第10节船舶轴带发电机
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轮机学院电气及自动化教研室
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船舶电气设备及系统
2018/10/27
1.7.3 定距浆船舶的轴带发电机
1）定距螺旋桨，定速装置和轴带发电机装置组成 (FPP+CS+S／G) 在这种系统中，推进轴和轴带发电机之间装有定速装置。 当推进轴转速发生变化时，轴带发电机的转速保护恒 定．定速装置有多片离合器式，涡流联轴器式，液压转换 器式和电控星形齿轮．可是这种轴带发电机装置不能和其 它发电机持续并联运行，而且当速度和额定转速差异较大 时，装置容量将受到限制，效率降低，在100％额定转速 时，总体效率η=0.93；当70％额定转速时，总体效率 η=0.83，故其应用受到限制。
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船舶电气设备及系统
2018/10/27
轴带发电机装置
船舶轴带发电装置是由船舶主机驱动发电机供电的 装置，它利用主机富裕功率来达到节能的目的。最 近几年来新造的定期集装箱船、矿砂船、散装液货 船大多数安装了轴带发电机系统。
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其主要优点体现在以下几个面：
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1 轴带发电机；2 晶闸管整流器；3 电抗器；4 晶闸管逆变器；5 短路电抗 器；6同步调相机；7 励磁变换器；8 控制装置；9 励磁变压器；10 负载
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1.2 船舶轴带发电机的主要类型 船舶轴带发电机由主机驱动，其转速随主机的转速而变 化，因此根据主机的运行条件，对主机转速的变化需进 行补偿，以便获得恒频、恒压的电力是问题的关键．按 照其有无补偿，则补偿方式可以分为：
2018/10/27
• 节省燃料和燃料费用。由于主机燃用劣质燃料油作为燃 料，热效率高、经济性好。 • 降低辅助柴油机组的运行时间和消耗，减少了相应的维 修工作量和维修费用。 • 减少滑油消耗。船舶在航行中不使用辅助柴油发动机组， 也就减少其消耗的滑油。 • 有利于机舱的布置。由于辅助柴油发动机组总的工作时 间缩短，故可选用较高速的柴油发动机组。使用轴带发电 机时，往往会减少一台辅机，机舱的空间节省了。 • 改善机舱工作环境。降低机舱的噪音，同时也减少了机 舱的热源。
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2）定距螺旋桨，轴带发电机和恒定频率装置组(FPP+S ／G+CF) 在这种系统中，轴带发电机的转速是可变的，但由 于采取了电气控制方式，使得供给船舶电网的电源频 率保持恒定。这种系统不但在换接时可以与其它发电 机并联运行，而且可以长期持续并联运行。
1）无频率补偿型S／G系统 这种轴带发电机系统是由主机和定距螺旋桨的推进 系统驱动，主机转速未采取机械或电气的措施进行调 节，由于轴带发电机的频率随主机转速而变化，这种 轴带发电机系统只能在其频率不超出船舶规范允许范 围时才可使用。
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1.1 船舶轴带发电机的主要类型
轴带发电机装置的类型大致可分为以下几种： • 频率变动型轴带发电机装置，它包括变距桨普通式和 定距桨普通式． • 频率稳定型轴带发电机装置，它又分为；定速类，包 括涡轮连轴节式，油压驱动式，油类多板离合器式无级 调速齿轮箱式；晶闸管逆变器式；跨轴式；旋转变流机 类，包括直流式和交流式；感应恒频式，分为旋转式， 静止式，晶闸管逆变器式。 • 复合轴带发电机装置，它包括：高经济轴带发电机装 置，超经济轴带发电机装置，带发电机电动装置；多功 能齿轮箱式轴带发电机组合装置；废气涡轮轴带发电组 合装置。
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轴带发电机系统也存在一些缺点： • 船舶在港作业时，不能用轴带发电机供电，仍需要辅助 柴油发动机组供电。 • 对于交流电制的船舶，若非恒定转速的主机，则必须采 取特殊措施，保证电网的频率的恒定，故使整个系统变得 较为复杂。 • 一次投资(即造船成本)较大，虽然可以从营运成本降低的 好处中得到补偿，但是这个补偿是和轴带发电机的功率有 关(功率越大越好)，还与时间的利用率(即船舶在一年中航 行的时间)有关。
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目前由于电力，电子元件 在电气控制领域中的应用， 这种轴带发电机系统被采 用的越来越多．如 “AGE'’晶闸管轴带发电 机系统就属于(FPP+S／ G+CF)类型．但是这种轴 带发电机系统的构成比较 复杂，涉及的控制元件也 比较多，一旦出现故障， 检修工作难度很大。篇幅 所限，在此不详述。 FPP+S/G+GF系统框图
2）频率补偿型S／C系统 这种系统中，采用机械或电气的控制手段使船舶电网 的频率保持轴带发电机装置组成的(CPP+S／c)属于这种 系统。
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3）变距桨和轴带发电机装置组成(CPP+S／G) 该系统中，主机和轴带发电机之间装有减速齿轮装置。 船速取决于变距桨的螺距大小，主机转速及轴带发电机 的频率大致恒定。在CPP+S／G系统中，只在切换发电机 时，才可以和其它发电机并联运行，因为长时间并联运 行是非常困难的。 4）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理 由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正 常航行时主机的转速维持在一个速度上(额定转速)，而 且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨 叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不 需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动 装置(减速齿轮箱)联在一个系统中，因此整个系统的组 成比较简单，其工作原理与系泊(辅助)发电机的工作原 理大致相同。
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1.7.3 定距浆船舶的轴带发电机
1）定距螺旋桨，定速装置和轴带发电机装置组成 (FPP+CS+S／G) 在这种系统中，推进轴和轴带发电机之间装有定速装置。 当推进轴转速发生变化时，轴带发电机的转速保护恒 定．定速装置有多片离合器式，涡流联轴器式，液压转换 器式和电控星形齿轮．可是这种轴带发电机装置不能和其 它发电机持续并联运行，而且当速度和额定转速差异较大 时，装置容量将受到限制，效率降低，在100％额定转速 时，总体效率η=0.93；当70％额定转速时，总体效率 η=0.83，故其应用受到限制。
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轴带发电机装置
船舶轴带发电装置是由船舶主机驱动发电机供电的 装置，它利用主机富裕功率来达到节能的目的。最 近几年来新造的定期集装箱船、矿砂船、散装液货 船大多数安装了轴带发电机系统。
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1 轴带发电机；2 晶闸管整流器；3 电抗器；4 晶闸管逆变器；5 短路电抗 器；6同步调相机；7 励磁变换器；8 控制装置；9 励磁变压器；10 负载
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1.2 船舶轴带发电机的主要类型 船舶轴带发电机由主机驱动，其转速随主机的转速而变 化，因此根据主机的运行条件，对主机转速的变化需进 行补偿，以便获得恒频、恒压的电力是问题的关键．按 照其有无补偿，则补偿方式可以分为：
2018/10/27
• 节省燃料和燃料费用。由于主机燃用劣质燃料油作为燃 料，热效率高、经济性好。 • 降低辅助柴油机组的运行时间和消耗，减少了相应的维 修工作量和维修费用。 • 减少滑油消耗。船舶在航行中不使用辅助柴油发动机组， 也就减少其消耗的滑油。 • 有利于机舱的布置。由于辅助柴油发动机组总的工作时 间缩短，故可选用较高速的柴油发动机组。使用轴带发电 机时，往往会减少一台辅机，机舱的空间节省了。 • 改善机舱工作环境。降低机舱的噪音，同时也减少了机 舱的热源。
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2）定距螺旋桨，轴带发电机和恒定频率装置组(FPP+S ／G+CF) 在这种系统中，轴带发电机的转速是可变的，但由 于采取了电气控制方式，使得供给船舶电网的电源频 率保持恒定。这种系统不但在换接时可以与其它发电 机并联运行，而且可以长期持续并联运行。
1）无频率补偿型S／G系统 这种轴带发电机系统是由主机和定距螺旋桨的推进 系统驱动，主机转速未采取机械或电气的措施进行调 节，由于轴带发电机的频率随主机转速而变化，这种 轴带发电机系统只能在其频率不超出船舶规范允许范 围时才可使用。
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1.1 船舶轴带发电机的主要类型
轴带发电机装置的类型大致可分为以下几种： • 频率变动型轴带发电机装置，它包括变距桨普通式和 定距桨普通式． • 频率稳定型轴带发电机装置，它又分为；定速类，包 括涡轮连轴节式，油压驱动式，油类多板离合器式无级 调速齿轮箱式；晶闸管逆变器式；跨轴式；旋转变流机 类，包括直流式和交流式；感应恒频式，分为旋转式， 静止式，晶闸管逆变器式。 • 复合轴带发电机装置，它包括：高经济轴带发电机装 置，超经济轴带发电机装置，带发电机电动装置；多功 能齿轮箱式轴带发电机组合装置；废气涡轮轴带发电组 合装置。
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轴带发电机系统也存在一些缺点： • 船舶在港作业时，不能用轴带发电机供电，仍需要辅助 柴油发动机组供电。 • 对于交流电制的船舶，若非恒定转速的主机，则必须采 取特殊措施，保证电网的频率的恒定，故使整个系统变得 较为复杂。 • 一次投资(即造船成本)较大，虽然可以从营运成本降低的 好处中得到补偿，但是这个补偿是和轴带发电机的功率有 关(功率越大越好)，还与时间的利用率(即船舶在一年中航 行的时间)有关。
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目前由于电力，电子元件 在电气控制领域中的应用， 这种轴带发电机系统被采 用的越来越多．如 “AGE'’晶闸管轴带发电 机系统就属于(FPP+S／ G+CF)类型．但是这种轴 带发电机系统的构成比较 复杂，涉及的控制元件也 比较多，一旦出现故障， 检修工作难度很大。篇幅 所限，在此不详述。 FPP+S/G+GF系统框图
2）频率补偿型S／C系统 这种系统中，采用机械或电气的控制手段使船舶电网 的频率保持轴带发电机装置组成的(CPP+S／c)属于这种 系统。
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3）变距桨和轴带发电机装置组成(CPP+S／G) 该系统中，主机和轴带发电机之间装有减速齿轮装置。 船速取决于变距桨的螺距大小，主机转速及轴带发电机 的频率大致恒定。在CPP+S／G系统中，只在切换发电机 时，才可以和其它发电机并联运行，因为长时间并联运 行是非常困难的。 4）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理 由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正 常航行时主机的转速维持在一个速度上(额定转速)，而 且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨 叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不 需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动 装置(减速齿轮箱)联在一个系统中，因此整个系统的组 成比较简单，其工作原理与系泊(辅助)发电机的工作原 理大致相同。