电力推进系统在内河游船的应用

电力推进系统在内河游船上的应用

作者:屠伟峰来源:中国水运杂志日期:2009年09月08日

随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，水上旅游消费已经逐渐成为人们休闲度假的主要选择方式之一，在水域发达的地区水上旅游业已成为重要的经济增长点，水上旅游业正蓬勃发展，以上海市为例，黄浦江、淀山湖、枫泾、七宝等处风景点均设有水上旅游项目，其中，黄浦江水上旅游经过30年的发展，已成为上海重要的旅游景点和都市名片。由于长期缺乏统筹规划和配套的管理措施，各地的水上旅游业发展良莠不齐，水上旅游在发展同时也产生了环境污染、噪音扰民、能源利用效率低、舒适度差等情况，开发新型游览船的节能环保型船舶电力推进系统，营造和谐、舒适的水上旅游环境，促进水上旅游业健康、有序发展，正在日益为人们所重视。

水上旅游业和游览船舶现状

截至2008年底，上海市从事浦江水路旅游客运的企业已达到10家，共拥有36艘船舶，合计9425个客位，客流量呈逐年增加态势，年度客流量已经达到300万人次左右，已成为展现上海城市风采的经典景观。但由于没有明确的游览船舶主机配置技术标准和柴油机排放和能耗的技术标准，大部分船舶的主机推进系统一般采用常规柴油机直接推进，其中部分船舶甚至采用价格低廉但高能耗、高污染的主机推进系统，船舶营运时产生了大量"黑烟"排放严重污染大气环境，造成的船舶噪音和振动则大大影响了游客欣赏景点的效果和心情，对水上景点周边群众带来了极大困扰，使此类旅游项目难以和谐、可持续发展。

电力推进系统介绍及应用分析

1．电力推进系统构成的一般介绍

电力推进系统是一种比较先进的推进方式，其节能、环保、安全性能非常适合应用于内河游览船。目前，绝大部分船舶的电力推进系统均采用交流电动机为推进动力，交流系统一般分高压（1KV级以上）、中压（690V级以上）、低压系统三种形式。低压交流电力推进系统的一般原理示意图如下：

2.电力推进系统在游览船应用的技术优势

由低排放柴油机组组成的电力推进系统是一种比较先进的船舶推进方式，符合国家节能减排的战略，一般用于沿海、内河的中小型船舶，其中包括本文述及的内河游览船。它的主要技术优势主要体现在：

1）环保节能，可以有效提高船舶推进系统运行的环保性和经济性。电力推进船舶设置若干台柴油发电机组组成一个公共电站，公共电站的管理系统可以根据船舶不同的航行状态推进电机和和其它电气设备的用电需求，控制不同数量的发电机组投入工作供电，提供与船舶相应航速的推进电机推进功率和电网用电需要匹配的功率，从而使各个工作状态下运行的柴油发电机组保持在一个较高的负荷率，长期稳定在70-90%之间，使柴油机保持在效率较高的工作区间，此时，柴油机燃油燃烧质量好，既有效降低柴油机油耗，又可以大量减少柴油机排放物，避免柴油机低负荷时因燃烧不良所产生的大量"黑烟"和其它氮氧化物等排放物。根据ＳＩＥＭＥＮＳ等公司统计，同功率的船电力推进要比内燃机推进耗油减少１０％左右，航速可提高０.５节。

2）明显减少噪声和振动，有效提高游览船舶的舒适性。与常规柴油机动力推进方式相比，柴油发电机组通常安装在弹性支承上，恒速转动，振动变量小，

与轴系和船体也无直接联结，大大减少了振动和噪声，而柴油机组的较平稳负荷极大地减少柴油机在负荷较大变动时所产生的剧烈振动和附加噪声，同时在船舶设计时可以事先考虑使之尽量远离船舶结构共振点，减少因推进系统运转引起船舶共振的可能性。电力推进系统可以有效降低船舶噪声和振动，提高了船员和乘客舒适程度，这对游览船十分重要。

3）船舶操纵性较好，停靠码头容易。推进电机转速易于调节，在正反转各种转速下都能提供恒定转矩，因此能得到最佳的工作特性，使船舶取得优良的操纵性。实现船舶推进器的无级调速，并实现操纵控制的智能化。电力推进可实现类似于"汽车自动档"的驾驶操作方式，具有优越的无级调速机动性，快速的起动与反转响应性，良好的低速稳定操纵性，使船舶能够较为柔性的离、靠码头，并适应观光游览时低速航行的特殊要求。

4）提高了船舶动力装置的可靠性。电力推进系统使用多台发电机组，即使个别机组发生故障也不致于丧失船舶全部动力，船舶至少可以保持低速航行的动力。此外，由于发电机组恒速运行，较常规主机的柴油机运行状态更稳定，提高了安全性。

5）提高动力设备布置的灵活性，有利于优化船舶总体布置。电力推进系统的船舶的发电机组可以分散布置，船舶轴系的布置大大简便，可以有效改善了机舱布置，使动力装置安排更加合理，节省了大量空间，从而优化船舶总体布置，合理节省有效空间。

总之，内河游览船航行于城市内河水域，船舶航程较短、停靠频繁、航道船只较多，航行情况比较复杂，且航道周围往往是旅游风景区甚至是居民生活区，对船舶操纵性能、环保要求较高，因此，新型游览船应用优势明显，具有电力推进系统的新型游览船既可以满足较高的节能环保要求，又避免了柴油机经常频繁变速过程的噪声和振动，具有良好的减震降噪效果，明显提高了内河游览的舒适度。

电力推进与常规柴油机推进系统设备配置比较及经济性分析

目前黄浦江营运游览船普遍在300-450客左右，船舶长度在35-45米之间，航速一般要求在9节左右，对船舶的操纵性、舒适性、环保性要求较高，根据浦江游览船的特点，可以优先考虑采用电力推进系统作为动力装置。本文以一艘400客黄浦江游船为例从以下几方面综合考虑电力推进系统设计方案。

现在大部分400客的黄浦江游览船常规柴油机推进方式的动力装置及相关配置如下：(1)推进柴油机二台(KTA19-M500，339kW×1744r/min)；(2)齿轮箱二台(HCD400，i=4.43)及高弹联轴器二套；(3)推进轴系二套(不锈钢316L轴、赛龙轴承、水润滑密封装置和螺旋桨)；(4)舵系二套及电液舵机一套(双舵、

40kN.m)；(5)首侧推装置一套(STT110，110kW×1450r/min)；(6)柴油发电机组三套(3×150kW×1500r/min)；(7)主配电板(五屏、3×150kW)。

400客黄浦江游览船采用电力推进系统的设备配置情况如下：(1)全回转舵桨二套(SPR152/151、1675N.m)；(2)推进电动机二套(250kW×1488r/min)及联轴器二套；(3)变频柜二只(含PLC、变频器、滤波器等)、电源变压器二只、制动单元二套；(4)电站管理系统一套；(5)柴油发电机组三套

(3×300kW×1500r/min)；(6)主配电板(六屏、3×300kW)。