船舶电力推进系统的应用
小型内河船舶电力推进技术的应用及发展
第33卷第6期2016年12月江苏船舶JIANGSU SHIPVol.33 No.6Dec.2016小型内河船舶电力推进技术的应用及发展付如愿\郑晖\高海波2(1.南车株洲电力机车研究所有限公司，湖南株洲412001 ;2.武汉理工大学，湖北武汉430063)摘要:分析了内河航运的特点和电力推进技术适用于内河船舶的原因，介绍了电力推进应用于小型内河船舶 上需要解决的关键技术和成功应用案例,并对其国产化现状做出分析，指出LNG发动机匹配电力推进方式和纯 电动船会是未来小型内河船舶的发展方向。
关键词：内河运输;电力推进船;液化天然气中图分类号:U664. 14 文献标志码:A〇引言内河航运拥有以下特点:航道深浅不一且宽窄 各异，时常伴有浅滩和弯道;航道通行能力随季节变 化，丰水期和枯水期迥异;繁忙航段需要过往船只相 互避让;不同的航段水流速度差异很大;顺水和逆水 航行时动力装置的功率需求不同;离靠码头频繁，工 况多变。
基于以上特点，内河船舶应该满足以下要 求:灵便的转弯性能;较小的转弯半径;平滑的变速 能力;逆水航行时应有充裕的冲滩动力;顺水航行时 能稳定地输出动力，保持船速平稳[1]。
要满足以上 复杂的航运环境及多种功能要求，同时又要求原动 机始终有较高的运行效率，节约燃料，降低排放，电力推进无疑是目前最佳的成熟推进方式。
国内的内河小型机动船舶，多数船长为5 ~ 20 m，总装机容量一般在2 000 kW以下，推进功率 一般在1 500 kW以下，95%以上采用柴油机匹配齿 轮箱驱动螺旋桨的推进方式[2]。
因而，内河小型船 舶电力推进系统的推广应用，方兴未艾。
电力推进一般采用柴油机驱动发电机，恒速运 行，工况平稳，燃烧充分，废气排放少，变频电动机驱 动螺旋桨调速方便，赋予船舶良好的操纵性。
电力 推进船舶是目前获得航运界认可的新型绿色船舶。
为了更好地推广电力推进系统，本文介绍了小 型内河船舶电力推进系统关键技术，分析了该推进收稿日期:2016-06-07基金项目：国家自然科学基金项目（51579200)作者简介:付如愿（1983—），男，工程师，从事船舶电力推进系统变频产品的开发应用研究工作;郑晖（1985—），男，工程师，从事船舶电力推进系统变频产品的开发应用研究工作;高海波（1975—），男，博士，副教授,从事船舶电力推进系统仿真研究。
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。
电机驱动技术在船舶运动控制中的应用
电机驱动技术在船舶运动控制中的应用船舶作为一种重要的交通工具，其运动控制是确保航行安全和运输效率的关键。
随着科技的不断发展和进步，电机驱动技术在船舶运动控制中的应用越来越广泛。
本文将重点探讨电机驱动技术在船舶运动控制中的应用，包括电机驱动系统的基本原理、电机类型及其优势、应用案例等。
一、电机驱动系统的基本原理船舶运动控制的基本原理是利用电机驱动系统实现对船舶的动力输出和运动控制。
电机驱动系统由电机、电力电子变换器、控制器等组成。
电机作为核心部件，通过电力电子变换器将电能转换为机械能，再通过控制器对其进行精确控制，从而实现船舶的运动控制。
二、电机类型及其优势1. 直流电机：直流电机具有转速范围广、起动扭矩大、转速调节范围宽等优点，适用于低速高扭矩的工况。
船舶在停靠、靠泊等低速工况下，直流电机能够提供足够的扭矩以保证安全和稳定性。
2. 交流感应电机：交流感应电机具有结构简单、可靠性高、维护成本低等优势，广泛应用于船舶的动力传动系统中。
其适用于中低速运行工况，可满足大多数船舶运动控制的需求。
3. 无刷直流电机：无刷直流电机具有高效率、高功率密度、寿命长等优点，被广泛应用于新能源船舶等领域。
其在船舶运动控制中能够提供高效、可靠的动力输出。
三、电机驱动技术在船舶运动控制中的应用案例1. 船舶推进系统：电机驱动技术广泛应用于船舶推进系统中，通过电机驱动船舶螺旋桨，实现对船舶前进、后退、转向等运动的控制。
这一技术应用使得航行更加精确、平稳，提高了船舶的操控性和运输效率。
2. 船舶平衡系统：电机驱动技术在船舶平衡系统中起到关键作用。
例如，通过对电机的精确控制，可以实现对船舶的倾斜、抗浪等运动的平衡控制，使船舶在恶劣海况下保持稳定，保护货物和乘客的安全。
3. 载重船舶卸货系统：电机驱动技术在载重船舶卸货系统中应用广泛。
通过电机驱动卸货机械臂、输送带等设备，实现对货物的自动卸载和运输，提高了卸货效率和操作安全性。
4. 船舶辅助设备控制：电机驱动技术还广泛应用于船舶辅助设备控制中，如发电机组、压缩机、泵等设备。
PMS能量管理系统及其在电力推进型船舶中的应用
PMS能量管理系统及其在电力推进型船舶中的应用随着我国船舶行业逐渐向现代化和大型化方向发展，电力推进系统被大力推广，传统的电站系统已经不能满足时代发展的需求。
PMS能量管理系统能够实现发电自动化、用电设备管理、系统检测报警等功能，提高了大型船舶电力系统的稳定性和安全性。
本文主要分析PMS能量管理系统在电力推进型船舶中的应用。
【关键词】PMS系统电力推进型船舶PMS系统是船舶自动化系统的重要组成部分，应用于大型船舶中能降低燃油消耗、防止失电，同时能够保护电力设备安全运行，提高船舶性能。
PMS系统应用于电力推进型船舶中必须要分析电力推进的优点和系统配置，并分析其控制层次结构、具体功能，从而最大限度的满足使用工况。
1 PMS系统概述PMS系统是一个集监测、控制、管理与保护为一体的综合性船舶管理系统。
该系统涉及的技术比较多，比如网络通信技术、信息处理技术、系统决策技术、传感技术以及计算机技术等。
其运行的目标是根据船舶的实际工况来确定功率应用。
PMS系统主要由5个部分构成，其系统功能框架见图1。
1.1 PMS控制原理电力推进型船舶自动化系统主要包含发电机控制系统、推进系统、配电板以及PMS功率管理系统，其中PMS系统一般利用配电板集中分配船舶的电能，可以直接控制发电机的转速，并调节电网的工作频率，合理分配船舶电站负荷，限制船舶大功率负荷，保障电站供电质量和安全。
1.2 PMS系统的重要器件选择1.2.1 电子调配器PMS系统对调速器性能要求比较高，因为船舶环境比较复杂，通常模拟量调节信号容易受到电磁信号的干扰，所以必须实施速度调控处理，PMS系统在利用数字量信号实施调控时要尽量选择性能较高的数字量调速器，提高电能调控的准确性。
1.2.2 控制系统PMS系统一般选择德国西门子SIMATICH冗余处理器400H系列CPU412H型号，实现数据的备份处理。
在系统运行的过程中对整数和浮点数的运算量要求比较大，所以在这之前必须对系统运算实施预估计算分析，412H处理器运算速度能够达到预期效果。
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。
船舶电机与电力拖动系统
集成化
将电机与电力电子、控 制和监测系统集成在一 起，形成一体化的电力
拖动系统。
02 船舶电力拖动系统基础
船舶电力拖动系统的组成与原理
船舶电力拖动系统的组成
船舶电力拖动系统主要由电机、传动装置、控制系统和负载等部分组成。
船舶电力拖动系统的原理
船舶电力拖动系统通过电机产生动力，经过传动装置传递给负载，实现船舶的 推进和控制。
这些设备通常需要连续运行，因此船 舶电机需要具备高效率和长寿命等特 点，以确保辅助系统的稳定运行。
船舶电力拖动系统在船舶系统中的应用实例
船舶电力拖动系统在船舶系统中 广泛应用于各种场合，如货船的 起货机、客船的电梯和输送带等。
以货船的起货机为例，电力拖动 系统通过电动机的驱动，实现起 货机的升降和旋转运动，确保货
系统优化
通过优化设计，提高船舶电力拖动 系统的效率、可靠性和经济性。
控制系统设计
根据航行需求，设计合理的控制系 统，实现船舶的稳定、安全航行。
03 船舶电机与电力拖动系统 的应用
船舶电机在推进系统中的应用
船舶电机在推进系统中主要用于驱动船舶的主发动机，如柴油机、燃气轮机等。
船舶电机需要具备高功率、高效率、高可靠性以及良好的调速性能，以满足推进系 统的要求。
新型材料如碳纤维、钛合金等将在船舶电机和电力拖动系统中得到应用，以提高 设备的强度、轻量化和耐腐蚀性。
新工艺
随着3D打印等新工艺的发展，船舶电机和电力拖动系统的制造将更加灵活、高 效，降低生产成本。
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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项目机械推进常规电力推进POD推进回转直径120% 100% 75%零航速回转180 度所需时间118% 100% 41%全速回转180 度所需时间145% 100% 42%全速到停止所需时间280% 100% 42%零航速至全速所需时间210% 100% 90%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。
为什么会采用电力推进船舶
20世纪的前期，汽轮机初次在舰船上应用，由于大功率机械减速装置在制造工艺上尚有一定的困难，所以从护卫舰到航空母舰等许多军用舰船，以及油船、客货船等许多大型民用船舶都采用了电力推进，并发展了各种形式的电力推进装置。
第二次世界大战后，随着科学技术的进步，已可批量生产可以满足舰船动力要求的齿轮减速装置，而当时技术条件下的电力推进装置又由于增多了能量变换环节，带来了设备昂贵、传动效率低、维护保养工作量大等一系列缺点，故舰船又大量采用柴油机、汽轮机或燃气轮机的直接传动推进。
但是，由于电力推进的特殊优点——无比优越的灵活性，常规潜艇、工程船、破冰船等一些要求良好操纵性、转矩特性和响应特性的特殊用途舰船仍然广泛采用电力推进。
20世纪70年代以后，电子技术向大功率方向高速发展，以开关技术为基础的功率电子技术不但不断地提高开关的频率，而且朝着智能化、模块化的方向发展。
具有代表性的几种功率电子器件首先在陆上电网得到了应用，然后又逐步发展到舰船上。
功率电子技术不仅彻底改变了舰船能量变换的面貌，而且使原先船船电力推进存在的一些缺点发生根本性的转化，其优点和长处得到进一步发扬。
80年代以来，高新技术有了很大发展。
例如，进入实用阶段的永磁电机可以给舰船电力推进设备带来更小的体积和重量；超导技术和燃料电池的研究已在某些技术领域有了一定的进展。
这些技术一旦有所突破将会给电力推进带来更深刻的变化，使电力推进形成压倒原动机直接传动推进的绝对优势。
近年来，世界上又出现了许多采用电力推进的军用舰艇和民用船舶。
这些舰船的电力推进装置大部分配备了现代的功率电子变换设备，有的还配备了永磁电机。
因而，今天舰船所采用的电力推进已经不是以往的简单重复，无论是舰船总体系统的组成或是推进装置自身的性能都有了长足的进步和提高。
目前采用电力推进的船舶，占世界整个船舶的比例还是较小的。
但是，某些特殊工作船舶，如破冰船、调查船、布缆船、拖船、挖泥船及火车渡船等都广泛采用电力推进。
电力推进船舶电站管理系统(PMS)的设计研究与应用
电力推进船舶电站管理系统(PMS)的设计研究与应用作者：陈晓宁王永珊樊斌祁江峰来源：《广东造船》2021年第04期摘要：基于我公司800t风电平台电力推进系统PMS设计实例，对PMS从系统功能、设计选型及实船应用等方面进行分析研究，总结PMS要点、设计思路及关键技术，为PMS设计研究提供参考。
关键词：电站管理系统（PMS）;设计;应用中图分类号：U665.12 文献标识码：AAbstract： Based on the design example of the power management system （PMS） of 800t wind power platform electric propulsion system， the paper analyzes and studies PMS step by step from the aspects of system function， type selection and real ship application， summarize the key points， design ideas and key technologies of PMS.Key words： Power management system（PMS）; Design; Application1 前言船舶电力系统作为船舶电力的心脏，在船舶设计中占据着重要的地位。
近年来，船舶电站功率管理系统（PMS）以高科技、功能多样化、控制智能化、管理高效化为发展方向，采用现代控制系统配合复杂运算系统、网络化分布控制，使得PMS具有强大的功能和广阔的应用前景。
由于船舶电站功率管理系统（PMS）在船舶自动化应用中的巨大发展潜力，各发达国家都争先进行研究，不断开发新型控制技术，丰富船舶电站的功能。
经过几十年的努力，很多产品取得了不错的应用效果。
如康仕伯、西门子等公司的产品，基本实现了对船舶电力系统的集中管理、合理分配、信息共享、故障处理、在线监控，并且不断地将快速发展的信息技术融入其中，使得船舶电站越来越智能化、功能多样化。
交流变频技术在船舶电力推进系统中的应用研究
１ ． １ 交 流 电机 调 速 系 统 的 简 述 ＝ ６ ０ ｆ ／ ｐ （ １ － ｓ ） １ ． １ ． １ 电机是机 、 电、 磁三种物理量相互联系 ． 在电磁 场里 交流变换 的 ｎ 式 中， ｎ 一 异步机转数 ： ｆ ＿ 电源频率 ： Ｐ 一 定子绕组级对数 ； ｓ 一辟步电 能 量 变化 装 置 动机转差率 。从此公式可知 。当 Ｐ和 ｓ 为定值时 ． ｆ ｎ 成正 比关系 １ １ ． ２ 交流调速是指 由用交流电机带动 、 电机速度为调试 目的的 自动 即： 可以通过连续不断地改变供 电电源的 ｆ 来改变 电动机 的 ｎ ， 、
２ ０ １ ３年
第１ ９期
Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ０ Ｌ ０ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ ０ Ｒ Ｍ＿ ＡＴ Ｉ Ｏ Ｎ
科技信息
交流变频技术在船舶电力推进系统中的应用研究
金成 城 （ 宁波 大学 ， 浙江 宁波 ３ １ ５ ２ １ １ ）
【 摘 要】 电力推进 与柴油机推进相 比 ， 电力推进更加智能化、 自 动化 。船舶 电力推进 系统的核心是 主推进 电动机的速度调节 ， 本 文着重介 绍 了交流 电机变频调速技术 中异步 电动机的相 关内容及其特点 ． 同时简述 了现代 在船舶 电力推进 中交流调速技术的应用 实 例 以及展望 【 关键词】 交流变频调速 ； 电力推进 ； 变频器 ０ 绪 论
船舶电力推进几种典型方式的比较
[内容提要]此文介绍目前市场上五种类型电力推进系统,并分析比较它们的工作原理和特点。
关键词:船舶电力推进原理特点0前言船舶电力推进,有直流推进和交流推进两大类。
1970年代以前,主要采用直流电力推进系统,因为直流电机转速调整范围宽广和平滑,过载起动和制动转矩大,逆转运行特性好;而交流电动机尽管具有输出功率大、极限转速高、结构简单、成本低、体积小、运行可靠等优点,但限于当时的技术限制,调速困难,应用较少。
随现代控制理论和数字控制、直接转矩控制、矢量控制等电力电子技术的发展,交流调速系统的性能已经可以与直流调速系统相媲美[1]。
交流电力推进系统的应用,已经成为船舶电力推进发展的主流,呈现出蓬勃发展的态势。
水面船只,交流电力推进占主导地位,所选用的交流电动机,交流异步电机、交流同步电机、永磁同步电机等并存。
只有潜艇,仍是直流推进占主导地位。
世界著名的电气集团,如SIEM EN S ,ABB ,以及AL STOM 等,都研制出船舶交流电力推进的成套装置,功率从几百千瓦到几十兆瓦,其中以吊舱式推进器最具代表性。
例如ABB 公司的AZIPOD 推进系统,功率已达40MW ,性能可靠,传动效率高,节省空间,已成功地应用在油轮、破冰船、邮轮、化学品船、半潜船等多种船型,并在近期新造船舶市场获得良好评价。
目前,船舶采用的电力推进系统,型式多种多样,但归纳起来基本可分为以下五类[2～4]:可控硅整流器+直流电动机变距桨+交流异步电动机电流型变频器+交流同步电动机交-交变频器+交流同步电动机电压型变频器+交流异步电动机选择电力推进装置时,主要关注价格、功率范围、推进效率、起动电流、起动转矩、动态响应、转矩波动、功率因数、功率损耗、谐波等指标。
本文从以上五类电力推进装置的工作原理出发,分析其工作特性,并比较关键指标。
1可控硅整流器+直流电动机1970年代以前,船舶电力推进系统中,直流电动机占据主导地位。
1940和1950年代,推进系统采用原动机-直流发电机-直流电动机形式,通过调节发电机励磁电流的大小和方向,调节电动机转速及转向。
船舶综合电力推进系统故障诊断技术
变频器
用于改变电机的转速。
推进电机和螺旋桨
用于将电能转化为机械能，实现船舶的推 进。
控制系统和监测系统
用于控制和监测系统的运行状态。
船舶综合电力推进系统的特点
可以实现全船的集中供电，提高 电力资源的利用效率。
可以实现电力的就地消耗，减少 对主机的依赖，提高船舶的续航 能力。
船舶综合电力推进系统具有以下 特点
在未来的研究中，可以进一步探索该方法在其 他复杂系统中的应用，并优化其性能以提高故 障诊断的准确性和实时性。
此外，还可以结合深度学习等先进技术，开发 更智能、高效的故障诊断系统，为船舶行业的 安全和稳定运行提供保障。
THANKS
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利用实际运行数据对神经网络模型进行训练，优化模型的参数 与结构，提高故障诊断的准确性与效率。
实时故障诊断
将船舶综合电力推进系统的实时运行数据输入神经网络模型， 通过模型计算，输出故障类型与位置的建议值。
基于模糊理论的故障诊断技术在船舶综合电力推进系统的 应用
建立模糊逻辑系统
根据船舶综合电力推进系统的故障特点，建立基于模糊逻辑的故 障诊断பைடு நூலகம்统。
可以实现电力的分布式管理和控 制，提高船舶的稳定性和安全性 。
可以实现电力的灵活分配，满足 不同设备的用电需求。
02
船舶综合电力推进系统故障诊 断技术
基于信号处理的故障诊断技术
频域分析
对船舶电力推进系统的振动、声音、电流等信号 进行频谱分析，以识别和诊断特定的故障类型。
时域分析
对信号的时域波形进行分析，以检测和识别异常 现象，如谐波畸变、电压波动等。
基于其他智能算法的故障诊断技术
支持向量机
01
船舶电力推进技术概况-文档
船舶电力推进技术概况船舶电力推进系统代表着当今船舶动力的发展方向。
传统的船舶推进方式是利用原动机直接推进，而船舶电力推进则由原动机带动发电机发电，经变频器把满足要求的电流送到推进电动机，从而驱动螺旋桨的推进方式。
跟传统的机械推进方式相比，采用电力推进系统的船舶在经济性、振动噪声、船舶操纵、布置和安全可靠性等方面具有明显优点。
1.电力推进的特点以柴油机和汽轮机为主的传统型船舶，发动机占据空间过大、工作环境差、振动大、噪声高、油污多、废气排放影响空气质量。
另外由于主机大而高，系统复杂，增加维护难度，加重维护工作量（轮机人员往往占船员的30%-45%）。
[4]船舶采用电力推进系统后，提高了柴油机效率约10%-15%，节约了维修保养费，显著提高船体空间利用率，同时船型优化，提供了安静的推进方式，并且通过柴油机在大于40%的负载匀速运转来减少了NOx和SOx的排放[4]。
除此之外，电力推进系统还将提高船舶的机动性、可靠性和电站的可利用率。
1.1 电力推进船相对于机械推进船的主要优势在于：⑴机动性能好。
由于电动机的控制性能优于传统的热力机械，电力推进船舶的机动性能较好，还具有紧急停车时滑行距离短、小角度回转和快速响应等优点。
⑵机舱小、布置灵活，可增加船舶的载货载客能力。
电力推进系统减少了尾轴、舵、传动装置以及热力系统所需要的大量辅机，节省了舱容。
⑶推进效率高。
由于吊舱式结构省去了舵，所以与传统的定距浆（特别是大功率船舶用双桨时）相比推进效率提高了6%-10%。
最近ABB和韩国三星船厂曾对一万箱的集装箱船舶进行了技术和经济论证，其结论是“对于电力推进船而言，推进效率与舱容的增加已抵消电力推挤装置初投资的增加和二次换能损耗”。
[5]⑷节能、环保。
减少各种燃油、滑油的消耗；减少废气排放和震动噪声污染。
⑸适合于特种船舶的应用。
如战舰、移动式平台、破冰船等。
这些船舶航行时一般不使用其他大功率的电力设备，若使用，则不航行，电站就获得了很高的使用率。
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
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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
船舶岸电系统的应用
当今世界贸易往来频繁，以船舶为主体的海上运输凭借自身低廉的运输成本、巨大的运输体量，成为国际贸易的主要运输方式。
我国是能源消耗大国，大量依赖国外进口，随着时间的推移能源会越来越紧张，价格会越来越贵，长此以往，最终会遏制经济的发展。
矿物燃料的大量使用，也会加剧有毒有害气体的排放，危害人们的身体健康，破坏生态环境，严重威胁人类的生存，造成难以估量的危害。
国内外航运业的高速发展，港口码头停泊的船只数量也日益增长，船舶在停港靠岸后，为保证船舶的基本功能和货物装卸的顺利进行，船舶的引擎不能熄灭，需要船上的发电机持续提供电力，但随着大功率柴油机的连续工作，大量的CO、CO₂、硫化物、NO X和可吸入性颗粒物排放到空气中，造成严重的大气污染。
同时高分贝的柴油发电机工作时的轰鸣声也给港口及附近区域带来巨大的噪声污染，在港口地区实施靠港船舶使用岸电电源的措施，不仅是未来港口码头建设的发展方向，更是对保护港口地区、市区的生态环境、人居环境有着重大意义。
关闭船舶上的辅助发电机，也能减少船舶的震动和噪音，提高船员的生活工作环境质量，更是为船只停靠期间检修发动机提供了便利的条件，对船舶有积极作用。
因此，寻找无污染的、清洁的新能源，寻求可持续发展之路，是当今社会的重要课题。
一、岸电系统概述1、岸电系统出现的背景早期大型船舶在靠港装货和卸货期间，按照船舶载重量考虑，其消耗功率较大，集装箱船根据其装箱和冷藏箱的数量，需要大量电力输出，为保证大功率设备及其他设备支撑整个系统的正常工作，船上的燃油发电机必须持续运行，但是船舶发电机在靠港及装卸作业期间利用率较低，产生的多余电能也不易储存，造成了燃料资源的浪费，污染港口及周围地区环境 [1]，同时欧盟港口对靠港船船舶所用的含硫高燃油也有严格规定，虽然各港口设置有岸电箱，但其容量仅能满足船舶维修及停港期间的基本用电，基于以上情况，岸电系统随之应用发展。
2013年8月15日起，国家电网公司开始推行电能替代实施方案，全方面推动实施电能替代工作。
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地球表面的71%被水覆盖
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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
• 对环境的关注也在不断增加，减排和防污染的要求，减少船锚泊时对 珊瑚礁的损害等关注都在不断增加。因此，船舶必须能够独立通过 DP控制侧推器和主推进器实现定位，这也增加了游轮市场中对电力 推进和吊舱推进器的份额。
DP
• DP(Dynamic positioning):动力定位就是船舶或海上平台不借助于锚 泊系统的作用，而是利用自身装备的各类传感器测出船舶的运动状态与 位置变化，以及外界风力、波浪、海流等扰动力的大小与方向，利用计 算机进行复杂的实时计算，控制船舶主副推力装置产生适当的推力与力 矩，以抵消扰动力，使船舶尽可能保持目标船位与艏向。 • 有的动力定位系统，还可根据风力的变化，提前发出信号来抵消风力 的影响。
• 采用动力定位或侧推辅助定位的锚泊方式实现深水钻探及 漂浮作业开采是可能的。侧推器辅助的定位被应用于北海， 加拿大，及其他一些环境恶劣的地区。在巴西，西非及规 划中的墨西哥湾油田装置中，人们倾向于依赖动力定位来 实现深水钻探和漂浮作业开采。
钻井平台
钻井平台
Dynamic Positioning
“玛丽女王2号”
• “玛丽女王2号”的豪华程度也丝毫不逊色于“泰坦尼克”号。船上 有14个风格各异的酒吧和俱乐部，6个装饰精美、流光溢彩的豪华餐 厅，5个宽敞的游泳池，1个可以上演精彩大节目的戏院，1个藏书丰 富的图书馆，1个迪斯科舞厅，1个娱乐场，还有2000个浴室、3000 部电话、4500级台阶以及数百件美术作品。这样豪华巨大的邮轮，船 票自然也是高得惊人，据说最低也需要3000美元，最贵则高达6万美 元。 • 其电力推进系统由公司提供.
渡轮
渡轮
烟大渡轮
• 国际电力和自动化技术巨头ABB获得了国家铁道 建设重点项目烟台－大连铁路轮渡项目提供渡船 电力推进系统的合同，这意味着全国首次采用全 电力推进的滚轮船出现在烟大线上。
• 与粤海铁路轮渡采用的机械式推进系统不同，此 次烟大线渡船采用的是目前世界上先进的电力推 进系统。据ABB全球船舶业务经理芮尼克介绍， 该系统具有明显的经济性、良好的操控性和更好 的环保性。
动机 • 客船，游轮和渡轮对船上舒适性要求很高，不能 有大的振动和噪音。另外，考虑到乘客和船舶的 安全，推进装置的可靠性和可用性要求很严。因 此，电力推进很早就被评估满足以上要求并被投 入应用。 • 今天，游轮采用电力推进的案例名单有一大长串 并在不断增加。因为电力推进在机动性和油耗方 面有明显改善，推进效率可增加10%，新建船舶 中很大一部分比例的船舶指定要采用电力推进系 统，比例还在不断增加。
烟大渡轮
• 该轮渡可承运480名旅客、50节火车车厢、50辆卡车和25 辆汽车。 • 两艘渡船分别在2006年6月和12月，由天津新港船厂建成 并交付中铁渤海铁路轮渡有限责任公司。
• ABB于2002年在中国开展船舶业务，烟大线轮渡项目是其 在中国的最大一笔船舶订单。芮尼克认为，2015年中国有 望成为全球最大造船国，中国市场的潜力无限，ABB对此 十分看好。
海洋油气资源 • 目前，我国的进口石油依赖程度达40%，须知，石 油安全关系到一个国家的经济安全。因此，降低进 口石油依赖度是十分重要的任务。 • 我国陆上含油气盆地中主力油田大部分已有30多 年的开采历史，多数油田原油采出程度高达70%， 进一步扩大产量的空间十分有限。 • 相对来说，海洋油气资源还是一块尚未开垦的处女 地，在海域油气勘探上有新突破，是破解我国石油 困局的一剂良方。
钻井平台
“希望1号”海洋钻井平台借助拖船的牵引通过长江江苏段水域
春晓油田
春晓油田
日本巡逻机闯入中国春晓油气田上空监视
中国海军舰艇在东海中方春晓气田附近巡逻
春晓油田
• 日本《每日新闻》2010年2月21日报道称，围绕着日中两国之间成为 悬案的东海油气田问题，日本政府决定采取新的对应方针，不惜使出 将中国诉诸国际海事法院等法律手段。
游轮
“玛丽女王2号” 停靠上海外高桥码 头
• “玛丽女王2号” 是世界上最大、最长、 最昂贵的豪华邮轮之一，由全球最大 的邮轮经营集团美国嘉年华公司订购， 历时两年建造而成，总共耗资约10亿 美元。该邮轮长345米、宽41米，吃水 线以上高度为72米，吨位为15万吨， 时速30海里。 • 这条船上的发电量足可供应有30万居 民的城市。