船舶电力推进系统
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 第二讲
第二讲：船舶电力推进系统类型
④ 电压型变频器+交流异步电动机
电压型变频器VSI(Voltage Source Inverter)，与电流型变频器 CSI(Current Source Inverter)同属于交-直-交变频器，也由整流器、滤波器 、逆变器三部分组成。工作原理也是整流电路将电网来的交流电转换成直 流电；再经三相桥式逆变电路转变为频率可调的交流电，供给推进电动机 。
与6脉波变频装置相比，12脉波变频装置具有系统响应速度快、谐波 含量少、损耗降低、转矩脉动低等优点。其缺点是所需电子元件数量大 ，对于6脉冲电路需要36个晶闸管，而12脉冲电路需要72个晶闸管，因而 增加了成本。 SIEMENS公司，针对双绕组同步电动机提供了12脉波交一交变频装 置。
第二讲：船舶电力推进系统类型
第二讲：船舶电力推进系统类型
1、直流推进 可控硅整流器+直流电动机
缺点： 转矩控制不够精确，若要得到精确平滑的转矩控制，必须提高电枢感 应系数，但会引起系统动态性能减弱，功率因数偏低，增加系统损耗； 直流电机驱动需要的换向器，是一个易发生故障的部件； 会对船舶电网产生较大的谐波污染，因为采用了大功率电力电子器件 ； 直流电动机固有的结构复杂、成本高、体积大、维护困难、效率低等 缺点，阻碍了它在船舶电力推进领域的广泛应用。 目前，船舶推进所应用的直流推进电机的容量，在2～3MW之间。
Siemens V/F矢量控制技术：SSP ABB DTC直接转矩控制技术：AZIPOD
第二讲：船舶电力推进系统类型
2、交流推进
① 交流异步电动机+可调螺距螺旋桨模式
交流异步电动机+可调螺距螺旋桨模式，也称为DOL(Direct on line)模式，多采用鼠笼式感应恒速电机驱动变距桨实现，船 速的控制靠改变螺旋桨的螺距。为了增加可操纵性，也可用极数 转换开关实现电机速度控制。
船舶电力推进系统的技术创新
船舶电力推进系统的技术创新在现代船舶工业中，船舶电力推进系统作为一项关键技术，正经历着日新月异的创新与变革。
这一技术的发展不仅提升了船舶的性能和效率，还为航运业带来了诸多新的机遇和挑战。
船舶电力推进系统，简单来说，就是将船舶的动力来源从传统的机械传动转变为电力驱动。
其核心组成部分包括发电装置、电力变换装置、推进电机以及控制与监测系统等。
这种系统的优势在于能够实现更加灵活的动力分配、精确的速度控制以及更低的噪音和振动水平。
过去，船舶电力推进系统在一些特殊用途的船舶上应用较为广泛，如破冰船、海洋工程船等。
然而，随着技术的不断进步，其应用范围正在逐渐扩大，包括商船、客船甚至军舰。
在技术创新方面，首先值得一提的是发电装置的改进。
传统的船舶发电通常依赖于内燃机，如柴油机。
如今，随着新能源技术的发展，燃料电池、太阳能电池板以及风能发电装置等逐渐崭露头角。
燃料电池具有高效、清洁的特点，能够为船舶提供稳定的电力来源。
太阳能电池板和风能发电装置则能够在特定条件下补充能源，进一步提高船舶的能源利用效率，减少对传统燃油的依赖，降低对环境的影响。
电力变换装置的性能提升也是一个重要的创新点。
高效的电力变换装置能够将发电装置产生的电能进行精确的调节和转换，以满足推进电机的不同需求。
同时，新型的电力变换装置还具备更好的电能质量控制能力，减少谐波和电压波动，提高整个电力系统的稳定性和可靠性。
推进电机的技术发展同样令人瞩目。
永磁同步电机由于其高效率、高功率密度和良好的调速性能，逐渐成为船舶电力推进系统中的主流选择。
与传统的异步电机相比，永磁同步电机能够在更小的体积和重量下输出更大的功率，从而为船舶节省宝贵的空间和重量。
此外，超导电机的研究也在不断推进。
虽然目前超导电机在实际应用中还面临一些技术和成本的挑战，但一旦取得突破，将为船舶电力推进带来革命性的变化。
控制与监测系统的智能化是船舶电力推进系统技术创新的另一个重要方向。
通过先进的传感器和数据分析技术，控制与监测系统能够实时获取船舶的运行状态、电力系统的参数以及外界环境信息，并据此进行智能决策和优化控制。
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。
海运船舶的船舶动力与推进系统
海运船舶的船舶动力与推进系统船舶动力和推进系统是海运船舶的核心组成部分，它们直接决定了船舶的运行效率和能源利用率。
本文将探讨海运船舶的船舶动力与推进系统，介绍其基本原理、常见类型及其发展趋势。
一、船舶动力系统的基本原理与组成船舶动力系统主要由发动机、传动装置和船舶的推进装置组成。
发动机是船舶动力系统的核心，其作用是将能源（如燃油、天然气等）转化为机械能，进而驱动船舶前进。
传动装置负责将发动机输出的动力传输至推进装置，常用的传动装置包括液力传动和机械传动。
推进装置是船舶的“动力发射器”，它将能源转化为推进力，驱动船舶在水中运行。
二、海运船舶常见的动力与推进系统1. 内燃机与传统推进系统内燃机是目前海运船舶中最常见的动力设备之一，其主要包括柴油机和涡轮机两种类型。
柴油机具有功率大、效率高的特点，常用于大型远洋船舶；而涡轮机则适用于小型船舶和高速船舶。
传统推进系统主要包括螺旋桨和水喷推进器两种形式，螺旋桨是目前最常用的推进装置，通过调整桨叶的转速和角度来实现推进力的调控。
2. 涡轮电力推进系统涡轮电力推进系统是一种较新的船舶动力与推进系统，它将柴油发电机和电动机相结合，通过电力传输实现船舶的推进。
涡轮电力推进系统具有能源利用率高、噪音低、污染少等优点，在环保节能方面具有较大的潜力。
3. 涡轮帆船推进系统涡轮帆船推进系统是将风能与动力系统相结合的一种创新推进方式。
它采用了先进的涡轮技术，将风能转化为动力，并通过转子驱动船舶前进。
涡轮帆船推进系统减少了对化石燃料的依赖，具有环保节能的特点，是未来船舶发展的一种趋势。
三、船舶动力与推进系统的发展趋势随着科技的不断进步和环保意识的不断提升，船舶动力与推进系统也在不断创新和发展。
首先，船舶动力系统将更加注重能源的利用效率，提高动力装置的效率，减少能源的浪费和环境污染。
其次，船舶推进系统将继续向着高效、低噪音和低振动的方向发展，以提升船舶的航行性能和舒适性。
此外，随着新能源技术的不断成熟和应用，如太阳能、风能等，未来船舶动力系统可能会采用更多的清洁能源，并实现多能源混合驱动。
舰船电力推进系统优势和新能源
舰船电力推进系统优势和新能源随着社会对可持续发展的需求增加，舰船电力推进系统的优势以及新能源在舰船领域的应用备受关注。
本文将重点探讨舰船电力推进系统的优势以及新能源在该领域的可行性和前景。
一、舰船电力推进系统的优势舰船电力推进系统采用电力作为动力源，相比传统的机械传动系统，具有以下几大优势：1. 高效能利用舰船电力推进系统可以实现能源的高效利用。
在传统的机械传动系统中，发动机将燃料转化为机械能，再通过传动装置传递给螺旋桨推动船只前进。
而舰船电力推进系统中，发动机将燃料转化为电能，然后通过电力装置直接驱动电动机推动船只前进。
相比之下，电能的传递和转化更为高效，能够更好地利用燃料能源，提高船舶的能效。
2. 灵活性和可控性强舰船电力推进系统具有灵活性和可控性强的特点。
由于电能传递的方式更加灵活，可以根据实际需要调整电能的分配和使用，从而更好地适应不同的航行状况和任务需求。
此外，电力推进系统采用电子控制技术，可以实现精细化的调控和控制，提高船舶的操控性和安全性。
3. 减少噪音和振动舰船电力推进系统相对于机械传动系统来说，噪音和振动较低。
传统的机械传动系统在运行过程中会产生噪音和振动，对船员的工作和生活环境造成一定的干扰和影响。
而电力推进系统则可以减少机械传动带来的噪音和振动，提升舒适性和工作效率。
二、新能源在舰船领域的应用随着可再生能源技术的发展和成熟，新能源在舰船领域的应用越来越广泛，为舰船电力推进系统带来了新的可能性。
1. 太阳能太阳能作为最常见的新能源之一，在舰船领域具有广阔的应用前景。
通过在舰船上安装太阳能电池板，可以将太阳能转化为电能，为舰船提供动力。
尤其在远洋航行或停靠港口等长时间停泊的情况下，可以通过太阳能进行充电，减少对传统能源的依赖。
2. 风能风能也是一种可再生能源，适用于舰船的风能利用主要包括风帆系统和风力涡轮发电系统。
通过利用海上的风力来推动船舶前进，不仅减少对传统能源的消耗，而且也可以为舰船电力推进系统提供额外的能源补充。
电力推进船舶直流网配电系统设计
电力推进船舶直流网配电系统设计电力推进船舶直流网配电系统设计是为了满足船舶推进系统对电能的需求，提高电力系统的效率和可靠性。
以下是一个关于电力推进船舶直流网配电系统设计的概述和设计要点：1. 系统概述:电力推进船舶直流网配电系统是以直流电流为基本形式，经过直流配电控制系统分配电能给船舶推进系统的系统。
该系统通过直流电缆将电能从发电机集散式电源单元输送给电力推进系统，并提供所需的电能给其他电力设备。
该系统具有高效率、可靠性和灵活性的特点。
2. 设计要点：(1) 直流配电控制系统：直流配电控制系统是电力推进船舶直流网配电系统的核心设备。
该系统必须能够对电能进行精确的监测和控制，以确保电能按照要求分配给推进系统和其他设备。
该系统应具有多种保护功能，如短路保护、过载保护和过压保护等。
(2) 电缆选择：在电力推进船舶直流网配电系统中，电缆的选择十分重要。
应选用耐高温、耐腐蚀的电缆材料，并根据电流的大小和长度选择适当的电缆截面积，以减小电缆的电阻和电压降。
(3) 发电机集散式电源单元：发电机集散式电源单元是电力推进船舶直流网配电系统的电能来源。
该单元可以由多台发电机组成，通过集散式控制器提供电能给推进系统和其他设备。
为了保证电能的稳定输出，应该配置适当的电容器和稳压器等设备。
(4) 电力推进系统：电力推进系统是电力推进船舶直流网配电系统的主要负载。
它由推进电机和控制器组成，用于实现船舶的推进功能。
在设计电力推进系统时，需要优化电机的效率、减小转子的惯性和提高控制器的响应速度。
(5) 电能回馈系统：电能回馈系统是为了提高电力推进船舶直流网配电系统的能量利用率而设计的。
通过将回馈电能从推进电机回馈给发电机集散式电源单元，可以减小系统的能耗和碳排放。
电力推进船舶直流网配电系统设计是一个复杂的工程，需要综合考虑船舶操纵性、能量利用效率和可靠性等因素。
通过合理的设计和配置，可以使得船舶的推进系统更加高效、可靠，并为船舶的航行提供必要的电能支持。
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（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
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
Podded propeller 吊舱式推进器
15.动力定位系统
原理框图
四个部分：
（1）测量系统
（2）控制系统
（3）推力系统
（4）动力系统
结构框图
16.控制应用领域
OSV: offshore support vessel 多任务近海支援船
PSV: platform supply vessel 平台供应船
FPP: fixed pitch propeller 定距桨
CPP: controllable pitch propeller 变距桨
SCR: silicon controlled rectifier 可控硅整流器
中压电力系统绝大多数采用中性点高电阻接地方式
电压等级越高，系统功率越大
10.中压变压器
（1）推进移相变压器：常用△/△+Y 接线
（2）作业机械移相变压器/降压变压器：
（3）日用负载降压变压器：一般采用△/△ 接线；
（4）有些变压器的容量可能很大，甚至接近或超过单台发电机的容量；
（5）大容量变压器接通时的冲击电流会造成发电机过流脱扣或过大的电压跌落，一般用预充磁的方式来降低其冲击电流；
第六章
11.电力系统图分析
第七章
12.中压配电板
（1）以分割封闭的结构组成断路器室、母线室、电缆室和低压室而构成标准的每屏结构；
（2）每屏只装一台断路器馈电一个用户
13.动力定位/动力定位船舶/动力定位系统
动力定位(Dynamic Positioning，简称DP)是船舶或海上平台不借助于锚泊系统的作用，利用计算机进行复杂的实时计算，对船舶各主副推力器的推力进行分配，控制船舶推进螺旋桨和推力器产生适当的推力与力矩，以抵消海洋扰动力和力矩，减少船舶的横荡、纵荡和艏向角，保持船舶在海面某一位置的控制技术。
共同点是都由整流和逆变两部分组成
不同点是电压型用电容缓冲无功功率，电流型用电感
第五章
8.表格分析
（1）所用推进器类型五花八门
（2）大部分采用FPP，少部分采用CPP
（3）最大单机功率小于等于5500kW
（4）驱动形式多样，以虚拟24P最多
9.中压电力系统
当电站超过10MW，采用中压发电机
一般可按所有发电机电流之和乘上8 倍估得在不同电压等级下的短路容量
优点：输出功率大，极限转速高，结构简单，成本低，体积小，运行可靠。
第三章
4.电力推进系统的组成
（1）发电系统
（2）配电系统
（3）变频系统
（4）推进器单元
5.电力推进系统的组件
（1）电站组件
（2）配电板组件
（3）变压器组件
（4）谐波抑制器
（5）变频器组件
（6）检测控制组件
（7）电动机组件
（8）螺旋桨
第四章
（1）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
船舶电力推进系统
船舶电力推进系统
Editedby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：
（1Байду номын сангаас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）电压型变频器VSI (Voltage Source Inverter) +交流异步电动机。在中小功率范围，包括部分大功率的电压型变频器中
优点：
1）功率和转矩动态响应快
2）系统电源输出频率范围宽
3）启动平稳
4）功率因数高
5）低速功率损耗小
6）推进效率高
缺点：
1）价格贵
（5）交交变频器+交流同步电动机。单个电力驱动系统的功率范围在2～30MW之间。
MEPS: marine electric propulsion system 船舶电力推进系统
DOL: direct on line 交流异步电动机+可调螺距螺旋桨模式
CSI: current source Inverter 电流型变频器
VSI: voltage source Inverter 电压型变频器
优点：
1）启动平稳，启动电流逐渐增大
2）功率和转矩动态响应快
3）满负荷时效率高
4）不需要减速齿轮，直接驱动螺旋桨
5）性价比高
直流推进和交流推进对比
（1）直流电动机
优点：直流电机调速范围宽广平滑，过载启动和制动转矩大，逆转运行特性好，调速简单。
缺点：结构复杂，维护困难，存在功率极限和转速极限
（2）交流电动机
6.变频器性能比较
间接变频器（交-直-交）
直接变频器（交-交）
换能形式
两次换能，效率略低
一次换能，效率较高
换流形式
强迫换流或负载换流
电源电压换流
元件数量
较少，利用效率较高
较多，利用效率较低
调频范围
宽广、0-几倍电源频率
较小、0-1/3或1/2电源频率
功率因数
较高、>0.94
较低、<0.7
7.电压型/电流型变频器共同点，不同点
DP: Dynamic Positioning 动力定位
IMO: International Maritime Organization 国际海事组织
DNV: DET NORSKE VERITAS 挪威船级社
NMD: Norwegian Maritime Directorate 挪威海事局
ROV: Remote Operated Vessels 遥控运动体
动力定位船舶是指该船舶或装置可以自动保持自己的位置，也就是通过推进器施加的力。保持固定的位置或沿着预先设定的移动轨线移动。
动力定位系统是指对动力定位一条船舶所必须的全部装置．包括动力源系统、推进器系统、DP控制系统。
14.缩写汇总
UPS: Uninterruptible Power Supply 不间断电源