民用船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展(共3頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上民用船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展 介紹現(xiàn)代民用船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展情況，分析電力推進(jìn)相對(duì)于傳統(tǒng)柴油機(jī)推進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)我國(guó)船舶電力推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。 電力推進(jìn)是船舶推進(jìn)方式之一，它由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，再由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳。船舶電力推進(jìn)已有近百年歷史。上世紀(jì)年代曾出現(xiàn)電力推進(jìn)的一個(gè)發(fā)展高峰。由于當(dāng)時(shí)交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)不成熟，多采用直流電力推進(jìn)，其調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)單、調(diào)速性能好，但直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積及重量大，并存在功率及轉(zhuǎn)速極限等問(wèn)題，故只能用在一些工程船舶及潛艇上。世紀(jì)年代以來(lái)，隨著電力電子技術(shù)迅速發(fā)展，大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)日臻成熟，基于晶閘管整流逆變方案和器件方

2、案實(shí)現(xiàn)的船舶電力推進(jìn)技術(shù)在國(guó)外得以迅速發(fā)展，并在可靠性和運(yùn)行效率等方面都有了突破，從而使電力推進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，除應(yīng)用于破冰船、挖泥船、渡輪以外，還廣泛用于大中型常規(guī)船舶，顯示出廣泛的市場(chǎng)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)新建的油輪、渡輪、游輪、集裝箱船有采用電力推進(jìn)系統(tǒng)?？梢灶A(yù)言，電力推進(jìn)將是一種被廣泛采用的先進(jìn)船舶推進(jìn)系統(tǒng)。船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的工作原理 電力推進(jìn)的主要組成部件有原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、配電板、變壓器、交直流轉(zhuǎn)換器、變頻控制箱及推進(jìn)馬達(dá)。 如某大型郵輪的主動(dòng)力裝置為臺(tái)大型柴油發(fā)電機(jī)組，發(fā)出的交流電能分配至全船各用電場(chǎng)所，其中送至主推進(jìn)電機(jī)的分支需變壓器升壓。目前常見的電壓等級(jí)有：、等幾檔，電

3、壓值升高有利于減少推進(jìn)電機(jī)尺寸和線路損耗。升壓后的電能送到交直流變流器轉(zhuǎn)換成直流電，然后經(jīng)直交流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成交流并調(diào)整頻率，最后把滿足要求的電流送到推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳。這種系統(tǒng)也稱全電力推進(jìn)系統(tǒng)。兩種主要的推進(jìn)電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù) 當(dāng)今，船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)一般采用可變速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)固定螺距螺旋槳的驅(qū)動(dòng)模式。推進(jìn)電機(jī)主要有同步電動(dòng)機(jī)和鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)兩種。同步電動(dòng)機(jī)適于低速傳動(dòng)，可以和螺旋槳直接相連；而鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)則用于中高速傳動(dòng)，它和螺旋槳之間通常需經(jīng)減速裝置連接。針對(duì)這兩種電動(dòng)機(jī)已經(jīng)開發(fā)出兩種相應(yīng)的變速控制系統(tǒng)。用于同步電動(dòng)機(jī)的變速控制系統(tǒng)的核心是變頻器，采用環(huán)流型變頻器調(diào)速，具有諧波影響小、功

4、率范圍大、性價(jià)比高等特點(diǎn)，稱為系統(tǒng)。在大型船舶上（如穿梭油船、大型客船等）目前實(shí)用的有中壓和低壓系統(tǒng)兩種。用于鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變速控制系統(tǒng)的核心是變頻器，采用電壓型變頻器調(diào)速，具有功率因數(shù)高、轉(zhuǎn)矩控制平滑等優(yōu)點(diǎn)，相應(yīng)的推進(jìn)系統(tǒng)稱為系統(tǒng)（或系統(tǒng)）。由于系統(tǒng)可以直接帶螺旋槳，且調(diào)速范圍在?觸，適合于大型船舶，目前已成為電力推進(jìn)系統(tǒng)的首選發(fā)展方向。推進(jìn)器的種類 在船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)中，有軸槳推進(jìn)、管道式推進(jìn)、方位角推進(jìn)、吊艙式推進(jìn)等多種形式。目前吊艙式推進(jìn)器應(yīng)用最為廣泛。吊艙式推進(jìn)是將電機(jī)放在一個(gè)吊艙內(nèi)，螺旋槳直接連接在電機(jī)軸上，可度旋轉(zhuǎn)，在任何需要的方向上產(chǎn)生推力，不需要舵和側(cè)推器，吊艙浸泡在海水

5、中直接向外散熱，推進(jìn)電機(jī)也不需額外冷卻。這種設(shè)計(jì)為制造、維護(hù)及檢修提供了方便。目前，吊艙式推進(jìn)器的功率范圍從幾百到幾十不等，生產(chǎn)的吊艙式推進(jìn)器單機(jī)功率最大可達(dá)。電力推進(jìn)相對(duì)于柴油機(jī)推進(jìn)的優(yōu)點(diǎn) 經(jīng)濟(jì)性好。多臺(tái)中速柴油機(jī)用于發(fā)電，可根據(jù)用電負(fù)荷選擇發(fā)電機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，使機(jī)組始終運(yùn)行于高效工作區(qū)，實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)公司統(tǒng)計(jì)，同功率的船電力推進(jìn)要比內(nèi)燃機(jī)推進(jìn)耗油減少左右，航速可提高節(jié)。 操縱性好。推進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速易于調(diào)節(jié)，在正反轉(zhuǎn)各種轉(zhuǎn)速下都能提供恒定轉(zhuǎn)矩，因此能得到最佳的工作特性，使船舶取得優(yōu)良的操縱性。 安全性好。柴油機(jī)推進(jìn)的船舶，一旦主機(jī)重要部件或舵機(jī)、軸系出現(xiàn)故障往往導(dǎo)致癱船。而電力推進(jìn)使用多臺(tái)原

6、動(dòng)機(jī)，個(gè)別機(jī)組故障不致喪失動(dòng)力。電力推進(jìn)系統(tǒng)多采用兩套以上互為備用。在推進(jìn)系統(tǒng)中，同步電動(dòng)機(jī)定子有兩組相互獨(dú)立的繞組，一組出了故障仍可減載運(yùn)行。 節(jié)省空間。傳統(tǒng)船舶軸系長(zhǎng)度往往占到船長(zhǎng)的左右，電力推進(jìn)的船舶省卻了傳動(dòng)軸系、減速齒輪箱，改善了機(jī)艙布置，使動(dòng)力裝置安排更加合理，節(jié)省了大量空間。 噪音低。采用電力推進(jìn)后，主要振動(dòng)源發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在彈性底座上，以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，與軸系和船體也無(wú)直接聯(lián)結(jié)，大大減少了振動(dòng)和噪聲，提高了船員和乘客舒適程度。這對(duì)客輪十分重要。 有利于船舶控制環(huán)境污染。對(duì)同一功率船舶而言，電力推進(jìn)中的中速柴油機(jī)可以始終在最佳工作區(qū)工作，燃油燃燒質(zhì)量好，燃燒產(chǎn)物中的含量少；燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合

7、裝置的排放水平則更低。采用電力推進(jìn)須考慮的問(wèn)題 使用大功率的電子器件，容易對(duì)船舶的電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧波污染。對(duì)于運(yùn)行電機(jī)，諧波將引起附加損耗，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小，對(duì)測(cè)量?jī)x表將產(chǎn)生虛假的諧波功率，出現(xiàn)隨機(jī)誤差；對(duì)于繼電保護(hù)裝置，諧波將影響其設(shè)定整定值，引起誤動(dòng)作；對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)，諧波將影響其電磁效應(yīng)和正常的載波。電力推進(jìn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮變頻器的類型、是否加諧波吸收器或與船舶的低壓系統(tǒng)進(jìn)行電氣隔離等方案。一般要求低壓配電系統(tǒng)的（總諧波變形值）小于，推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)小于。國(guó)外民用船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用情況 世界上各大船用設(shè)備廠家都推出了電力推進(jìn)系統(tǒng)。、等公司都已開發(fā)出成套的電力推進(jìn)系列產(chǎn)品。其中尤以開發(fā)的吊

8、艙式電力推進(jìn)器最為成功，并得到廣泛應(yīng)用。 將馬達(dá)裝入一個(gè)流線型殼體內(nèi)，螺旋槳置于殼體前端，其推進(jìn)效率高于常規(guī)螺旋槳。操作十分方便，可以在很低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，又可作為轉(zhuǎn)向裝置。從裝有兩套 的大型旅游船號(hào)的運(yùn)營(yíng)效果可知，航速比裝有常規(guī)推進(jìn)的姐妹船快節(jié)，推進(jìn)效率高，回轉(zhuǎn)半徑減少，從全速前進(jìn)到全速后退僅需秒。截止年，收到訂單套，總功率 ，累計(jì)運(yùn)行時(shí)數(shù)超過(guò)萬(wàn)小時(shí)。 目前的最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是由瑞典公司和法國(guó)公司聯(lián)合開發(fā)的推進(jìn)器，也稱“美人魚”推進(jìn)器，功率范圍為?觸，該系統(tǒng)的獨(dú)特設(shè)計(jì)在于軸封甚至整個(gè)吊艙都可以在水下進(jìn)行更換?，F(xiàn)在有多艘裝備了推進(jìn)器的船舶正在運(yùn)營(yíng)。目前世界上最大的豪華郵輪“ ”號(hào)采用的個(gè)推進(jìn)器中個(gè)是“

9、美人魚”，采用分散驅(qū)動(dòng)模式，船尾個(gè)主推進(jìn)器均為，其他部位安裝了個(gè)輔助推進(jìn)器，功率均為。實(shí)踐證明，減少船體阻力?觸，提高運(yùn)輸效率。國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況 年，上海愛(ài)德華造船有限公司為瑞典公司建造了一艘 化學(xué)品船，名為“帕勞斯佩拉”，這是我國(guó)制造的首艘吊艙式電力推進(jìn)船舶。年廣船國(guó)際為建造的 噸級(jí)半潛船“泰安口”，是中國(guó)建造的第二艘電力推進(jìn)船舶，采用兩套吊艙電力推進(jìn)系統(tǒng)，由德國(guó)公司和公司聯(lián)合研制，采用雙螺旋槳形式，分別裝在一加長(zhǎng)軸的兩端，轉(zhuǎn)向相同，吊艙尺寸不超過(guò)螺旋槳直徑的?觸。設(shè)有船艏側(cè)推器兩套，每套功率?！疤┌部凇辈捎萌_(tái)中壓 發(fā)電機(jī)組為兩臺(tái) 吊艙推進(jìn)器和兩臺(tái)側(cè)推器供電。為防止諧波對(duì)低壓系統(tǒng)的影響，電力系統(tǒng)中增加了兩臺(tái)交流機(jī)組向低壓配電板供電，實(shí)現(xiàn)了中、低壓系統(tǒng)的電、磁隔離。 “泰安口”號(hào)的姐妹船“康盛口”號(hào)、煙臺(tái)大連火車輪渡、 噸級(jí)海事船、某化學(xué)品船、自航式全回轉(zhuǎn)起重船及一些中小型船舶也采用了電力推進(jìn)方式。結(jié)束語(yǔ) 船舶電力推進(jìn)技術(shù)的興起是現(xiàn)代電力電子技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果。盡管目前電力推進(jìn)需較高的初投資，維護(hù)管理難度大，但能通過(guò)船舶營(yíng)運(yùn)后節(jié)能和增加艙容、盈利來(lái)彌補(bǔ)。隨著電力電子器件的改進(jìn)、電機(jī)控制技術(shù)和諧波抑制技術(shù)的發(fā)展、推進(jìn)器和推進(jìn)電機(jī)技術(shù)的成熟，必將進(jìn)一步降低電力推進(jìn)的初投資。可以預(yù)見，科技的進(jìn)步必將為電力推進(jìn)技術(shù)提供更加廣闊的市場(chǎng)，將成為船舶推進(jìn)裝置的主要發(fā)展方向。 我國(guó)在船舶電