西门子肖特尔Z型电力推进系统的设计与安装模板

西门子肖特尔Z型电力推进系统的设

计与安装

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西门子-肖特尔Z型电力推进系统的设计与安装

关英华梁树森

( 大连船舶重工集团公司)

摘要: 当前, 以电力推进作为推进方式的船舶, 凭借它的操纵灵活、方便、准确, 提高了船舶舒适度、减少环境污染等优点, 使越来越多的中、小型工程船和客滚船采用这种先进的船舶推进方式。而且附加值很高、市场前景非常好的液化天燃气( LNG) 船也开始采用以电力推进作为船舶的推进方式, 这样推进效率会大大提高。现借着我公司给中海油服建造的综合检测船是第一次采用了电力推进的契机, 对电力推进系统的设计安装和调试进行了总结。

关键词: 电力推进; 谐波; 变频器

1前言

综合检测船的船级符号:

★CSA 5/5 Research Ship, Offshore Supply Ship

DP-2, Ice Class B3

★ CSM AUT—0

并同时满足DNV船级的下列船级符号要求。

DNV: DSV-III SF, DYNPOS AUTR

综合检测船是一艘海上石油钻探工程服务船, 在作业过程中对该船的灵活性、快速性要求较高, 因此该船的推进系统没有采用常规的柴油机推进, 而是采用了能够实现快速反应的电力推进系统。推进的原理如图1所示:

图1表明, 船舶推进的动力来自柴油发电机组( D/G) 。发电机的电力输出为常规的电压恒定、频率恒定的3相交流电源, 经过配电板配电到变频器, 经过变频器的调制, 输入到推进电机的电源为电压随频率变化的交流电源。经过控制变频器的电源输出频率来改变加载在电动机的电压, 从而实现灵活控制电动机的动力输出, 最终实现对整个船只的灵便操纵。

该船的电力推进系统, 由西门子(SIEMENS)挪威公司和德国肖特尔(SHOTTEL)公司联合供货。西门子供货内容主要包括发电机( 不包括柴油机部分) 、 690V配电板、推进变压器、变频器和推进电机等电力部分, 肖特尔供货内容为全回转舵桨。由于推进电机在船艉部的舵桨舱内水平安装, 电机轴的水平输出经过全回转舵桨的齿轮箱变向后带动螺旋桨, 因此, 称作Z型电力推进。

2系统配置

该船的主推进系统共有2套, 每套的组成相同。简化后的系统配置如图2所示:

3系统设计与安装

3.1柴油发电机组

发电机组由3台主发电机和1台辅发电机组成。主发电机参数: P=2500KVA, COS＝0.8, U＝690V, f=50Hz; 辅发电机参数:

P=750KVA, COS＝0.8, U＝690V, f=50Hz。

电力推进船舶, 特别是工程船, 在作业和进出港时, 推进电机的功率变化范围较大, 变化频繁, 从而要求并联运行的发电机的柴油机组有较好的调速特性。本船的主发电机柴油机组和辅发电机柴油机分别由2个供货商供货, 因此, 必须要求2个制造商配备相同品牌和型号的电子调速器和执行器, 而且要求调速器之间有负荷分配线(load sharing line)。这样, 经过负荷分配线, 使主发电机和辅发电机并联运行在同步模式(isochrounous mode)。本船的主辅发电机在设计之初, 没有采用相同的调速器和执行器, 4台发电机并联运

行时, 只能经过电站管理系统向柴油机调速器发出增减负荷的命令, 这是一种比较差的频差工作模式( droop mode) 。为了使主辅发电

机能够工作在较理想的同步模式, 经过协调辅发电机制造商, 使她

们选用了和主发电机相同品牌和型号的电子调速器和执行器。

在以后类似船舶的设计中, 如果有额定输出功率不同的几台发

电机组并联运行的情况, 则应该注意类似的问题。

3.2 690V主配电板

主配电板共11屏, 配置2个西门子PMA300电站管理系统。本船的电站管理系统与一般的电站管理系统不同之处在于, 具有功率限制的功能。即: 当电站超负荷运行时, 没有采取优先脱扣的方式

卸掉不重要的负载, 而是经过到变频器的模拟电流信号, 降低推进

电机的的输出功率, 从而既保护发电机不过载, 又保证了船上设备

的正常运行。由于推进电机的额定功率较大, 因此, 即便是5％的

功率下降, 下降功率的绝对值也很大, 超过船上较大电器设备的额

定功率, 从而能够更加有效地解决发电机过载的问题。这种负荷处理方式是电力推进船舶的优点之一。可是, 对于这一优点, 船东起

初却并不接受, 经过船厂和西门子的解释, 最终同意了这种全新的

负荷处理方式。图3是综合检测船690V配电板的电力单线图。