关单位的自主研发刚刚起步，大型船舶的电推进装置，目前仍以成套进口为主。
尤其是在供电系统、配电系统、推进系统方面的集成设施及配套模块相对缺乏，行业标准化也未系统形成。
随着开发研究的逐步完善，电推船舶建造及应用会在未来发生变化，船舶推进及建造模式也将随之发生改变。
一、电力推进原理随着技术进步，提出了发展综合全电力推进系统（IPS）概念，将船舶的电力系统和推进系统组成一个整体，把动力机械能转化为电能，提供给推进设备和船上其它设备使用，使船舶日用供电和推进供电一体化，实现能源的综合利用和统管理习船舶综合全电力推进系统包括：发电、输电、配电、变电、推进、储能、监控和电力管理。
是现行船舶平台的电力和动力两大系统发展的综合：它不是电力推进加自动电站的简单组合，而是从概念到方案、组成、配置、技术等方面均发生重大变化，给未来的船舶带来一场革命电力推进船舶，主要指船舶的主推进系统是由电动机所带动的。
它利用发电机（一般为柴油机发电机组、燃气轮机发电机组或涡轮机发电机组）把其它形式的能量转变成电能，再通过电动机把电能转换成机械能，实现了能量的非机械方式传递。
典型电力推进系统船的系统原理框图如下：G—主发电机；EG—应急发电机；Q—主开关；MSB—主配电板；ESB—应急配电板；M—电动机；T—变压器；VFD-变频器 BT -----侧推 MT----主推进器二、电力推进系统的特点1.电力推进系统的优点（1）可靠性好：由于投入工作原动机可调，因此可保证各发电机组在最佳工作状态。
船舶电力推进系统
船舶电力推进系统船舶电力推进系统是现代船舶设计中的重要部分，它的作用是为船舶提供高效、可靠的动力，以满足船舶的各种需求。
本文将详细介绍船舶电力推进系统的构成、特点、应用场景及其发展趋势。
一、系统构成船舶电力推进系统主要由发电机、变压器、配电板、变频器、推进器等组成。
其中，发电机负责将机械能转化为电能，变压器则将发电机输出的电压和电流进行调节，配电板负责对电能进行分配和控制，变频器则将电源频率转换为推进器所需的频率，推进器则最终将电能转化为机械能，推动船舶前行。
二、系统特点船舶电力推进系统具有以下优点：1、能量利用率高：电力推进系统中的电动机能量转换效率高达90%以上，相比传统燃油发动机，能量利用率更高。
2、航行平稳：由于电力推进系统可以通过调节电动机的转速和转向来控制推进器，因此可以实现船舶的平稳航行，减少震动和噪音。
3、维护方便：电力推进系统的机械部件相对较少，因此维护相对简单，寿命也更长。
4、环保：由于电力推进系统使用的燃料是电力，因此不会产生废气和噪音，对环境更加友好。
三、应用场景电力推进系统在船舶中的应用非常广泛，尤其是在大型船舶、高速船和军舰中，电力推进系统的优势更加明显。
例如，在大型油轮中，电力推进系统可以更好地满足油轮的平稳航行和货物运输需求；在高速船中，电力推进系统可以实现更高的航速和更好的舒适性；在军舰中，电力推进系统可以提高舰船的隐蔽性和作战能力。
四、发展趋势随着科技的不断进步，船舶电力推进系统也在不断发展。
未来，电力推进系统将更加智能化、高效化和环保化。
具体来说，以下是一些发展趋势：1、智能控制：未来的电力推进系统将更加智能化，可以通过传感器和人工智能技术实现自动化控制和优化，提高系统的效率和可靠性。
2、高效能源：未来的电力推进系统将更加注重能源的高效利用，例如采用更高效的发电机和电动机，以及更先进的能量储存技术，以提高系统的能量利用率。
3、环保技术：未来的电力推进系统将更加注重环保，例如采用更环保的燃料电池或太阳能等可再生能源技术，以减少对环境的影响。
船舶推进系统电力电子电控
基于信号的故障诊断
通过对船舶推进系统各种信号进行采集、处理和 分析，提取故障特征并进行诊断，具有实时性和 灵敏性。
基于知识的故障诊断
利用专家系统、模糊逻辑等人工智能技术，对船 舶推进系统故障进行智能诊断，具有自学习和自 适应能力。
06 船舶推进系统安全管理 和法规要求
安全管理体系建设
01
建立完善的安全管理制 度和流程，明确各级职 责和权限。
02
设立安全管理机构，配 备专业安全管理人员。
03
定期开展安全风险评估 和隐患排查，制定并落 实整改措施。
04
建立安全奖惩机制，激 励员工积极参与安全管 理工作。
法规要求和标准解读
01
定义
船舶推进系统是船舶动力装置的 核心部分，负责将动力装置产生 的能量转化为船舶前进的推力。
功能
船舶推进系统的主要功能包括提 供船舶航行所需推力、控制船舶 航速和航向，以及实现船舶的倒 车、停泊等操作。
船舶推进方式分类
01
机械推进
通过机械传动装置将主机动力传递至螺旋桨，推动船舶前进。机械推进
具有结构简单、可靠性高等优点，但传动效率较低，且难以实现灵活控
包括船舶航速、加速度、推力等，反映推进 系统的动力输出能力。
可靠性指标
考虑推进系统的故障率、维修性等因素，评 估其可靠运行的能力。
经济性指标
如燃油消耗率、能效比等，衡量推进系统在 经济性方面的表现。
环保性指标
针对推进系统排放的废气、噪音等污染物， 制定相应的环保性评估指标。
仿真模拟与实验验证方法
仿真模拟方法
组织开展各类安全培训活动，提高员 工安全意识和技能水平。
船舶电力系统了解船舶电力系统的最新技术和应用案例
船舶电力系统了解船舶电力系统的最新技术和应用案例船舶电力系统：了解船舶电力系统的最新技术和应用案例船舶电力系统是指船舶上用于供电和驱动船舶各项设备的电力系统。
随着技术的不断进步和航行需求的增加，船舶电力系统也在不断更新和创新。
本文将介绍船舶电力系统的最新技术和应用案例，以便更好地了解其发展趋势和未来应用的可能性。
一、船舶电力系统的概述船舶电力系统主要包括发电、配电和用电三个环节。
发电环节通过柴油发电机、涡轮发电机或气体轮机等产生电能，并传输到配电系统。
配电系统将电能分配给各个用电设备，如推进器、船舶测控系统、通信系统、照明设备等。
船舶电力系统的设计要求是稳定可靠、高效节能、安全可控。
二、船舶电力系统的最新技术1. 直流微网技术直流微网技术将可再生能源、能量存储系统和传统发电系统相结合，形成具有自治性和互连性的微网。
船舶作为一个封闭的环境，适合采用直流微网技术，可以提高能源的利用效率，减少二氧化碳排放。
2. 高效配电系统传统的船舶配电系统采用交流电供电方式，存在能量传输损失和线缆过重的问题。
高效配电系统利用电力电子器件，将电能转换为直流电，并通过高压直流输电，降低线损和线缆重量。
3. 智能电网技术智能电网技术可以实现对船舶电力系统的运行状态进行监测和控制，优化能源调度和运行管理。
通过传感器和数据通信技术，实现对船舶各个设备的远程监控和故障诊断。
三、船舶电力系统的应用案例1. 混合动力船舶混合动力船舶将传统船舶动力系统与可再生能源设备相结合，实现节能减排。
以液化天然气（LNG）为主要燃料的混合动力船舶在减少碳排放和空气污染方面具有显著效果。
2. 电动推进系统电动推进系统将电能转换为推进力，比传统的机械推进系统更高效节能。
一些船舶采用电动推进系统，如电动小艇、电动巡航船等，减少了噪音和环境污染。
3. 船舶智能化控制系统船舶智能化控制系统通过传感器和自动控制技术，实现对船舶各个设备的智能控制和优化管理。
新能源在船舶上的应用现状及展望
新能源在船舶上的应用现状及展望随着全球化的不断深入，航运业作为国际贸易的重要支撑，其能源消耗和环境污染问题日益凸显。
传统燃油驱动的船舶排放大量温室气体和有害物质，对海洋生态和大气环境造成了严重破坏。
因此，探索和应用新能源在船舶上的使用成为了时代的呼唤和科技发展的必然趋势。
目前，新能源船舶主要采用电力推进系统，包括电池动力、燃料电池以及太阳能、风能等可再生能源技术。
这些技术如同初升的太阳，照亮了绿色航运的未来。
然而，新能源船舶的发展之路并非一帆风顺，它面临着成本高昂、续航能力有限、充电设施不足等诸多挑战。
这些问题如同巨大的冰山，阻挡着新能源船舶前进的步伐。
首先，成本问题是制约新能源船舶发展的关键因素。
与传统燃油船舶相比，新能源船舶的建造和维护成本更高。
电池动力船舶需要大量的高性能电池，而燃料电池则需要昂贵的氢气或甲醇作为燃料。
这些成本的增加使得新能源船舶在市场上难以与燃油船舶竞争。
其次，续航能力是衡量船舶性能的重要指标。
然而，目前新能源船舶的续航能力普遍较弱。
电池动力船舶的续航里程受到电池容量的限制，而燃料电池船舶则受到氢气储存和补给的难题困扰。
这限制了新能源船舶在长途航行中的应用。
再者，充电设施的不足也是制约新能源船舶发展的重要因素。
目前，全球范围内充电设施的建设相对滞后，特别是在海上航线上更是寥寥无几。
这使得新能源船舶在航行过程中难以及时充电或加注燃料，从而影响了其运营效率和便捷性。
然而，尽管面临诸多挑战，新能源船舶的发展前景依然广阔。
随着科技的不断进步和政策的支持，新能源船舶的性能将不断提升，成本也将逐渐降低。
例如，电池技术的突破将提高电池的能量密度和续航能力；而燃料电池的成本也有望随着规模化生产和技术进步而降低。
同时，政府和企业也在积极推动充电设施的建设和完善相关法规标准为新能源船舶的发展创造有利条件。
展望未来，我们可以期待一个更加绿色、高效和智能的航运时代的到来。
届时新能源船舶将如同翱翔的海鸥在广阔的海洋上自由驰骋为人类社会的可持续发展贡献自己的力量。
新能源在船舶上的应用研究现状及展望
新能源在船舶上的应用研究现状及展望如下：
一、现状：
1.电池动力推进系统：逐渐应用于船舶领域，具有能量密度高、自重轻、充电速度快等优
点。
某些地区已经成功试航了纯电池动力船舶，有效地减少了污染和噪音。
2.风能推进系统：一种利用风能驱动船舶的新型技术。
通过安装风力发电机和相应的控制
系统，将风能转化为电能，为船舶提供动力。
在一定风速下，风能推进系统能够显著降低船舶的碳排放，提高能源利用效率。
3.太阳能光伏系统：在船舶上安装太阳能光伏系统，可以利用太阳能为船舶提供电力，减
少对传统能源的依赖。
某些远洋船舶在船帆上安装了太阳能电池板，提高了能源利用效率。
二、展望：
1.技术发展：随着新能源技术的不断发展，未来可能会有更高效、更可靠的的新能源船舶
出现。
例如，氢燃料电池、氨燃料等新型燃料电池技术可能会成为未来船舶动力的主要选择。
2.政策支持：各国政府可能会出台更多支持新能源船舶发展的政策，如提供补贴、税收优
惠等，以鼓励企业研发和生产新能源船舶。
3.基础设施建设：随着新能源船舶的普及，相关的基础设施建设也会得到加强，如充电桩、
加氢站等，为新能源船舶的运营提供更多便利。
4.智能化发展：结合人工智能、大数据等技术，新能源船舶可能会实现更加智能化的运营
和管理，提高运行效率和安全性。
5.绿色航运：新能源船舶的发展将有助于推动绿色航运的实现，减少传统燃油消耗和污染
物排放，促进航运业的可持续发展。
船舶直流组网电力推进技术发展优势报告
船舶直流组网电力推进技术发展优势报告随着船舶行业的发展，船舶电力推进技术也不断得到了改进和优化。
其中，船舶直流组网电力推进技术是当前较为先进的一种技术。
本文主要介绍船舶直流组网电力推进技术的发展优势。
一、提高船舶效率采用船舶直流组网电力推进技术可以有效提高船舶的效率。
相比于传统的交流电系统，直流电系统具有更高的电能转化效率和更低的能量损耗。
在船舶的电力供应和储存方面，直流电池和充电器具有更高的充电效率和更长的电池寿命，从而使得船舶运行更加高效。
二、提升船舶的可靠性在传统的交流电系统中，一旦发生短路或电路故障，整个电力系统就可能会瘫痪。
而直流电系统则可以更加灵活地应对这些故障，因为故障发生后只会影响到一个或几个电池单元，而不会影响到整个电力系统。
这种特性可以提高船舶的可靠性和安全性，从而降低船舶的维修成本和运营风险。
三、降低船舶的碳排放船舶是主要的碳排放来源之一。
采用船舶直流组网电力推进技术可以减少碳排放，因为直流电池和充电器所需的电源可以来自可再生能源，例如太阳能和风能。
此外，使用直流电推进系统可以减少能源的浪费，从而降低船舶的碳排放。
四、支持智能化船舶随着智能化技术的快速发展，越来越多的船舶需要智能化技术的支持。
船舶直流组网电力推进技术可以为智能化船舶提供更好的平台，因为它可以与各种智能化方案集成，如远程监控、自主导航、自动调节和自适应控制等。
这些功能帮助船舶更好地适应未来的智能化趋势，提高生产效率并减少人为干扰。
综上所述，船舶直流组网电力推进技术具有很多优势，在提高船舶效率、提升可靠性、降低碳排放、支持智能化船舶等方面都有显着表现。
这种技术的进步将使船舶更加清洁、高效和安全。
船舶直流组网电力推进技术的发展不仅在理论计算和实验室观测方面有所突破，在实际应用中也取得了不俗表现。
以下将选取相关数据进行分析。
一、直流电系统的效率比交流电系统高5-10%直流电系统具有更高的电能转化效率和更低的能量损耗，这也是船舶直流组网电力推进技术优势之一。
船舶电力推进系统的应用
地球表面的71%被水覆盖
18
钻井平台
英国的海洋钻井平台
钻井平台
英国的海洋钻井平台
钻井平台
• 据统计，全球海洋石油蕴藏量约1000亿吨，其中已探明储 量的为380亿吨。 • 数年前，发现丰富的浅水区域的油气资源是可以开发利用， 通过固定的钻井平台和生产装置开采得到。在北海、墨西 哥湾以及巴西还有一些其他地方，新发现的油气资源都在 深水海域，不太容易开采。这些油气田需要较经济型的方 法来开采才能得到可以接受的经济效益和利润。
动机
• 废气(COX,NOX,SOX）排放方面的限制和惩罚导致了新建的海湾和海峡 渡轮纷纷采用电力推进系统。 • 对于经常穿梭横渡及停靠码头的渡轮来说，采用吊舱推进器可以获得良 好的机动性，极大降低油耗。
功率范围
• 推进功率根据船的大小而不同，从小渡轮的几个MW到大的班轮的3040MW。 • 生活负载也是整个装机容量中一个很大的部分，比如一个大的班轮典 型的生活负载达到10-15MW。
船舶电力推进系统
The Application of Marine Electric Propulsion System (MEPS) 第二讲 应用
第二讲要点
• 1、了解电力推进系统在游轮和渡轮中的应用； • 2、了解电力推进系统在油气探测和开采船舶中的应用； • 3、了解电力推进系统在现场支持船舶和海上作业船舶中 的应用； • 4、了解电力推进系统在挖泥船和海上工程建设船舶中的 应用； • 5、了解电力推进系统在游艇和娱乐船的应用； • 6、了解电力推进系统在破冰船和冰区航行船舶的应用； • 7、了解电力推进系统在军舰中的应用； • 8、了解电力推进系统在调查船中的应用； • 9、了解发展趋势和新的应用
动机
全电动船舶电力系统的研究与实践
全电动船舶电力系统的研究与实践一、引言全电动船舶是指采用电力传动方式来驱动船舶，这种船舶的动力系统主要由电力系统、电动机、电控系统以及电池组成。
相较于传统船舶，全电动船舶的最大优点便在于零排放、低噪音、节能环保等诸多方面，因此受到了越来越广泛的关注和应用。
而电力系统则是全电动船舶中最核心的组成部分，其稳定性、安全性及效率等方面的研究和实践，将直接关系到全电动船舶的运行效果和发展前景。
本文将围绕着全电动船舶电力系统展开阐述，分别从电力系统的构成、电动机的选择、电池管理系统的优化等方面进行详细阐述，以提供全电动船舶电力系统的研究和实践的有益参考。
二、电力系统的构成电力系统是全电动船舶中最核心的部分，其构成包括电源、配电系统、电控系统和传动系统四个子系统。
（一）电源电源是电力系统的供电来源，对全电动船舶来说，最理想的电源便是太阳能。
采用太阳能光伏板作为电源无须燃料消耗，且低噪音、零排放……然而实际情况下，太阳能光伏板的功率较小、成本较高、稳定性也难以保证，因此在实际应用中电源一般采用锂离子电池和氢燃料电池等技术。
（二）配电系统配电系统主要包括了主开关柜、动力配电柜、信号配电柜、紧急电源柜等部分。
在选择配电系统时需要考虑到诸多因素，如：电流负载、防潮防护、筏逃生、机舱排水、避免插头松动等问题。
（三）电控系统电控系统是全电动船舶中最为重要的一环。
它用于控制电动机的运行，确保系统充电和放电能量在适当的范围内，并监测电池状态、判断系统异常等。
常见的电控系统有单片机控制系统和DSP控制系统。
（四）传动系统传动系统主要是负责电动机将电能转化为机械动能的部分。
常见的传动系统有单台电机驱动、多台电机驱动、电动联轴器驱动等，并可适应不同的推进装置，如单螺旋桨、双螺旋桨、艏推进等不同的安装情况。
三、电动机的选择电动机是全电动船舶中最为重要的动力部分，其性能直接关系到全船的运行效率和安全性。
而在选择电动机时，则还需考虑到功率、效率、体积、重量、运行模式等因素。
船舶综合电力推进技术研究及展望
船舶综合电力推进技术研究及展望关键词：船舶；综合电力；推进技术；展望引言当前是一个科技创新时代，我国船舶制造生产行业建设发展要与时俱进，跟上时代前进的脚步。
在全球范围内，一些发达国家早已将综合电力推进系统应用在舰船中进行服役，而电力推进也从小范围应用发展到众多商业船舶应用领域。
针对于此，我国船舶生产制造商必须加强对该项技术的创新研究应用工作，促使能够结合不同类型船舶的动力运行要求，优化设计出电力推进系统，充分发挥出它们的价值作用，全面提升船舶在运行中的机动性与安全可靠性。
1船舶电力推进系统的技术特点船舶电力推进通常包括直流推进和交流推进两大类。
目前世界上有3种主流的电力推进系统，分别是轴系推进系统、全方位推进系统与吊舱推进系统。
（1）在轴系推进系统中，通常由变速电机驱动螺旋桨，而变速电机与螺旋桨轴之间可采用直接连接方式或通过齿轮装置将电机与螺旋桨轴相连。
（2）全方位推进系统则可实现自由转动，并能产生任何方向的推力，其推力可以通过定速可调螺距螺旋桨或变速定距桨进行控制。
全方位推进系统内部的电机通常包括两类：卧式电机+Z型齿轮传动、立式电动机+L型齿轮传动。
而全方位推进系统通常无法反向转动以产生推力。
（3）吊舱式推进系统可以自由转动并产生任何方向的推力。
该推进系统将电机与螺旋桨集成在一个封闭的吊舱装置中，定距螺旋桨直接配装于电机轴上。
吊舱推进系统的传动效率高于全方位推进系统的传动效率，且其机械结构相对简单。
吊舱式推进系统既能采用推式吊舱，又能采用拉式吊舱。
2船舶综合电力推进技术研究2.1舵桨推进采用变频推进电机，实现动力高效传输电力推进渡船的舵桨与推进电机经过花键直连，取代了常规推进柴油机与舵桨之间过长的传动轴，节省了很大空间，减小传动轴的振动。
变频推进电动机的控制采用闭环变频调速方法。
变频调速操作是根据渡船控制台手柄指令给定值的变化，即舵桨转速的变化，改变变频器输出的频率，并配合调整电压以获得合理的电动机运行条件。
全电力推进船舶推进控制技术研究
关键 词 ： 舶 、 船 工 程 ； 电 力推 进 ； 进控 制 ； 舵 控 制 ； 率 限 制 ； 块 化 船 舰 全 推 转 功 模
中 图分 类 号 ： ６ ４ ３ Ｕ６ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｒｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｕｌｉ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｌＥｌｃ ｒｃ Ｐｒ ｐ ｌｉ ｎ Ｓ ｉ ａ ｃ ｎ Ｐｒ ｐ ｓｏ ｎ ｒ ｌＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｒ Ａｌ ｅ ｔ ｉ ｏ ｕ ｓｏ ｈ ｐ
设 计 了一 种 全 电 『推 进 船 舶 推进 控 制系 统 。 根 据 全 电 力推 进 船 舶 的 特 性 ， 推 进 控 制 、 舵 控 制 进 行 了深 入 研 究 ， 了 对 转
特 别 是 鉴 于 电 力推 进 船 舶 其 推 进 系统 的动 力 是 由船 舶 电 网 直接 供 给 的 ， 因此 重 点 分 析 了 如 何保 证 在 推 进 负 荷 突 变 时 船 舶 电 网供 电的 安 全 与 稳 定 ， 给 出 了 有效 的解 决 方 法 。 此 外 ， 统 还 进 行 ｒ 块 化 设 计 以提 高 其 可 靠 性 、 成 并 系 模 集
Ｚ ＮＧ Ｙ ａ —ｈ ｎ ， ＦＥＮＧ Ｎｉｇ ＨＥ ｕ ｎ ｚ ａ ｇ ｎ ， Ｌ ｉｌ ｇ １Ｈａ—ｉ ａｎ
（ ．Ｓ ａ ｇａ ｈｐａ ｄｓ ｉｐｎ ｅｅ ｒｈ Ｉｓｉ ｔ ，Ｓ ａ ｇａ ０ １ ５ ｈｎ ； １ ｈ ｈ ｈ ｉｓｉ ｎ ｈｐ ｉｇＲ ｓａｃ ｎｔｕｅ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ３ ，Ｃ ｉａ ｔ ２
全 电力推进 船 舶推 进控 制技 术研 究
郑元 璋 ’ 冯 宁’ 李 海量 ， ，
（ ． 海船 舶运输科 学研究 所 ， １上 上海 ２０ ３ ； ． 海海事 大学 ， ０ １５ ２ ．进 船 舶 是 当今 国 际 造船 业 发 展 的 一 个 热 点 ， 全 而迄 今 为 止 国 内 尚 无 此 类 船 舶 的 推 进 控 制 产 品 ， 此 为
舰船电力推进文献综述
舰船电力推进文献综述摘要：本文简要介绍了舰船电力推进的历史，以及国内外发展的现状，电力推进在民用和军用中的发展，最后介绍吊舱式推进器的应用以及优缺点。
关键词：电力推进，吊舱式推进器1引言：起源于19世纪前期的电力推进, 作为舰船推进技术的一个重要分支, 伴随着电力电子和变频调速理论、技术的重大突破, 自20世纪80年代起进入了快速发展阶段。
一般来说, 电力推进是指由舰船自带原动机组(电池、汽轮发电机、柴油发电机、燃气轮机发电机等)产生电能, 再由推进电动机将电能转换为机械能驱动螺旋桨(推进器) 实现舰船机动的一种推进方式。
电力推进从功能上可分为2类: 一是混合电力推进, 即在以大功率机械直接推进为主的动力系统中加入小功率电力推进, 以满足舰船低速巡航时的经济性和低噪声需求; 二是全电力推进, 即在舰船运行的全速范围内完全由电动机驱动螺旋桨(推进器)。
2电力推进的优缺点与传统推进方式相比, 电力推进系统的优越性主要体现在以下几个方面:( 1)减少了燃油消耗和维护费用, 船舶的全寿命费用相应大幅度降低, 而且在船舶负荷变化较大时效果更加显著。
如动力定位船的控位/机动操纵时间通常很长, 基本和行驶操作时间相当, 这类船舶使用电力推进系统可以大量减少燃油消耗和维护费用;( 2)不易受到单个故障的影响, 并且可以对原动机(柴油机或燃气轮机)的负荷进行优化;( 3)为电力推进系统提供电力的高中速柴油机, 其重量小于作为主机的低速机, 设备体积小, 占用的船体空间更少, 从而增加了船舶的有效载荷, 为舰船的总体布置和设计提供了更多的空间;( 4)通过电缆供电, 系统可以不与原动机布置在一起, 因此电力推进系统的位置选择具有较大的灵活性;( 5)动态性能好, 使船舶具有良好的灵活性, 大幅提高了舰船的机动性能;( 6)调速范围宽广, 可以保证船舶在不同工况下的各种船速。
电力推进系统与常规推进装置相比也有其不足之处:( 1)电力推进系统的价格较传统推进装置更为昂贵, 因而船舶建造的初投资将会增加;( 2)在原动机与螺旋桨之间增加的电器设备,如发电机、变压器、变频器和电动机等, 加大了船舶满载时的传输损耗;( 3)大量采用电气设备可能引起一些危害, 如火灾和电网的谐波干扰等;( 4)由于船舶安装了多种新型设备, 需要制定不同的运行、人员配备及维护策略, 对于操作人员和维护人员具有更高的要求。
小型船舶电力推进改造项目研发主要内容及创新点
小型船舶电力推进改造项目研发主要内容及创新点随着我国海洋事业的蓬勃发展，小型船舶在海洋工程、渔业、水上运输等领域发挥着重要作用。
传统的柴油机推动方式在小型船舶上存在着诸多问题，包括噪音大、污染严重、维护成本高等。
针对这些问题，我国航海领域的科研单位积极探索新的动力推进方式，以实现小型船舶的节能、环保、安全等目标。
电力推进技术被认为是一种可行的替代方案，因其具有环保、噪音低、易维护等优点。
本文将介绍小型船舶电力推进改造项目的研发主要内容及创新点。
一、研发对象小型船舶电力推进改造项目主要针对渔船、游艇、水上观光船等小型水面船舶。
这些船舶一般使用柴油机作为动力来源，推进方式传统且存在许多弊端。
通过电力推进改造，可以有效解决这些问题，提升小型船舶的性能和环保性。
二、技术路线1. 电动机选型在进行电力推进改造时，首先需要选用高效、可靠的电动机。
针对不同类型的小型船舶，需要选择适合的电动机类型和功率。
考虑到船舶工作环境的复杂性，电动机的防水、防腐蚀性能也是非常重要的考量因素。
2. 能源管理系统电力推进系统需要一个稳定可靠的能源管理系统，以保证船舶的航行安全和续航能力。
这个系统需要能够监测和控制电池组的充放电过程，实现对能源的高效利用，并具备智能化管理功能，以维护电池组的性能和寿命。
3. 推进器设计推进器是电力推进系统中的核心部件，其设计直接影响船舶的航行性能和能源消耗。
在小型船舶电力推进改造项目中，需要设计适合的推进器类型和参数，以实现船舶的高效推进和灵活转向。
4. 配电系统设计配电系统是小型船舶电力推进系统的重要组成部分，其设计需要考虑船舶的动力需求和供电稳定性。
合理设计配电系统可以有效减少电能损耗，提升系统的整体效率。
5. 控制系统电力推进系统的控制系统需要具备智能化、自适应的特点，能够根据船舶的航行状态实时调整功率输出和推进方式，以提高船舶的操纵性和航行安全性。
三、创新点1. 电动机选用本项目针对小型船舶的特点，研发了一款具有高效、小巧、防水等特点的电动机，在维持良好的动力输出的尽可能减小电动机对船舶舱室空间的占用。
船舶综合电力推进系统
电缆和变压器参数计算
确定电缆截面积、绝缘材料和变压器 容量等，以满足系统电压、电流和功 率要求。
优化策略及实施方法
能量管理策略优化
01
通过智能算法和实时数据分析，优化能量分配和管理，提高系
统效率和稳定性。
设备布局与空间优化
02
合理布局设备，减少空间占用和重量，提高船舶载货量和航行
性能。
控制系统集成与优化
制技术等。
技术挑战分析
分析综合电力推进系统在市场推 广过程中遇到的困难，如成本较 高、船东接受度有限等，并提出 相应的解决策略。
市场推广难题
研究国际和国内法规政策对综合 电力推进系统发展的影响，以及 如何通过政策引导推动其更广泛 的应用。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
REPORTING
控制策略
采用先进的控制算法和技术，如矢量控制、直接转矩控制等，实现推进装置的高 效控制和优化运行。
储能装置及其应用
储能装置
包括电池、超级电容、飞轮等储能设 备，用于储存和释放电能。
应用场景
在船舶电力推进系统中，储能装置可 用于峰值削峰、能量回收、备用电源 等场景，提高电力系统的稳定性和经 济性。
PART 03
02
采用先进的故障诊断算 法，及时发现并定位故 障点。
03
制定详细的故障排除流 程，指导船员快速有效 地解决故障问题。
04
建立故障数据库，对常 见故障进行分类整理， 为后续的故障预防提供 参考。
预防性维护计划制定
01
02
03
04
根据船舶电力推进系统的特点 和运行状况，制定针对性的预
防性维护计划。
合理安排维护周期和项目，确 保关键部件得到及时维护和更
船舶全电力推进系统工作特性仿真研究的开题报告
船舶全电力推进系统工作特性仿真研究的开题报告一、选题背景与研究意义船舶的推进系统一直是海洋工程研究的热点之一。
近年来，随着环保意识的提高和航行效率的需求增强，全电力推进系统逐渐取代传统的燃油推进系统成为一种优势的船舶推进方式。
全电力推进系统通过将燃油机设置为发电机，利用电能实现整个船舶的推进和控制，不仅减少了燃油消耗和环境污染，还具有运行稳定性更好、功率调节更精准的特点。
因此，对于全电力推进系统的工作特性进行研究具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容本研究将重点研究船舶全电力推进系统的工作特性，主要包括以下方面内容：1.全电力推进系统的基本原理和组成结构。
2.全电力推进系统的建模和仿真分析，包括燃油机、发电机、电动机和推进器的模型建立、系统仿真和参数调优等。
3.全电力推进系统的性能测试和实验验证，对仿真结果进行对比和分析，检验仿真模型的准确性和可信度。
4.全电力推进系统的优化设计，针对电力传输过程中的损耗、能耗和运行稳定性等问题，提出相应的设计方案和改进措施，优化系统性能和效率。
三、研究方法和技术路线本研究将采用建模、仿真、实验和优化相结合的方法，具体技术路线如下：1. 建立全电力推进系统的数学模型，包括燃油机、发电机、电动机和推进器的建模，建立仿真平台。
2. 仿真分析全电力推进系统在不同负载和工况下的动态特性和功率传输效率。
3. 设计实验验证方案，对仿真结果进行实验验证。
4. 分析实验结果，检验仿真模型的准确性和可信度。
5. 针对电力传输过程中的损耗、能耗和运行稳定性等问题，提出相应的设计方案和改进措施。
四、预期结果通过本研究，预计可以得到如下结果：1.研究全电力推进系统的工作特性，在理论和实践上对全电力推进系统进行深入理解和探索，为全电力推进系统的改进和优化提供理论基础。
2.建立全电力推进系统的数学模型，建立系统仿真平台，分析系统在不同工况下的动态特性和功率传输效率。
3.通过实验验证和分析，检验仿真模型的准确性和可信度。
电机在船舶中的应用
电机在船舶中的应用电机是船舶上最常用的动力设备之一，它可以为船舶提供数百至数千匹马力不等的推进力，是现代航海的关键技术之一。
电机在船舶中的应用追溯到上个世纪初期，随着科技的不断发展，电机的应用范围越来越广泛，功能越来越强大。
电机在船舶中的应用主要有以下几个方面:1.动力推进电机在船舶中最主要的应用就是为船舶提供动力推进。
电机的推进方式包括电力推进和传动器推进两种。
电力推进是指将电能转化为动力并直接驱动螺旋桨，而传动器推进是指先将电能转化为动力，再通过传动器将动力传递给卡迪凯文、圆柱齿轮或减速器等部件，最终驱动螺旋桨。
无论是哪种推进方式，电机都是关键元件，它为船舶提供了强大的推进力，让船舶顺利航行。
2.液压系统驱动液压系统是船舶上至关重要的动力设备之一，它可以为船舶提供各种液压动力。
在液压系统中，电机可以驱动液压泵，将液压凝聚在最小的空间内，然后通过液压管路转换为各种动力。
液压系统广泛应用于舵、泊位和起重机等设备中，使船舶可以更加精准地掌握方向和调整姿态。
3.辅助设备驱动电机在船舶中还被用于驱动各种辅助设备，如压缩机、发电机、污水处理机等。
这些设备在船舶的生产、生活和安全方面起着至关重要的作用。
有了电机的驱动，这些设备可以高效稳定地工作，让船舶的性能和质量得到进一步提升。
4.制动器/离合器驱动制动器和离合器是常见的船舶动力控制器，它们通过控制动力输出来控制船舶的移动和停止。
在制动器和离合器中，电机可以驱动其运动和控制，控制输出的动力和方向，确保船舶的安全性和精准性。
总结起来，电机在船舶中的应用非常广泛，它为船舶提供了重要的动力支持和控制能力。
经过长期发展，船舶电机已经成为船舶工程中的必备设备之一，各种新式电机的不断被研发和应用，推动着船舶工业的不断前进。
功率控制在船舶电力推进系统中的应用
功率控制在船舶电力推进系统中的应用功率控制在船舶电力推进系统中的应用船舶电力推进系统是现代船舶的重要组成部分之一，而功率控制在船舶电力推进系统中的应用则是提高船舶能效和性能的关键。
本文将介绍功率控制在船舶电力推进系统中的应用，并探讨其对船舶性能的影响。
首先，功率控制在船舶电力推进系统中的应用可以通过优化能源利用来提高船舶的能效。
船舶电力推进系统一般由燃机、发电机和电动机组成，通过电力传输和转换实现船舶的推进。
在功率控制的帮助下，可以对燃机和电动机进行精确的控制，确保其工作在最佳工况下，从而最大限度地提高能源利用效率。
通过减少能源的浪费和损耗，功率控制可以大幅降低船舶的燃油消耗，进而减少对环境的污染。
其次，功率控制在船舶电力推进系统中的应用还可以提高船舶的性能和可靠性。
船舶电力推进系统的功率控制可以实现对推进力和速度的精确控制，从而提高船舶的操控性能。
通过对电动机的控制，可以实现对船舶的速度、转向和停航等操作的灵活控制，提高船舶的应变能力和敏捷性。
此外，功率控制还可以对电力系统进行监测和故障诊断，实现对系统运行状态的实时监控和安全保护，提高船舶的可靠性和安全性。
最后，功率控制在船舶电力推进系统中的应用对于船舶的节能减排和可持续发展也具有重要意义。
随着环境保护意识的增强和能源资源的日益紧张，船舶的节能减排成为了全球航运业的重要课题。
功率控制可以通过优化能源利用和提高船舶能效，减少船舶的燃油消耗和排放，降低船舶对环境的负荷，实现船舶的绿色运营和可持续发展。
综上所述，功率控制在船舶电力推进系统中的应用对于提高船舶能效和性能具有重要作用。
通过优化能源利用、提高船舶的操控性能和安全性，以及实现船舶的节能减排和可持续发展，功率控制为船舶推进系统的发展和航运产业的繁荣做出了积极贡献。
未来，随着科技的进步和能源技术的创新，功率控制在船舶电力推进系统中的应用将进一步发展壮大，为航运业的可持续发展开辟更加广阔的前景。
电力推进船舶管理初探
船舶电力推进系统所具有的优越的机动性、经济性，尤其是良好的可靠性，在烟大火车轮渡的动力系统设计上最终选定了电力推进系统。
电力推进系统的引入大大加大了船员对维护，维修的难度，同时也对海事监管工作带来了新的挑战。
如何对这一具有鲜明政治意义的船舶进行有效监管，建立一套完整的切实可行的监管体系，随着国家加大对“四客一危”船舶的监管，制定相应的安检规范和措施开始提上日程。
如图所示，相对于陆上采用组网方式的大电网，船舶电网由于发电容量、设备空间等的限制，对非线性负荷的扰动抵抗能力较差，受谐波影响比较严重；同时系统短路容量较小，而谐波源容量相对较大，因此谐波造成的影响会更大；此外冲击负荷也会引起较大的电压波动，其中的有功冲击负荷会引起系统功率的变化。
因此，如何在电压波形发生畸变、供电频率出现偏差的情况下保障同一电网中敏感设备的供电问题倍受关注。
综合起来船舶电力系统有以下特点：船舶电气设备的工作条件复杂，环境恶劣。
海上航行存在着高温、潮湿、盐雾、霉菌、震动、倾斜、气候变化大等不良因素，影响船舶电气设备的寿命及动作可靠性。
一、 船舶电站容量相对较小当大容量电动机启动时，会引起电网电压较大下降，电网频率波动厉害。
因此要求发电机组要有较大的承受过载能力和强行励磁能力，以提高船舶电站运行可靠性。
二、 大量采用微处理器电力推进船舶不同于传统动力船舶，采用了大量微电脑、微处理器和其他电子元件等自动化数字电路。
数字电路所用逻辑元件都有各自的阀电平和与之相对应的干扰信号容限，如果谐波的干扰超过其容限，就可能破坏触发器和存储器保存的信息，排除干扰后，它仍会在系统内部的存储器件中留下痕迹，系统也不会再恢复到原来的工作状态。
即使含有微处理器的系统中程序未遭受破坏，若地址总线受到干扰，也会有程序失控的危险，使系统进入预想不到的状态，甚至陷入意外停机状态。
因此高次谐波对导航、通讯等电子设备的危害是严重的。
一旦发生故障，极难做出准确迅速的判断，而且国际国内对这一新兴事物的还没有形成一套有效地管理程序，研究教学也远远没有跟上，因此对轮机管理人员提出了极高的要求。
船舶电力推进系统的应用
交 通 科 技2008年7月T r anspor tation Science&T echno log y Jul.2007收稿日期:2008 03 10船舶电力推进系统的应用韩秋平 曾凡其(海南三亚92823部队 三亚 572021)摘 要 介绍了船舶电力推进系统的现状及电推进的概念、特点,对船舶电力推进的原动力和推进电机的功能分别进行了阐述,并指出了电力推进系统在船舶实际应用中存在的不足。
关键词 船舶 电力推进 原动力 特点1 船舶电力推进系统应用现状随着科学技术的发展,特别是电子技术领域的突飞猛进,即固态半导体技术的研究成果应用于动力半导体装置,使得电力推进船舶成为现实。
此外,电磁机械应用材料的发展成果,如强磁场永久性磁铁和高温超导体,为能量密度和效率的提高提供了机会;燃料电池等电力直接转化技术的出现,为高燃料效率、低热辐射和低噪声的电力资源提供了进一步发展的潜力。
如今电力推进从原来小范围应用发展到许多的商业船舶应用领域,例如运输油船和石油钻探船。
同样的变革正扩展到海军领域,巡洋舰、两栖舰和军辅船的电力推进变得越来越规范,在世界范围内包括荷兰、英国和美国采用电力推进的舰船已开始服役。
英国海军新的45型( 果敢号)防空驱逐舰将是第一艘具有全电力推进(FEP)特点的作战舰艇,现行的CVF号航空母舰的2种竞标设计也采用了同样的方案。
参与美国DD-2项目的竞标商都选择了大致相同的综合电力系统(IPS)方案,这种方式也可能被DD(X)项目所沿袭使用,也有可能应用于将来的CV(X)型航空母舰的设计。
法国、德国和荷兰等国家也正在进行电力舰船的研究试验。
2 电力推进的概念电力推进是指采用电动机(或电动机组)带动船舶螺旋桨旋转的推进系统。
电动机由发电机供给电能,发电机又由其他源动力提供能量。
例如英国海军 诺福克号护卫舰的柴油发电机组和燃气轮机联合装置的布置方案。
综合电力系统也称为集成(全)电力驱动,是一种既为电驱动推进提供动力,同时也为舰船日用用电系统提供电源的一种方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2003 年第2 期广东造船27船舶电力推进的应用研究张翔( 广州远洋运输公司技术部)摘要: 电力推进因其良好的操作性、可靠性等原因, 从50 年代起相继为工程船舶如破冰船、挖泥船、海上石油工程船、火车渡轮等所采用。
近年来随着DP( Dy-namically Posit ioned) 技术、变频技术的日趋成熟, 电力推进也有向常规船应用的趋势, 本文简述了国际上船舶电力推进技术的发展概况, 并以我司18000 吨半潜船为例, 对电力推进主回路结构系统组成、关键技术等进行了研究和分析。
关键词: 船舶电力推进一引言早期采用直流电力推进系统, 其调速系统简单、性能好, 但直流电动机存在电刷和机械换向器, 因而结构复杂、体积及重量大、价格高、维护困难, 并且运行时有火花, 使用场所受到限制, 同时受到离心力和换向片之间的耐压限制, 所以直流电动机存在功率极限和转速极限。
随着科学技术的进步, 特别是电力电子技术、交流调速技术、永磁电机及其控制技术的飞速发展, 电力推进的方式也多种多样, 如交流永磁同步电力推进系统, 利用了永磁同步电动机体积小、重量轻、噪音低、效率高的特点, 特别是在低速工况下, 效率比常规直流电机高很多; 又如PWM 变频器带交流感应电机驱动, 具有功率因数高、转矩控制平滑的优点。
现代电力、电子技术在器件、电路及其控制技术方面, 向着集成化、高频化、全控化、数字化方向发展, 为交流电动机及控制系统用于船舶电力推进提供了技术基础, 单机推进功率不断增加( ABB 公司Azipod 推进系统功率已达40MW) , 控制性能不断提高, 加速了电力推进的应用。
二驱动技术简介及比较1 恒速电机驱动恒速电机驱动采用鼠笼式感应恒速电机带控矩桨来实现, 为了增加可操纵性, 也可用极数转换开关来实现电机速度控制, 但感应电机瞬间起动电流较大, 通常是正常电流的5~ 7倍, 且瞬间机械轴转矩大, 以及系统电网压降大。
工程应用上为了防止上述影响, 以及满足规范对船舶电站压降的要求, 可采用船舶电站规定启动大电机需要的最小运行机组, 以及电机采用Y- 启动、软启动器启动等。
2 CSR 直流电机驱动采用全桥式晶体管整流器为一个电枢电流可控的直流马达供电来驱动( 参见图1) 。
但28 广东造船2003 年第2 期枢时间常数会引起推进系统动态性能减弱, 同时有可能使系统的功率因数偏低, 功率因数低会增加电站和分配电系统的损耗。
通常电机的速度通过控制晶闸管导通角调节电枢电流来实现, 根据电机速度, 可将功率因数控制在0~ 0. 96 之间。
直流电机驱动需要换向器, 通过电刷部件将直流电转换给电枢, 由于电刷存在磨损, 因此换向器是一个易发生故障和需图1要维修的部件, 同时会限制静态转矩输出。
鉴于以上的因素, 目前船舶应用方对直流电机驱动的容量会限制在2~3MW 以内。
3 电流转换型( CSI) 交流同步电机驱动电流转换型交流同步电机驱动, 将直流电通过晶闸管控制型整流器以及平波感应器进行转换后向交流同步电机供电( 参见图2) , 转换后系统功率因数根据电机速度, 从额定速度的0. 9 到低速的0 之间变化。
这种方式进行电流转换后电流谐波含量较高, 因此在系统设计的时候通常采用12 半周、6 相电源配置来减少谐波。
由于系统存在谐波和转矩锯齿型输出, 工程上可利用感性电机的反方向感应电势来进行电流波形调整, 因此CSI 驱动主要同交流图2同步电机相匹配, 该种电机能在容性功率因数环境工作。
但在低速情况尤其是在低于5% ~ 10% 的额定速度情况下, 电机的反向感应电势很低, 不能进行可靠的电流波形调整, 同时在这个速度区域内, CSI 将电流控制在零之间脉动, 这样转矩输出也存在在脉动, 因此会对电机的轴系带来振动, 工程上通常采用齿轮传动的形式来减少振动和噪音。
由于直流电同感性负载相连导致时间常数较大,因此CSI 驱动的动态性相对于交流驱动来讲较差, 但CSI 驱动能匹配大功率的电机, 目前已达到40~ 60M W, 因此在陆用得到了成熟的应用, 但在船舶驱动方面同其它驱动方式来比并没有太多的优势, 因此船舶上还未应用。
4 循环换流器配交流同步电机驱动该驱动采用循环换流机向电机供电而不用直流电源驱动, 系统通过控制一个可控的桥式反并联晶闸管, 通过它选择交流电源的不同相位区间给电机提供交流电( 参见图3) 。
2003 年第2 期广东造船29图3该驱动系统可将电机的电压频率控制在额定频率的1/ 3( 大约20H z) , 因此可以不需要齿轮传动而直接驱动螺旋桨, 同时电力系统内的谐波含量较小, 功率因数高, 工程应用上还可通过12 半周、6 半周等电源配置方式进一步减少系统的谐波含量。
系统功率因数是由电机电压决定的, 通常可达0. 76, 系统内谐波高低是由电机速度决定的, 因此设计时应注意电机的额定输出功率不要过大于消耗功率。
该驱动性价比高, 应用比较广泛, 目前单个电力驱动系统的功率范围在2~ 30MW 之间。
5 PWM 变频器配交流感应电机驱动这种驱动方式采用二极管整流将交流电整流后, 再通过P WM 变频直流电斩波后向电机提供电压、频率调整的交流电( 参见图4) 。
采用二极管整流器可保持电力系统能在任何电机速度的时候保持功率因数接近0. 95, 相比CSI 和Cyclo 驱动, PWM 驱动的系统谐波含量最少, 前两种驱动的谐波含量正比于电机的速度, 用三芯变压器为变频器提供12 半周的电源可进一步减少谐波含量。
目前变频器主要有星形调制型和DT C 型, 后者可用于电机没有速度传感器的情况下进行高精度速度控制。
通过PWM 以后系统电源输出的频率范围较宽, 动态性能好, 它和高速鼠笼感应式电机( 900~ 1200rpm ) 相匹配, 在任何速度都能保持转矩平滑输出, 若采用矢量控制器在零速度的时候仍能保持转矩稳定输出。
船舶电力系统的电流波形决定于整流器, 为了保证电网质量, 通常采用全桥式二极管整流器, 目前应用PWM 驱动的单机功率达8M W( 3, 300V) 。
30 广东造船2003 年第2 期6 各种驱动方式的比较目前, 虽然各大公司也在研究其它的驱动方式, 如CSI 同PWM 变频器相合驱动、PAM 变频驱动等, 但目前技术有限并没有得到应用, 同时由于各种驱动随应用的不同, 特性也不一样, 具体情况可能不一样, 因此很难进行详细的技术比较, 因此, 表 1 仅对主要的技术参数进行典型比较。
表 1 各种驱动方式的比较表* 与有刷同步马达相配* * 与有刷同步马达相配* * * 与鼠笼式感应电机相配三螺旋桨和推进器的种类1 轴桨推进在柴油机电力推进系统中, 通常采用水平的变速电机齿轮箱或直接驱动螺旋桨, 系统简单可靠, 或通过齿轮箱带动恒速电机驱动也能提供可操纵的推进功率。
轴桨推进应用在穿梭油轮或类似的船舶, 这些船比传统的方向推进器要更多的推进功率。
2 管道式推进管道式推进中马达可垂直安装, 并通过L 型齿轮传动, 或者水平安装通过Z 型齿轮传动, 后者可使用转速高、体积小的马达。
管道式推进可变速恒螺距推进或者恒速变螺距推进, 变速恒螺距推进没有螺距变化机构从而机械结构简单, 应用较广, 并且推进损失也较少( 0~ 额定功率的15% ) 。
3 方位角推进方位角推进系统是用旋转机构在任何方向上产生推进输出, 电动马达通常垂直安装驱动L 型齿轮传动, 通常也采用变速马达带固定螺距螺旋桨驱动, 从而简化水下机械结构以及减少推力损失, 目前这种推进模式的功率达到5~ 7MW。
4 吊舱式推进吊舱式推进的结构是将变速电机放在一个吊舱内, 固定螺距的螺旋桨直接连接在电机轴上, 避免了齿轮部分, 因此比方位角推进的传动效率高, 机械结构简单, 紧凑可靠, 占用空间小。
电源是通过活动电缆连接马达, 若需要360 度旋转时可通过滑环向马达供电。
吊舱2003 年第2 期广东造船31功率可达25M W, 功率大的吊舱式推进系统有足够的空间进吊舱内检查, 增加了系统的可维护性, GSI 为中远航运建造的18000 吨半潜船就是采用该种推进方式。
四电力推进需要考虑的问题电力推进使用大功率的电子器件, 因此很容易对船舶的电力系统产生影响, 特别是谐波污染, 对于运行电机, 谐波将引起附加损耗, 使电动机转矩减小, 对测量仪表将产生虚假的谐波功率, 出现随机误差; 对于继电保护装置, 谐波将影响其设定整定值, 引起误动作; 对于通讯网络, 谐波将影响其电磁效应和正常的载波, 因此在选择推进方案的时候应当考虑变频器类型、是否加谐波吸收器、或与船舶的低压系统进行电气隔离等不同方案。
为了防止谐波对船舶产生影响, 通常在建造过程中要进行谐波的测定, 目前采用的方法是进行总谐波变形值( TH D) 的测量, 船级社为此也提出了相关的规范, 一般要求低压配电系统的T H D 应小于5% , 推进系统TH D 应小于8% 。
变频器的选择应考虑其功率损失要小, 过度阻尼要尽量大, 变频器中元件的储藏能量尽可能小。
五实例介绍中远在GSI 建造的18000 吨级级半潜船, 是中国建造的第二艘使用电力推进系统的船舶, 上层建筑及机舱位于艏部, 装货甲板在舯部和艉部。
为了满足船舶装货要求, 采用电力推进系统推进, 并设有动态定位( DP ) 系统。
主发电机组供电的POD 式SSP 电力推进系统, 功率达 2 4700KW, 可360 旋转。
设有船艏侧推器两套, 每套功率800KW, 增强了船的机动性, 可在驾驶室的组合控制台及驾驶甲板两翼进行摇控。
船上配备的级动态定位系统, 可控制SSP 推进系统和船艏侧推器, 使船舶定位在任何预先设定的位置。
该船的主尺度如下:总长156. 00 m 载重量17860 吨两柱间长145. 00 m 总吨位14184型型宽深32. 20 m10. 00 m净吨位服务航速425514 节夏季吃水下潜吃水7. 50 m19. 00 mm续航力12000 海里2 电力推进系统介绍图 5 描述了该电力推进系统的结构, 该系统三台中压 6. 6KV、3900KW 发电机组为两台4700KW PSD 式推进器和两台800KW PWM 式侧推器供电, 主推进系统采用P OD 式推进器, 利用Cy co-l convert er 将 6. 6V 交流电转换成12. 75Hz3. 3KV 交流电供给交流永磁同步电机, 电机转速0~ 155rpm 。
艏侧推器利用- Y 型变压器将三相 6. 6KV 电源转换成6 周波800V 交流电, 减少了高次谐波的含量, 再通过PWM 型交直交变频器向1200rpm、三相异步电机供电, 并用齿轮驱动螺旋桨。