内河船舶电力推进技术要求(2003版)概论
内河电力推进船舶电网电压稳定性分析和研究
机 端 电压降低 ，反之会导致发 电机端 电压的升高 。如果 电压
无 法控 制 持 续 下 降 而 不 能 恢 复 到 稳 定 水 平 则 系 统 电压 失 稳 。 本文 主 要研 究实 验 室 电力 推 进 船 电力 系 统 的 电压 稳 定 性 。
二 、 实验 室 电 力推 进 船 电 力系 统 建 模
摘
要 ：文 中 以 实验 室船 舶 电 力推 进 实 验 系 统 为 研 究 对 象 ，建 立 推 进 电机 和 发 电机 组 模 型 。在 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ 环 境 下 ，仿
真 分 析 单 台发 电机 供 电和双 发 电机 并 网供 电两 种 情 况 下 ，突 加 和 突 卸 负载 操 作 后 ，同步 发 电机 输 出 电压 的稳 定性 。 并 将 仿 真 数 据 与 船 舶 电力 推 进 实验 系统 的 实 验 数 据进 行 比 对 ，比对 结 果 表 明 建模 和仿 真 方法 正 确 可 行 。
第 １ ３卷 第 ９期
２０１ ３笠
中 国
水
运
ＶｏＩ ．１ ３ Ｓｅ ｐ ｔｅ ｍｂ ｅｒ
Ｎｏ． ９ ２Ｏ１ ３
９ 月
Ｏｈ ｉ ｎａ Ｗａｔ ｅｒ Ｔｒ ａ ｎｓ ｐｏｒ ｔ
内河 电力推 进船 舶 电网电压稳定性分析和研 究
张 团 ，沈 爱 弟
（ 上海海事大 学 航运技术－ ９控 制 工 程 交 通 部 重 点 实 验 室 ，上 海 ２ ０ １ ３ ０ ５ ）
综合 电力推进系统 优点突出 ，电力推进 噪音低 ；笨重 的
减 速 倒 车 齿 轮 为 电 缆连 接 代 替 ，推 进 效 率 高 ，在 船 上 布 置 灵 活 ；推 进 系 统 与 电力 系 统合 并 ，可 灵 活 作 电力 负 荷 配 置 ，特 别 是 在 船 上 安装 大容 量 脉 冲 功 率 负 载 时 ，其 意 义 更 大 ＿ ２ ｌ 。 目前 ，针 对 陆 用 大 电 网 系 统 稳 定 性 的研 究 已经 很 成 熟 ， 然 而 国 内对 舰 船 电力 系 统 进 行 的 稳 定 性 研 究 起 步较 晚 ，积 累 很 少 ，缺 乏 成 熟 的 理 论 ＿ ３ 】 。船 舶 电力 系 统 与 陆 地 大 电 网 相 比 有 很 多特 殊 性 。船 舶 电力 系 统 要 求 安 全 可 靠 地 供 电 ，除 了主 电源 ，还 配 有 应 急 电源 ，在 供 配 电方 式 和 电 网结 构 以 及 继 电 保 护 方 面都 需 要 采 取 切 实 可 行 的措 施 来 加 以保 证 。 电力 系 统 规 模 有 限 ，用 电负 载 会 随 工 况 不 同 大 幅 度 变 化 ，船 舶 电源 要 满 足 这 种 变 化 。 多 台 同容 量 ， 同 类 型 的 的 发 电机 组 联 合 供 配 电 的方 式 ，船 舶 发 电机 组 有 适 应 负载 变 化 ， 品质 较 高 的 调速 和 调 压 装 置 ，在 局 部 故 障发 生 时也 能 保 障船 舶 的 安全 运行 。 电力 系 统 暂 态 稳 定 性 分 析 是 研 究 电力 系 统 受 到 诸 如 短 路 故 障 ，大 容 量 发 电机 ，大 的 负 荷 ，重 要输 电设 备 的投 入 或切 除 等 大 扰 动 作 用 下 ， 电力 系 统 的动 态 行 为 和 保 持 同步 稳 定运 行 的 能 力 。船 舶 电 力 作 为 独 立 的 电力 系统 ，它 的发 电机 容 量 相 对 较 小 ，而 负 载 容 量 相 对 较 大 ， 因 此大 功率 的负 载 波 动 必 然 会 对 船 舶 电 网 的稳 定造 成 很 大 的影 响 。特 别 是 电力 推 进 系 统 ，它 的容 量 常 常 占到 发 电机 容 量 的 ６ ０ ％ 以上 ，是 船 舶 电力 系 统 中 最 主 要 的 负载 。 由于 推 进 系 统 经 常 工 作 在 不 同 的工 况 下 ，负 荷 波 动 更 为 频 繁 和 明显 ， 因此 研 究 它 的 运 行 对 船 舶 电 网 的影 响 更 具 有 现 实 意 义 。对 系 统 电压 稳 定 性 进 行 研 究 是 船 舶 电力 系 统 稳 定 分 析 的一 个 重 要 组 成 部 分 。按 照 决 定 电力 系
船舶电力推进技术pdf
船舶电力推进技术
船舶电力推进技术是指使用电力驱动船舶推进系统的技术。
相比于传统的机械推进技术，电力推进技术具有更高的效率、更低的噪音和更少的污染排放，因此在现代船舶设计中得到了越来越广泛的应用。
船舶电力推进系统通常由以下几个部分组成：
1. 发电机：将机械能转换成电能，产生所需的电力。
2. 电动机：将电能转换成机械能，驱动船舶的螺旋桨旋转，产生推进力。
3. 电池组：作为备用电源，提供紧急电力供应或在需要时提供额外的电力。
4. 控制系统：负责监测和调节电力系统的运行，确保系统的稳定和安全。
船舶电力推进技术的优点包括：
1. 高效节能：电力推进系统可以实现高效节能，降低船舶的燃料消耗和排放。
2. 噪音低：电力推进系统的运转噪音较低，减少了对周围环境的噪音污染。
3. 灵活性高：电力推进系统可以根据需要调节输出功率，提高船舶的操纵灵活性。
4. 维护方便：电力推进系统的维护相对简单，可以减少
船舶的维护成本和停机时间。
船舶电力推进技术的缺点包括：
1. 初始成本高：电力推进系统的建设成本相对较高，需要投入大量资金。
2. 技术要求高：电力推进系统的设计和维护需要具备较高的技术水平。
3. 受电网限制：电力推进系统的运行需要依赖电网供电，受到电网供电的限制。
船舶电力推进概述
2012年第28期(总第43期)科技视界Science &Technology VisionSCIENCE &TECHNOLOGY VISION科技视界0引言伴随船舶工业的发展和电力技术的进步,船舶电力推进的发展已经有100多年的历史。
近20年来船舶电力推进技术发展迅速,已经在船舶推进领域形成了较为明显的特点,正日益成为船舶工业研究的热门话题。
1船舶电力推进系统的组成和应用船舶电力推进动力组成目前主要有两种形式,一种是柴油机-电力推进相结合的混合动力推进,另一种是全电力推进。
船舶电机推进装置包括以下几个主要部分:发电部分,推进部分以及控制系统。
几大部件主要有原动机,发电机,电动机,螺旋桨以及控制单元。
船舶电力推进简图如图1。
图1船舶电力推进技术的应用领域广泛,目前主要应用于以下船舶:邮轮、渡轮、破冰船、水面战舰、潜艇、各种工程船、侧推器辅助控位浮式采油设施和油货轮等。
2船舶电力推进系统的特点2.1船舶电力推进系统主要具有以下优点1)由于可以优化发动机或者发电机组负荷,所以能够有效降低船舶的燃油消耗和排放。
发电机组可以在高负载时以较高的效率运行。
特别是应用在运行工况负荷变化较大的船舶上,例如,对许多动力定位船来说,其行驶操作的时间和进行控位/机动操纵的时间通常各占一半。
2)由于多引擎的冗余,推进系统的可靠性高。
即使一台发电机组故障,仍然有足够的动力保持船舶的安全操作。
3)降低了生命周期成本,从而降低运营和维护的成本。
如果船舶的运行模式相对来说比较平稳,则使用电力推进系统经济效益不明显,但对于多重运行模式的船舶,使用电力推进系统的经济性较好。
4)通过部署特殊的推进器,如全方位角推进器或吊舱式推进装置,改善的船舶的机动操纵能力和位置保持能力。
5)动力装置占用的船体空间较少,增加了船舶的有效载荷。
6)由于推进器通过电缆提供电力供给,因此可以不与原动机布置在一起,这样就可以更加灵活的选择推进器的位置。
船舶电力推进技术简述
船舶电力推进技术简述摘要：电力推进作为船舶的新型推进动力，世界各国都在进行深入的研究。
本文简要介绍了船舶电力推进装置的基本组成、船舶电力推进技术的优缺点以及发展趋势。
关键词船舶电力推进展望1概述自1833年第一艘电动实验船诞生到现在，电力推进系统的发展已经有170多年的历史。
二战期间，电力推进曾出现过一段流行期，由于当时交流电机调速技术不成熟，多采用直流电力推进，其调速系统简单、调速性能好。
但由于直流电机结构复杂、体积及重量大，并存在功率及转速极限等问题，故只能用在一些工程船舶及潜艇上，使得电力雏进在整个船舶推进领域中的发展受到限制。
20世纪80年代以来，随着电力电子技术迅速发展，大功率交流电机变频调速技术日益成熟，同时，为了迎合各国对船舶性能要求的进一步提高，船舶电力推进技术在国内外得以迅速发展。
近年来，综合全电力推进系统使得电力推进船舶在军事舰艇上得到了深入的研究。
实现了电力和动力两大系统的全面融合。
目前，电力推进越来越广泛的使用在潜艇、起重船、破冰船、挖泥船、消防船、滚装船、领航船、航标工作、船渡船、豪华游船以及军事舰艇上。
2船舶电力推进装置基本组成目前世界上使用电力推进的船舶，主要可分为两类:一类是电力推进与其他发动机推进结合的混合推进，例如英国23型护卫舰；另一类是全电力推进，即使用一个电站供电给推进装置和其他辅助装置，例如美国DD21水面舰艇。
船舶电力推进装置一般由原动机、发电机、电动机、螺旋桨以及控制单元组成。
原动机带动发电机，发电机带动推进电机，电机驱动螺旋桨，推动船舶航行。
因螺旋桨所需功率很大，一般需要设置两个单独的电站：推进电机电站和辅机电站，分别给推进电机和辅机供电。
目前的原动机一般使用高速或中高速的柴油机，推进装置一般有直流电力推进和交流电力推进两种。
3船舶电力推进技术优缺点3.1船舶电力推进技术具有的主要优点(1)可获得所需要的推进电机机械特性，以满足不同航行工况的要求，这对主机以及船舶的经济性有利。
船舶电力推进第一讲
• —在其他方面的优异性能，如机动性、可靠性、 布置的灵活性等方面都有了突破性的进展，从而 使船舶电力推进技术的应用领域不断扩大，除应 用于破冰船、挖泥船、渡轮等工程船以外，还广 泛应用于油轮、游轮、集装箱船、散货船等中大 型常规船舶，显示出了广阔的市场前景。据统计， 近年来新建的油轮、渡轮、游轮、集装箱船有 30%采用电力推进系统。 • —业内专家认为，到2010年，仅仅用于船舶电力 推进的电动机和发电机的全球市场份额就将达到 每年20亿~40亿美元。可以预计，电力推进将是 一种被广泛采用的先进的船舶推进系统
Mechanical Energy
Other loads Motor
Electric energy
Energy Fossil ： sources Atomic …
Prime ：Diesel Turbine engine ...
Generator
Fuel Cell
Propellers
Example of MEPS
— 1900年10月12日，第一艘美海军潜水艇下水，采
－1920年，S/S NOMANDY 邮轮下水，功 率达到29MW，采用蒸汽透平为原动机，以 同步发电机及同步电动机组成的电力传动 来带动螺旋桨。而同期使用电力推进的航 空母舰其功率已达到180，000HP －1934年，第一艘使用变距浆的船只下水。 在其专利问世30年以后的这项技术，使交 流电机可能用于电力推进。
• 原动机与推进器机械连接的系统在很多场合已经不能满足 船东对船舶功能及指标的需求 —大型主机及其轴系占据了巨大空间，其刚性的连接， 制约了全船的布置，例如小水线面船、滚装船、豪华邮轮 等都不能接受这种系统。集装箱船会因此而损失装箱空间， 而舰艇则需要更多的武器弹药空间。
第1章 船舶电力推进介绍
（1）推进电机
按电机类型，推进电机分为直流推进电 机、交流推进电机、永磁推进电机和超导 推进电机。在水面船舶电力推进中是交流 推进电机和永磁推进电机并存的局面。在 水下作业船只（含潜艇）电力推进中直流 推进电机目前占主导地位。
（2）变频调速装置
以主电路结构形式来划分，船舶电力推 进变频调速装置最常见的类型主要有四种 ：整流器或斩波器、交－交型循环变频器 、交－直－交电流源型变频器（又称同步 变频器）、交－直－交电压源型变频器（ 又称PWM变频器），它们可驱动不同类型 的推进电机。
电力推进的缺点：
（1）在最高速度时的总效率通常较低。 （2）采用电气设备可能引来一些需要防避的附加危害，如电气设备 中可能的火灾，故障引起的扰乱（闪络、短路和接地）、电击造成 的人身伤害等等。
（3）电力推进装置需要受过较好训练且具有较高技能的操作人员。 （4）需要种类繁多的备件。
1.2船舶电力推进的应用
发电和推进系统推进负载推进电机推进变流器脉冲负载监测与控制系统交直流母线电力交换模块原动机发电机区域配电交直流母线原动机电力交换模块推进变流器发电机脉冲负载推进电机推进负载发电和推进系统ggmm1推进电机按电机类型推进电机分为直流推进电机交流推进电机永磁推进电机和超导推进电机
船舶电力推进技术
第一章 概述
2．按电流种类分类 （1）直流电力推进 （2）交流电力推进 （3）交直流系统电力推进 （4）直交流电力推进
3．按推进功能分类 （1）独立电力推进 （2）联合动力推进 （3）特种电力推进 （4）综合电力推进
1.1.3电力推进的特点
电力推进优点： （1）布置安装灵活。 （2）易于获得理想的拖动特性，提高舰船的技术经济性能。 （3）可以采用中高速不反转原动机，降低了设备重量、体积。 （4）操纵灵活，机动性能好。 （5）可靠性高。 （6）振动小。 （7）适用性强。 （8）燃料经济性。
船舶电力推进系统
电力推进系统1引言传统的船舶推进方式利用柴油机带动螺旋桨推动船舶前进，但是随着人类环保意识的进一步加强，国际海事组织（IMO）对排放（尤其是对 NOX 与 SOX 的排放）提出了严格的要求。
燃用低质燃油受到限制。
石油资源的短缺、燃油价格的上涨进一步影响了船舶营运者的利益。
船舶制造商和船舶柴油机生产商采取各种措施提高营运中的经济利益。
与此同时，电力推进作为船舶的新型推进动力，世界各国都在进行深入的研究。
国外已经开发了多种类型的电力推进系统，并在多型船舶上应用。
国内在此领域内的研究则刚刚起步。
作为船舶主动力系统的电力推进系统，由于其高效率、高可靠性、高自动化以及低维护，正成为水面船舶青睐的主推进系统。
2电力推进系统组成电力推进系统一般由电站（柴油发电机组、配电盘、变压器）、变频器、推进电机变频异步电动机（驱动螺旋桨）、一般动力负载（辅助机械需要的电动机如各种泵）、螺旋桨、控制设备等其他负荷组成电力系统基本结构1．电站（柴油发电机组、配电盘、变压器）电站由柴油发电机组和一套主配电板组成。
在电力推进的船舶上，一般配置 2~3 台航行柴油发电机组，另加一台停泊发电机组。
发电机组通常供电给一个 380V 或 690V 的低压电网，为船上的电力推进系统和其他主要设备供电。
对电力需求量较大的特种工程船舶来说，电站的用电设备多、容量大，可能采用 3.3KV 中压电网，以降低电网传输电流，减小发电机体积。
2．变频器交流推进电机的控制或变速驱动依赖于变压变频技术。
交流推进电动机的调速主要采用变频调速，这就要求向交流电机供电的电源能够同时改变电压和频率。
目前常用的变频器有三种：同步变频器（交-交变频器）、循环变频器（交-直 -交变频器）和脉宽调制变频器。
间接变频方式的工作原理是先将电网输入的交流电变为直流电，然后再在变流电路中将直流转变为频率可调的交流输出。
变频器具有结构简单、输出频率变化范围大、功率因数高、谐波易于消除、可应用于各种大功率设备等优点。
中华人民共和国内河避碰规则(2003年修正本)
①中华人民共和国内河避碰规则（2003年修正本）第一章总则第一条宗旨为维护水上交通秩序，防止碰撞事故，保障人民生命、财产的安全，制定本规则。
第二条适用范围在中华人民共和国境内江河、湖泊、水库、运河等通航水域及其港口航行、停泊和作业的一切船舶、排筏均应当遵守本规则。
船舶、排筏在国境河流、湖泊航行、停泊和作业，按照中国政府同相邻国家政府签有的协议或者协定执行。
船舶、排筏在与中苏国境河流相通的水域航行、停泊和作业不适用本规则。
第三条责任船舶、排筏及其所有人、经营人以及船员应当对遵守本规则的疏忽而产生的后果以及对船员通常做法所要求的或者当时特殊情况要求的任何戒备上的疏忽而产生的后果负责。
不论由于何种原因，两船已逼近或者已处于紧迫局面时，任何一船都应当果断地采取最有助于避碰的行动，包括在紧迫危险时而背离本规则，以挽救危局。
第四条特别规定本规则各条规定不妨碍各省、自治区、直辖市港航监督机关及长江港航监督局、黑龙江港航监督局根据辖区的具体情况，制定包括分道通航等有关交通管制的特别规定。
特别规定应当尽可能符合本规则各条规定，报交通部批准后生效。
第五条定义本规则下列用语的含义是：（一）“船舶”是指各种船艇、移动式平台、水上飞机和其他水上运输工具，但不包括排筏。
（二）“机动船”是指用机器推动的船舶。
（三）“非自航船”是指驳船、囤船等本身没有动力推动的船舶。
（四）“帆船”是指任何正在驶帆的船舶，包括装有推进器而不在使用者。
（五）“拖船”是指从事吊拖或者顶推（包括旁拖）的任何机动船。
（六）“船队”是指由拖船和被吊拖、顶推的船舶、排筏或者其他物体编成的组合体。
（七）“快速船”是指静水时速为35公里以上的船舶。
（八）“限于吃水的海船”是指由于船舶吃水与航道水深的关系，致使其操纵、避让能力受到限制的船舶。
限于吃水的海船的实际吃水在长江定为７米以上，珠江定为４米以上。
（九）“在航”是指船舶、排筏不在锚泊、系靠或者搁浅。
（十）“船舶长度”是指船舶的总长度。
船舶电力推进技术概况文档
船舶电力推进技术概况文档1. 引言随着全球经济的快速发展，海洋运输业的重要性越来越凸显，而船舶推进技术作为海洋运输业中的关键领域，更是倍受关注。
电力推进技术作为目前海洋运输业中较为可行的推进技术之一，越来越受到业内外的关注。
本文将对船舶电力推进技术作一概括性的介绍和解析。
2. 船舶电力推进技术的基本原理船舶电力推进技术的基本原理是利用船舶上的内燃机等传统动力装置用于驱动发电机，通过电源电动机的转动产生动力，从而实现船舶的移动。
这里的电源电动机将能源转换为机械能，进而推动船舶前行。
同时，船舶电力推进技术还可以通过连接多个电机来实现船舶的多点推进，从而增强船舶的推进效率。
3. 船舶电力推进技术的优缺点3.1 优点船舶电力推进技术相较于传统的直接驱动船舶动力源来说，具有很多优点。
首先，电力推进技术具有无污染性。
因为它不需要燃料的直接爆燃来驱动船舶，所以相较于传统的船舶推进方式更加环保。
其次，电力推进技术的操作更加省力。
因为电力推进技术需要的只是电动机的控制，基本上可以实现自动化操作，更加简单方便。
最重要的是，电力推进技术能更好地满足不同地区和不同尺寸的船舶的推进需求。
因为船舶推进技术的基本原理是引擎和推进器的直接混合推力，所以不同的船舶需要的推进力量也不同，而这正是船舶电力推进技术的优势所在。
3.2 缺点船舶电力推进技术相较于传统船舶推进技术也存在一定的不足。
首先，电力推进技术需要高昂的建造成本和更大的电池储存容量。
如果船舶的尺寸更小，往往会需要更高的电池储存容量，进而带来更大的建造成本。
其次，这种电力推进技术在一些航行环境下会受到比传统推进技术更严重的影响。
比如在船舶冰区的环境下，电力推进技术的效率会因为冰的干扰而出现下降，从而影响船舶的推进速度和推进能力。
4. 船舶电力推进技术的应用现状目前，世界上许多船舶制造厂商和船东都已经开始采用电力推进技术。
部分欧洲和北美地区的航运企业的大型船只，如货轮、客轮等，均已采用电力推进技术，以减少对环境的影响并提高航行效率。
第1章 船舶电力推进介绍
船舶推进器一般采用定距螺旋桨，因为其效率高，尺 寸较小。
1.1.2电力推进系统的分类
1．按原动机类型分类 （1）柴油机电力推进 （2）蒸汽轮机电力推进 （3）燃气轮机电力推进 （4）原子能反应堆装置电力推进 （5）燃料电池电力推进
电力推进的缺点：
（1）在最高速度时的总效率通常较低。 （2）采用电气设备可能引来一些需要防避的附加危害，如电气设备 中可能的火灾，故障引起的扰乱（闪络、短路和接地）、电击造成 的人身伤害等等。
（3）电力推进装置需要受过较好训练且具有较高技能的操作人员。 （4）需要种类繁多的备件。
1.2船舶电力推进的应用
1．电力推进现状 船舶综合电力系统主要包括发电、配电、电能 变换、电力推进、监测与控制等内容。
原动机 发电机 G
脉冲负载
电力交 换模块
推进变 流器 M 推进电机
推进负载 发电和推进系统
区域配电 交/直流母线
交/直流母线 监测与控制系统
原动机 G 发电机
电力交 换模块
脉冲负载
推进变 流器
M 推进电机
（3）推进器
推进器的种类有：常规轴系推进器、Z型 推进器和吊舱式推进器等
2．电力推进的发展趋势
船舶操纵的灵活性、高可靠性、高效率、装备的高功率密度等必 然是电力推进追求的目标。随着科学技术的不断进步，船舶电力推 进技术也将不断地向前发展。
美、英、法等国正在开展新一代综合电力系统的关键技术研究。 其中，一些新技术如推进电机采用高温超导电机、变频调速装置采 用基于碳化硅的功率器件以及输电电网采用直流电网等，将大大降 低新一代综合电力系统的体积、重量，提高其应用范围和应用灵活 性。
第1章 船舶电力系统概论
实际确定用方法有 “三类负荷法”，“需要系数法”等。 注意：连续负荷为I类负荷，短时、重复短时为II类负荷， 偶然短时为III类负荷。III类负荷不考虑。
定义：是一种 带有保护装置的 开关电器。
绝缘介质：是 空气。所以称为 空气断路器。 组成：—— 5部分。
1.触头系统； 2.灭弧装置； 3.自由脱扣机构； 4. 操作传动装置； 5.保护元件。
航运与船舶工程学院
一、触头系统
船舶电气
组成：一相触头由三对并联。主要有主触头、副触
头和弧触头。—— 但符号只画一个。
时是其一部分）； 3.小应急电网（蓄电池对临时应急照明供电网络）； 4.弱电电网（助航通信、信号报警网络，弱 —— 容
基本原则：以用电最大工况为基础；留有适当裕量，以确 定电站总容量。—— 具体为：单机容量和机组数由电站总容 量决定；电站总容量由各工况用电量及相对周期决定。
机组数确定注意：1.单机容量以80%计；2.考虑备用至少两 台；3.应与主机寿命相当；4.维护管理方便（不能太多、一般 最多4台）。—— 因此，一般为：2～4台。
具体电路
原理：①.合闸前：储能，自由脱扣机构在“再扣”位置；
②.合闸时：储能弹簧释放能量 。
目的：合闸时不让主触头抖动，否则主触头将熔粘。
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船舶电气
手动操作：各种型号都有手动操作。 基本形式：1.转动（DW系列）；2.上下扳动（AH系列）。
其它操作：电磁：DW-95/98；电动：DW-94；电磁铁直推：AH。
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船舶蓄电池
内河船舶电力推进系统的设计要点
内河船舶电力推进系统的设计要点文光澄【摘要】在当前技术发展条件下,结合内河船舶规范的有关要求,综合分析电力推进船舶各个系统在设计时应注意的要点.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2017(037)005【总页数】4页(P27-29,32)【关键词】内河船舶;电力推进;设计【作者】文光澄【作者单位】重庆市西海船舶技术咨询有限公司,重庆400023【正文语种】中文【中图分类】U662.2近年来，随着变频技术、PLC、工控机、工业总线、计算机网络等的发展及其成熟应用，采用交流电力系统+交直交变频+交流异步鼠笼电动机的电力推进技术由于具有投资成本、使用成本、运行稳定性、性能、技术成熟度、设备体积、维护便捷等诸多优势，逐渐成为船舶电力推进的主流应用，不久前本人设计的某内河起重救助船舶采用这种模式达到了较好的效果，在操纵反应的灵敏灵活性、可靠性、机舱的简节性、综合成本等均优于传统的柴油机直接推进模式，本文以这种模式为基础探讨电力推进技术在内河船舶上的设计要点，以供同仁参考。
1）操控良好：推进控制系统采用PLC＋变频器＋电动机，具有正反转切换快速便捷，调速控制精准，制动迅速，恒转矩，操控反应灵敏可靠等优势。
采用全回转舵桨或吊舱推进系统，船舶推进及转向灵活精准，适用于特种作业船舶。
2）安全性：电气设备的故障率相对较低，采用冗余设计，提高了安全性。
3）节省空间，布置方便：由于没有复杂的主机、齿轮箱、轴系，燃油和滑油管系，以及其它辅助系统，可以节省较大的空间。
各系统采用电气连接，方便调整布置。
4）噪声及震动低：发电机组可以安装在弹性底座上，各设备与船体无直接的硬连接，减少了震动及噪声的传递，改善了乘客和船员的舒适性。
5）污染小：发电机组一直中速运行，转速变化不大，废气排放更加环保。
6）综合成本低：发电机组可以根据负荷情况增减，且发动机一直处于高速、高效的经济运行工况；对于起重、工程船以及自备装卸设备的船舶来说，采用电力推进并不需要增加发电机的数量，仅仅功率略有增加，但省去主机和齿轮箱等能带来10～20%的综合成本优势。
船舶电力推进系统
船舶电力推进系统Edited by 阳光的cxf 第一章1.电力推进系统的优缺点P10优点：（1）机动性能好（2）机舱小，布置灵活可增加船舶的载货载客能力（3）推进效率高（4）节能，有利于环保（5）适合于特种船舶的应用P47优点：（1）通过减少燃料消耗和维护费用减少生命周期成本，尤其是在负载变化大的地方（2）增强了系统对单一故障的抵抗性，使优化原动机负载分配成为可能（3）中高速柴油机重量轻（4）占用空间少，甲板空间利用更加灵活（5）推进器位置布置更加灵活（6）更好的机动性（7）更小的推进噪声和震动缺点：（1）初始投资增加（2）原动机和推进器之间有额外的器件，增加了满负荷运行时的损耗（3）新型设备需要不同的操作，维护策略2. 不同推进方式船舶操纵性能对比第二章3.电力推进系统类型（1）可控硅整流器+直流电动机。
应用：船舶推进所应用的直流推进电机的容量，在2～3MW之间。
优点：1）启动电流和启动转矩接近零2）动态响应快缺点：1）转矩控制不精准2）换向器易发生故障3）谐波污染较大4）直流电动机结构复杂，成本高，体积大，维护困难，效率低（2）交流异步电动机+可调螺距螺旋桨模式。
应用：这种推进方式只适合于中、小功率船舶，或1000kW以下的侧推装置，因为微软起动器目前还只有中、小功率的低压产品。
优点1）几乎没有谐波污染2）转矩稳定没有脉动3）设计点运行效率高缺点：1）启动电流大2）启动瞬间机械轴承受转矩大3）功率因数低4）功率及转矩动态响应慢5）反转慢，制动距离长6）变矩桨结构复杂，价格贵，可靠性差7）变距桨液压控制系统复杂（3）电流型变频器CSI (Current Source Inverter) +交流同步电动机。
应用：10MW以上容量的电力推进装置优点：1）启动电流小2）价格便宜3）控制方便，操作灵活4）能匹配特大功率电机缺点：1）时间常数大，动态响应慢2）电感重量和体积大3）低速运行时，电流变频器将电流控制在零附近脉动，，输出转矩也脉动，给轴系带来震动（4）电压型变频器VSI (Voltage Source Inverter) +交流异步电动机。
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➢ 2台操舵能力相同的舵机装置动力设备 ➢ 管系和附件应互相独立；
发生故障转换时间应不大于10s ➢ 35°至另一舷30°转舵时间≤12s ➢ 应设置蓄电池组作应急能源 ➢ 设置3套独立操舵装置控制系统
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拟纳入规范要求
方案一
➢ 设置双套舵桨装置 ➢ 设置蓄电池组作应
急电源 ➢ 蓄电池向整个舵桨
EPS
内河电力推进系统简介
E P S lectrical ropulsion yst规范研究所
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内河电力推进船舶技术要求
1 电力推进船舶技术要求 2 急流航段对电力推进特殊要求
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现行规范对电力推进船舶的附加要求
一般要求
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！
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➢ 系统设计
➢ 润滑
➢ 正常转矩和转矩裕量
➢ 振动
➢ 推进系统的电源
➢ 公共电站容量要求
➢ 主汇流排分段
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现行规范对电力推进船舶的附加要求
备用机组的自动起动和自动并车
功率管理 系统功能
自动卸载或降低推进负载功率 重载问询
在网发动机组的控制
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再生功率不引起 ➢柴油机停机 ➢系统的危险性 的过压 ➢可设置制动电 阻器
超速保护的整 定值应大于 产生再生功率 时可能产生的 最高转速
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现行规范对电力推进船舶的附加要求
1
轴径 第2篇第8章8.2.2
轴系及 传动装置
2
轴系连接方式和要求 第2篇第8章8.2.4
连接装置所传递的最 大扭矩应不小于轴系 额定扭矩的2.5倍
串联连接的：电压应尽实际可能的进行均衡分配
强制冷却的：应提供监测冷却系统的措施：声光报警， 或自动减小电流以避免过热
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现行规范对电力推进船舶的附加要求
励磁
1
2
3
4
5
设置
容量
单个 故障 影响
系统应设 有励磁开 关断开时 抑制电压 升高的措 施
并联连接 的多台电 动机在断 开励磁电 路时，应 同时断开 电枢电路
装置供电
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方案二
➢ 设置双套舵桨装置 ➢ 设置双套独立主电
站 ➢ 每套舵桨装置由独
立主电站供电
方案三
➢设置双套舵桨装置 ➢设置一套主电站 ➢主电站汇流排分为 两段，以带保护装置 的断路器连接 ➢连接开关与发电机 开关实施短路选择性 保护 ➢在网发电机均布于 每个分段 ➢每个分段至少1台发 电机在网
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控制系统
控制站的要求
控制站转换 和指示要求
应急停车装置
单个的控制信号故障
控
制
控制系统故障
系
统
应能限制推进功率
防止误操措施
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现行规范对电力推进船舶的附加要求
电路保护
1、主电路中过电流保护装置的整定 2、在励磁电路中，不应设置使励磁电路开路的过载保护 3、在三相推进系统中，应设有负载不平衡保护装置； 4、主推进回路应设置对地漏电监测装置及接地故障报警； 5、应设有螺旋桨出现堵转时，防止推进装置可能损坏的保护措施； 6、1500KW以上的推进电机：差动保护 7、变流器的保护：
过压保护、过流保护、短路保护。
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现行规范对电力推进船舶的附加要求
应提交的图纸和资料如下：
1、电力推进控制系统单线图（或原理图）： ① 电机、变压器、蓄电池和电力电子设备的主要额定参数； ② 电缆型号、规格和负载电流； ③ 断路器和熔断器的型号和主要额定参数； ④ 接地故障监测和报警。
2、监测和报警项目表； 3、控制站和控制位置的布置图，包括控制台的面板布置图。 4、半导体变流器的布置图，包括冷却系统的布置图。 5、主配电板、分配电板、专用推进汇流排等主要节点的谐波计算书。
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现有规范对急流航段的要求
主机
双套主推进装置
舵机
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现行规范对电力推进船舶的附加要求
谐波 1、电压波形的总谐波失真（THD）不超过5% 2、谐波的计算
VT HD
Vn2
n2 100% V1
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现行规范对电力推进船舶的附加要求
柴油机
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满足主机 的要求
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并联运行 调速系统
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推进电机
变速自带风扇
强制通风
热交换器 以封闭回路冷却
防潮
推
进
轴电流的要求
电
机
集电环和换向器的布置
500KW以上特殊要求
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现行规范对电力推进船舶的附加要求
半导体变流器
过载能力：船舶操纵期间应能承受瞬时过电流
并联运行的：负载电流应尽实际可能的均衡分配