船用主机轴带稳频发电机简介
科技成果——船舶轴带无刷双馈交流发电系统技术
科技成果——船舶轴带无刷双馈交流发电系统技术适用范围交通行业，内河与沿海船舶以及所有采用固定桨的海洋船舶行业现状目前船舶主要靠辅机柴油机组进行发电。
辅机消耗柴油，而负责船舶推进的主机往往有冗余能量，如果主机不在满负荷下运行，则部分有功功率将被白白浪费掉。
应用该技术可实现节能量6万tce/a，减排约16万tCO2/a。
成果简介1、技术原理采用自主创新的无刷双馈电机和控制技术充分利用船舶主机的出力，在船舶主机带动固定螺旋桨推进船舶航行的同时，拖动轴带发电机发电，从而实现船舶正常航行时不使用辅机柴油发电机组发电，达到节省燃油的效果。
该系统针对固定螺距桨推进船舶航行中主机转速不断变化的工况，通过双馈变频控制技术获得并提供稳压稳频的电力保障。
2、关键技术（1）新型无刷双馈电机转子结构形式，采用“变极”法将电机转子不同变极比换相绕组的出线端作异极反相序联接，从而产生不同的反向磁场，并分别与定子两套绕组耦合。
采用“齿谐波”法，根据交流电机绕组理论，利用电机定子绕组的齿谐波磁动势绕组系数与基波磁动势绕组系数相同，低次齿谐波磁动势与基波磁动势旋转方向相反的原理，在满足转子绕组对称性的条件下，选择适宜的定子槽数和槽型，从而达到转子导体利用率高、谐波含量低、电机效率高的目的。
由此可以灵活实现针对不同实际工况需求的无刷双馈电机设计方案。
轴带无刷双馈发电系统原理及架构图（2）采用矢量控制技术，对两个空间旋转磁场进行定向控制，即对无刷双馈电机的功率绕组和变频绕组两个定子绕组的两个空间旋转磁场分别进行解耦控制，并通过两个空间旋转磁场的相互作用，将多个坐标系下的矢量信号归于一个坐标系下，通过对变频绕组的控制，即可分别实现对功率绕组和变频绕组两个定子绕组的频率、电压和电流控制。
（3）采用多频率叠加变频控制技术实现转速变化时稳压稳频。
由于无刷双馈电机的特性决定了变频绕组中存在基波、次基波、谐波等多个不同频率的信号，采用多频率叠加变频控制技术，是对联接变频绕组的变频驱动器同时输出除基波以外的次基波、谐波等多个频率叠加的变频电源，实现转速变化时稳压稳频。
轴带发电机变频器介绍
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·64·2019年第01期文章编号：2095－6835（2019）01－0064－02轴带发电机变频器介绍王进（泰州口岸船舶有限公司技术部，江苏泰州225321）摘要：在船舶运营过程中，燃油费用占船舶管理成本的比例较大，为了降低运营成本，同时，随着全球绿色船舶、智能船舶的推广，更多的船舶尝试通过选择安装轴带发电机及变频器，从而充分利用船舶主机所储备的冗余功率实现节能和节约目的，使主机既能正常运行，又能带动轴带发电机发电以满足船舶正常航行的电力需要，提高船舶整体运行的经济性，并可大大降低发电噪声，改善机舱环境。
而轴带发电机变频器的使用，将使轴带发电机的使用效益最大化，相比于传统解决方案具有不可替代的作用。
从几个方面介绍了轴带发电机变频器，从而对轴带发电机变频器有更深的认识。
关键词：远洋船舶；轴带发电机；变频器；船用电站中图分类号：TM31文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2019.01.0641轴带发电机变频器的性能特点1.1方案对比目前采用的轴带发电机，根据螺旋桨的形式大致可以分成以下两种类型[1]。
一类为变距桨船舶的轴带发电机，它通过变距桨调节的方式使主机转速和转向不变，因此可以采用一般的三相交流同步发电机组。
另一类为定距桨船舶的轴带发电机，其主机转速是变化的，经常采用的是带转速补偿装置或频率补偿装置的船用交流发电机组。
这类轴带系统具体也分为两种不同的结构类型：①采用齿轮箱等机械装置提供稳定转速的永磁同步轴带发电机系统；②通过采用变频器调节补偿得到恒频稳压交流电。
在传统的定速轴带发电机系统中，轴带发电机由船舶的主机驱动，而主机同时也负责驱动船舶的螺旋桨。
在这种解决方案中，船舶电网频率与螺旋桨的转速密切相关。
转速的任何变化都会对电网频率产生直接影响。
因此，推进力和船速只能通过控制螺旋桨螺距，这会导致主机承受非期望负荷，不仅降低了效率，而且增加了二氧化碳排放量。
10十节船舶轴带发电机系统
有 功 功 率
无 功 功 率 变压器 整流
2．具有自动调压器（AVR） 的调相机6 （也称同步补偿机 SC）为无功通道。同步补偿 机提供无功功率。
3．控制器8 （频率和逆变角） 调节和控制系统频率和有功 功率。
三、轴带发电机系统基本工作原理与运行操作 1、工作原理：有功通道提供有功功率。 无功通道提供无功功率。 频率调节：改变轴带发电机的励磁电流实现系统频率 的调节。 有功功率的调节：由频率控制器根据频率的变化增加 发电机的励磁电流，使逆变器输出的有功功率增加 来达到与电网负载的有功功率的平衡。（不是直接 调主机油门）。 无功功率的调节：由自动调压器AVR改变励磁电流以 保持电压的恒定和无功功率的平衡。（与同步发电 机调节无功功率的原理同）
• 3．按下异步电动机的起动按纽（或自动控制起动）， 带动调相机（同步补偿机）起动，并建立电压； • 4．检查调相机建立正常电压后，接通轴带发电机的励 磁电路，发电机起压空载运行； • 5．给整流器、逆变器触发脉冲，逆变器开始向调相机 输出功率，异步电动机断电； • 6．轴带发电机系统已经具备供电能力，起动成功。
2、定螺距桨的主机轴带发电机（多用）
系统特点： 主机转速和转向是可变的。—— 只有在船舶定 速航行时才是不变的。因此，要求船舶定速航行时 才能让轴带发电机并网投入工作。 同时，由于风浪等对转速可造成影响，因此， 必须通过转速补偿装置使发电机电压和频率稳定。 措施： 1.转速补偿； 方法：1.变流机组稳定供电频率；2.行星齿轮传动系 统；3.轴带异步发电机；4.电磁滑差离合器恒速系统。
3、轴带发电机的功率输出特性P187图7－34
主机转速在75%～100% 额定转速内可输出额 定功率，在40%～ 75%内输出功率将随 转速的下降而成正比 的下降，当转速低于 额定转速的40%时发 电机所产生的电压已 无法维持逆变器的工 作，轴带发电机系统 停止工作。
船用轴带发电机工作原理
船用轴带发电机工作原理
船用轴带发电机利用船舶上的旋转部件（如螺旋桨轴）的动能转换为电能。
它主要由转子、定子、轴带和电磁铁组成。
工作原理如下：
1. 转子：船用轴带发电机的转子通常由永磁体构成，永磁体具有固有的磁性，可以产生磁场。
2. 定子：定子是由线圈组成的电磁场部分，它固定在发电机内部。
当转子旋转时，会通过磁力感应作用引起定子上的电流。
3. 轴带：轴带是连接转子和螺旋桨轴的部件，通过与螺旋桨轴的旋转实现动能转换。
当螺旋桨轴旋转时，轴带同步旋转。
4. 电磁铁：电磁铁是用于控制和调节发电机的电流输出的装置。
通过改变电磁铁上的电流，可以调节发电机的输出电压。
当船舶运行时，螺旋桨轴转动，轴带会随之旋转。
同时，转子中的永磁体会产生磁场，磁场的变化会在定子上引发电流。
这个电流经过电磁铁的调节，最终输出为稳定的电能。
船用轴带发电机的优点是利用了船舶运行时产生的机械能，无需额外的燃料消耗。
它可以为船舶提供电力供应，满足船上各种设备和系统的用电需求。
同时，它还可以将电能存储在电池中，以备不时之需。
10十节船舶轴带发电机系统
非恒定频率交流电经 整流后，供给晶闸管三相 逆变器变换为恒定频率三 相交流电，三相逆变器提 供由根具同有有据同步自功负补 动功步载偿电率补变机压，偿化来调而机进提整无励行供器功磁控。功功能率电制。流， 通代步后常，可，采通专用用过设离辅柴同合助油步器发机补脱电拖偿开机入机。替。同
同步补偿机为一工作在过励磁状态(如同带了容性负 载)下空载运行的同步发电机。当负载功率因数低时， 适当增加补偿机的励磁，输出较多的无功功率，满 足负载无功功率的需要。当功率因数升高时，减少 励磁，而维持电网电压的恒定－即同步补偿机带有 自动电压调整器（AVR）。
即：调相机（同步补偿机）具有：输出无功功率，维 持系统的电压、频率等作用。
停车
额 定 输 出 线性 区 下降 域 输出 区域
轴带发电机的功率输出特性
4、晶闸管轴带发电机系统
组成：
交
流
电
抗
1．轴带发电机1
器
（ 流 波 逆 器 通S电器变5道G构抗）2器。、成器、4直变主和晶3流、压回交闸平晶器管流路滑闸整1电有滤管1 抗功和 晶闸管整流器7是轴
逆变
直流 滤波
带发电机励磁电流调
2、轴带发电机的运行操作
当船舶需要转入机动工况（如进港等）时，因主 机将进行减速、倒车、停车等操纵，轴带发电机应 停止工作。（主要步骤：1→2→3） 1．起动柴油辅助发电机组，并切除次要负载； 2．完成辅助发电机的手动或自动并车及转移负荷， 之后才能操作主机减速或倒车； 3．当主机转速降低到额定转速的40%以下时，轴 带发电机励磁终止，主开关跳闸，逆变器停止触发， 轴带发电机终止发电。
交流轴带机因主机转速的变化既影响电压，还 影响电网频率，为保证电压、频率稳定，须针对不 同主机及螺旋桨类型采取不同的措施，其控制较复 杂。—— 有可变螺距螺旋桨的主机型式；定螺距 螺旋桨的主机型式2种。
船舶电气介绍
船舶电气一．电源种类与制式1．主电源现代船只一般来源于主柴油发电机、轴带发电机。
它的制式欧洲一般都是采用440伏60赫兹。
我国采用380伏50赫兹。
作用：给船只提供正常航行时的电力需要。
2．应急电源来源于应急柴油发电机，制式与主电源一样。
作用：给船只提供应急时的电力需要。
此时只供给保证船只安全，通讯导航设备、舵机、应急空压机、应急消防泵、部分照明等设备用。
3．蓄电池电源来源于充放电系统的电池，平时给一些需要直流低压电的设备用，全船失电时可提供应急照明，通信联络和保证抢修及逃生等用。
二．主要系统1．强电系统动力部分、照明部分2．弱电系统通信、导航、内部通信、自动电话、声力电话、广播对讲、（本安电话）母子钟3．自控系统主机自控、自动电站、自动舵、对泵转换4．监控系统火灾报警、报警信号、机舱报警、可燃气体探测、液位遥测、蝶阀遥控、大舱烟雾监测、货油系统5．消防系统风油切断、防火风闸门、CQ2释放、应急消防、惰气系统、6．救生系统救生电台、应急示位标、对讲电话、应急信号灯、吊艇设备7．保护系统防海生物、阴极保护、管系接地、活动门窗盖等防静电接地、惰气系统8．生活系统冷库、厨房设备、洗衣间设备其它办公用品、生活用品、医疗用品等三．船上与电气有关的设备大概布局机舱发电机、电站、充放电、主机操纵台、机舱报警监控台、阴极保护、防海生物、为主机辅机提供电源的动力分电箱舵机舱舵机装置、应急操纵台货控室液位监测、可燃气体探测、货油监测系统、流量监控驾驶室导航、通信、航海信号、雾笛、自动操纵舵仪、各种报警板、火灾监测报警板、艏侧推操纵仪、车钟、母子钟母钟、外灯控制板、配载仪楼子救生艇（抛艇）、工作艇、应急发电机、灭火控制室主甲板艏部前锚机、前绞盘、苏伊士运河灯、巴拿马运河灯主甲板舯部舷梯、吊车、（油船是气动的）集装箱插座、大舱照明、大舱通风（油船没有这些）、电缆管线及电缆箱、雷达监测探头及其它探头、油泵电机（5 800船）主甲板艉部后绞盘自动电话、声力电话、本质安全电话、各种报警钮、各种控制按钮、各种照明灯、探照灯、各种电气插座、母子钟子钟等根据需要布置四．船舶电气大概施工过程生产准备，技术准备，第一道工序焊接，电缆敷设，设备安装接线，调整试验，系泊交工，航海试验。
【知识】船舶设备之动力系统
【知识】船舶设备之动力系统从“零”开始学船舶—船舶设备船舶必须配置一整套符合规范要求的动力装置和辅助设备后，才能在水上航行。
这些动力装置包括有船舶主动力装置、辅助动力装置、蒸汽锅炉、制冷和空调装置、压缩空气装置、船用泵和管路系统、造水装置和自动化系统等。
这此机电动力设备主要集中于机舱，专门管理这些设备的技术部门是轮机部。
1、主动力装置船舶主动力装置又称“主机”，它是船舶的心脏，是船舶动力设备中最重要的部分，主要包括：（1）船舶主机能够产生船舶推进动力的发动机的一种俗称，包括为主机服务的各种泵和换热器、管系等。
目前商船的主机是以船舶柴油机为主，其次是汽轮机。
（2）传动装置把主机的功率传递给推进器的设备，除了传递动力，同时还可起减速、减震作用，小船还可利用传动设备来改换推进器的旋转方向。
传动设备因主机型式不同而略有差异，总的来说由减速器、离合器、偶合器、联轴器、推力轴承和船舶轴等组成。
（3）轴系和推进器船舶推进器中以螺旋桨应用最为广泛，大多采用固定螺距或可调螺距的螺旋桨推进器；船舶轴系是将主机发出的功率传递给螺旋桨的装置。
船舶主机通过传动装置和轴系带动螺旋桨旋转产生推力，克服船体阻力使船舶前进或后退。
2、辅助动力装置船舶辅助动力装置又称“辅机”，是指船上的发电机，它为船舶在正常情况和应急情况提供电能。
由发动机组、配电盘等机电设备构成了船舶电站。
（1）发电机组原动力主要是由柴油机提供，基于船舶安全可靠和维护管理简便的考虑，大型的船舶配置有不少于两台同一型号的柴油发电机，根据需要可多部同时发电。
为了节能，航行中，有的船舶可利用主机的传动轴来带动发电机发电（轴带发电机）或利用主排出气的余热产生低压蒸汽来推动汽轮发电机组发电等。
（2）配电盘它进行电的分配、控制、输送、变压、变流以保证各电力拖动设备及全船生活、照明、信号及通讯等的需要。
3、蒸汽锅炉以柴油机为主机的船上，都需要设有蒸汽锅炉，它由辅助燃油炉和废气锅炉以及为其配套服务的管系、设备所组成。
船舶用发电机组的说明书
船舶用发电机组的说明书一、产品概述船舶用发电机组是为满足船舶电力需求而设计，可用于各种船舶和海上平台上。
本产品可提供各种功率和频率，以适应不同类型的船舶电气设备需求。
该发电机组采用高品质发动机和发电机，具有出色的稳定性和可靠性，在船舶电力系统中有着重要的应用价值。
二、产品特点1.高可靠性：船舶用发电机组采用了可靠的发动机和发电机，具有稳定、高效的性能。
同时，还采用了先进的控制系统和保护系统，保证了产品在长期使用过程中的可靠性。
2.高适应性：船舶用发电机组可以适应多种不同频率和电气系统的要求，可在不同功率要求下正常工作。
3.先进技术：船舶用发电机组使用的发动机和发电机均应用了先进的技术，使其具有更高效率、更低的噪音和振动等特点。
4.智能化控制：该发电机组采用了智能化的控制系统，用户可以通过控制面板轻松操作和监控发电机组的运行情况，同时还具备故障自诊断和报警功能。
三、产品参数1.额定功率：XX kW2.额定电压：XX V3.额定电流：XX A4.额定频率：XX Hz5.相数：三相6.功率因素：0.8 (前馈)7.发电机效率：XX%8.燃油耗量：XX L/h9.运转方式：柴油发电机组10.排放标准：XX11.噪音：XX dB(A)四、使用方法1.运输和安装：在运输和安装过程中，严禁碰撞和震动，以免损坏设备和机器零部件。
2.启动和运行：在发电机组运行前，需要先进行检查和调试，确保机器使用正常。
启动过程中需要进行预热，使机器达到正常运行状态后，才能进行额定功率输出。
3.维护和保养：定期进行机器维护和保养，包括更换机油、清洗空气过滤器、调整发动机和发电机等，以保证设备的稳定性和可靠性。
五、注意事项1.使用前请先阅读本说明书，确保正确安装和使用发电机组。
2.在机器运行时，请勿使用水或者其它液体直接清洗设备，以免损坏机器内部设备和零部件。
3.在维护和保养发电机组时，请使用原厂配件和专业技术人员进行操作，以避免不必要的损坏。
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船用主机轴带稳频发电机简介
1.主机轴带稳频发电机的应用
船舶在选用主柴油机时，要考虑海况，船况，柴油机安全等功率储备。
该储备须达到额定功率的10%～15%。
如果船舶航行于平静的海面，并且船舶出厂不久或坞修之后，这时海况及船况良好，主柴油机就有较大的功率储备没有得到充分利用，另外，主柴油机大都在部分负荷下运行，而在低于75%～85%额定功率的低负荷下运行时，其经济性将下降，如果利用轴带发电机，可以使主机长时间在较高负荷下运行，从而具有良好的经济性。
对于货船，一般来说其电站功率为主机额定功率的5%左右。
轴带发电机完全能满足船舶正常航行的电力需要。
主机轴带发电机因其良好的经济性而得到广泛应用。
2.采用主机轴带稳频发电机的优越性
降低主机燃油消耗，提高综合经济性
主机配备轴带发电机后，可以长期在较高负荷下运行，油耗率的依降低。
另外，主机效率一般比辅助柴油机要高，而且主柴油机一般燃用劣质燃油，从而进一步降低了燃料费用，提高了综合经济性。
利于能量综合利用
主机配备轴带发电机，船舶正常航行时由轴带发电机供电，不必使用辅助柴油机，因此可以省去副机动力系统的功耗，而主机辅助系统功耗基本不变，目前，船舶副机的排烟余热一般没有得
到利用，而四冲程的辅助柴油机较二冲程的主柴油机排烟温度高，因此浪费了大量排气余热。
如果设置主机轴带发电机，辅助柴油机因运行时间少，其排气余热浪费减少，而主机的排气余热可以得到更为有效的利用。
减少润滑油消耗及副机维修保养费用
船舶正常航行时，由主机轴带发电机供电，于是辅助柴油机运行时间大大缩短，其滑油耗量减少，磨损减少，运行维护费用因此降低。
改善工作条件
机舱噪声可以减轻，从而改善工作条件。
3.轴带稳频发电机特点
WP-H系列船用稳频轴带发电机是本厂自主研发的新一代节能新产品，具有核心知识产权，国家专利。
是利用船舶航行主机动力附轴带动的轴带发电机，具有输出频率及电压稳定可靠的特点，其节能效果特别显著。
在船舶主机不稳定转速（从怠速至高速）的动力输入到稳频发电机上，给船舶提供各项性能可靠的优质电源。
WP-H系列船用稳频发电机主要适用于运输船舶、工程船舶、渔业船舶等，当主动力转速通过增速离合器输入转速在900-2300r/min范围内变化时，发电机的输出频率始终稳定值为50±1HZ,输出电压始终稳定为400V±1%，目前生产的功率范围为：15KW-120KW.
WP-H系列船用稳频发电机具有结构设计先进、性能优良、质量可靠、运行稳定等特点，产品符合GB12975-91《船用同步发电机通用
技术条件》及《钢质海船入级与建造规范》，并符合中国船级社2006年颁布的《国内海船建造规范》第4篇第2章中关于推进装置驱动发电机（如轴带发电机）的有关标准条款规定（4-16页）。