船舶轴带发电机
轴带发电机的优点
轴带发电机的优点
(1)船舶节能是船舶设计和营运中的一项重要内容。
从船舶发电系统来看，采用轴带发电机是有效利用主机能源的重要措施。
因为轴带发电机的动力来自主机，低速运行的主机的热效率比发电用的中、高速柴油机要高;此外主机采用重油做燃料，而发电用的柴油机使用的燃料是轻质柴油，轻质柴油比重油价格要高多了。
所以使用轴带发电机，成本可以降低，降低主机燃油消耗,提高综合经济性。
船用交流轴带发电机由主机拖动，可以长期使主机在较高负荷下运行,消耗主机剩余功率,节约副机燃料油。
另外，主机效率一般比辅助柴油机的中速柴油机要高，提高了综合经济性。
(2)利于能量综合利用。
主机配备轴带发电机后，在船舶正常航行时,由轴带发电机供电。
不必使用辅助柴油机,因而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。
(3)减少润滑油消耗及副机维护保养费用:船舶正常航行时，由主机轴带发电机供电，可以减少辅助柴油机运行时间，其滑油耗量减少，磨损减少，从而降低了运行维护费用。
(4)使用交流轴带发电装置后，可以少设置柴油发电机组的台数，从而节约了柴油发电机购置费用，同时使机舱布置空间增大，有利于机
舱布置。
在航行期间使用交流轴带发电装置，减少了机舱噪声和温度，改善了机舱工作环境。
轴带发电装置的类型
轴带发电装置的类型
船用轴带发电装置就是由船舶主机通过变速装置直接驱动一台发电机发电，它有很多类型，可以根据船舶的种类、吨位、主机型式和主要动力装置的选用情况等选用相应类型的轴带发电装置。
根据螺旋桨形式不同，轴带发电机可分为定距桨(FPP)和调距桨(CPP)轴带发电两种装置。
(1)可调螺距桨(CPP)船舶轴带发电装置
调距桨轴带发电装置适用调距桨船舶。
无论船舶是机动航行还是正常航行，调距桨主机转速基本保持不变，轴带发电装置电压频率基本保持恒定，因此可以采用一般的船用交流发电机组,其工作原理及操作均比较简单，但是在轴带发电机和主轴之间应采用中间传动机构，以提高轴带发电机的转速，使发电机体积不致太大。
在船舶航行中，主机转速恒定,轴带发电装置利用率近似为100%。
由于主机与柴油机组的速度特性不一致，调距桨轴带发电装置不能与船舶柴油发电机组长时并联运行。
(2)固定螺距桨(FPP)船舶的轴带发电装置
当主机驱动定距桨时，随着主机工况变化转速变化，轴带发电机的转速随之变化，其电压和频率不能保持稳定。
为使轴带发电机的频率稳定在允许的范围内，就必须配备自动调节装置。
当前经常采用的是转速补偿装置和频率补偿装置。
对于定距桨型轴带发电装置解决频率不同的方式，归纳起来主要有:旋转变流机组稳频型、行星齿轮传动型液力传动型以及晶闸管(可控硅)整流-逆变器型。
船用主机轴带稳频发电机简介
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。
轴带发电机
三、轴发系统的工作原理
无功通道的 组成及其作 用 有功通道的 组成及其作 用
三、轴发系统的工作原理
轴发系统的功率输出特性图
轴带 发电机 的允许 功率输 出情况 取决于 转速和 航行状 态。
四、轴带发电机的运行操作
轴发系统起动程序：
1、接通控制系统电源 2、检查起动条件，发出允许起动信号 3、起动调相机，接通轴发机励磁电路，建立空载电压 4、触发整流器、逆变器，轴发机向调相机输出功率 5、切断异步电动机，轴发机具备供电能力，起动成功
自动启动程序如下图
四、轴带发电机的运行操作
轴带发电机的运行操作程序图
四、轴带发电机的运行操作
轴发系统正常停车程序：
1、起动柴油辅助常规发电机组，并切断次要负载 2、手动或自动并车及转移负载 3、主机可进行减速或倒车 4、主机转速降至40%时，终止励磁，主开关跳闸，轴带 发电机终止发电
轴发系统的特点
优点： 1.提高经济性； 2.改善机舱环境； 3.减小维修。
缺点： 1.对航速有较高要求； 2.控制较复杂； 3.初投资大。
轴发系统的分类
1.变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
特点：转速不变，改变螺距可改变螺旋桨推力大小和方向。 控制： —— 需要两方面的控制 （1）主机油门控制； （2）螺旋桨螺距控制。 要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转速恒定）。 存在的问题 ： 1.风浪对转速的波动有影响； 2.需要解决主机低速问题（传动机构）。
轴发系统的分类
2.定螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
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。 存在的问题 ：由于风浪等对转速可造成影响，因此， 必须采取措施稳定转速，从而稳定频率
船舶轴带发电机培训材料
船舶轴带发电机选型
03
与配置
选型依据及参数
船舶主柴油机参数
根据船舶主柴油机的功率、转速等参数，选择匹配的轴带发电机。
船舶电力负荷需求
分析船舶的电力负荷需求，包括航行、停泊、作业等不同工况下的 负荷变化，以确定轴带发电机的功率范围。
轴带发电机类型
根据船舶的推进方式、轴系布置等条件，选择适合的轴带发电机类 型，如永磁式、异步式等。
冷却系统
用于降低发电机运行时的温度，保证发电机的正常工作。
工作原理及过程
励磁过程
通过励磁系统向转子励磁绕组提 供直流电，建立磁场。
切割磁力线
当转子在定子内旋转时，其励磁绕 组产生的磁场与定子绕组中的导体 切割磁力线，从而在定子绕组中产 生感应电动势。
电能输出
感应电动势经定子绕组的接线端子 引出，通过电缆和开关等设备输送 到船舶电网，为船舶提供电能。
船舶轴带发电机培训材 料
目录
• 船舶轴带发电机概述 • 船舶轴带发电机结构与工作原理 • 船舶轴带发电机选型与配置 • 船舶轴带发电机运行与维护 • 船舶轴带发电机性能评价与指标 • 船舶轴带发电机市场前景与发展趋势
船舶轴带发电机概述
01
定义与原理
定义
船舶轴带发电机，简称轴发，是 一种利用船舶主机动力驱动发电 机发电的装置。
速等功能，确保电力系统的稳定运行。
选型与配置案例分析
1 2
某型船舶轴带发电机选型案例
分析某型船舶的推进方式、主柴油机参数和电力 负荷需求，选择合适的轴带发电机型号和功率范 围。
某型船舶轴带发电机配置案例
介绍某型船舶的轴带发电机配置方案，包括并联 运行设计、能源管理策略和控制系统设计等。
1250KVA船用轴带发电机励磁控制系统改造简介
1250KVA船用轴带发电机励磁控制系统改造简介 我司“向泰”轮是一艘1986年4月由前东德Ver Warwowwerft wame建造的集装箱尾机型船舶，船长：165.5m，型宽：23.05m，型深：13.4m，船舶总吨位：13 769t，载箱量：950TUE。
船舶主要动力系统：配备前东德VEB Diesel Motorenwerk Rostock生产的K5SZ70/125BL船舶柴油主机一台，推进系统采用液压变螺距装置。
电力系统：配备2台8VDS26/20AL-2和1台6VDS26/20AL船舶柴油辅机，驱动3台型号：S450L6 885KVA无刷发电机，同时配备DGASO 5621-6N 1250KVA船用轴带有刷发电机一台。
2007年，我司从船舶二手市场购入该船后，一直从事东南亚和中日韩航线的集装箱运输。
船舶港内航行通常使用柴油发电机组，海上航行使用船舶轴带发电机组，以获得最经济的航行Marine Technology航海技术图1航海NAVIGATION5657航海NAVIGATION成本。
一、船舶轴带发电机主要参数及原理 1．轴带发电机主要参数： 发电机型号：DGASO 5621-6N 生产厂家：VEB ELEKTROMAS CHINENBAU DRESDEN 额定功率：1 250KVA 额定转速：1 000RPM 额定电压：390V 额定电流：1850A 额定频率：50Hz 功率因数：0.8 励磁电压：95V 励磁电流：210A 2．轴带发电机励磁系统组成及工作原理： 轴带发电机励磁系统原理图见图1。
该轴带发电机励磁系统采用单相桥式半控带电流复励的有刷自励恒压励磁系统，系统分别由扼流圈单元、功率单元、功率保护单元、调节单元、复励单元、复励变压器等部件组成（图2）。
轴带发电机励磁系统的基本工作原理： 由发电机R相与零线构成的URO 220V电压经扼流圈单元中的两个扼流圈（空心电抗器）后送功率单元，经功率单元内的单相桥式半控整流器整流后，作为励磁系统的自励分量给发电机励磁绕组供电。
第10节船舶轴带发电机
2）频率补偿型S／C系统 这种系统中，采用机械或电气的控制手段使船舶电网 的频率保持轴带发电机装置组成的(CPP+S／c)属于这种 系统。
轮机学院电气及自动化教研室
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船舶电气设备及系统
2018/10/27
3）变距桨和轴带发电机装置组成(CPP+S／G) 该系统中，主机和轴带发电机之间装有减速齿轮装置。 船速取决于变距桨的螺距大小，主机转速及轴带发电机 的频率大致恒定。在CPP+S／G系统中，只在切换发电机 时，才可以和其它发电机并联运行，因为长时间并联运 行是非常困难的。 4）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理 由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正 常航行时主机的转速维持在一个速度上(额定转速)，而 且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨 叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不 需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动 装置(减速齿轮箱)联在一个系统中，因此整个系统的组 成比较简单，其工作原理与系泊(辅助)发电机的工作原 理大致相同。
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船舶电气设备及系统
2018/10/27
轴带发电机系统也存在一些缺点： • 船舶在港作业时，不能用轴带发电机供电，仍需要辅助 柴油发动机组供电。 • 对于交流电制的船舶，若非恒定转速的主机，则必须采 取特殊措施，保证电网的频率的恒定，故使整个系统变得 较为复杂。 • 一次投资(即造船成本)较大，虽然可以从营运成本降低的 好处中得到补偿，但是这个补偿是和轴带发电机的功率有 关(功率越大越好)，还与时间的利用率(即船舶在一年中航 行的时间)有关。
轮机学院电气及自动化教研室
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船舶电气设备及系统
2018/10/27
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。
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船舶轴带发电机
一、主要类型
●频率变动型
●频率稳定型
●复合型
l:轴带发电机；2 :晶闸管整流器；3 :电抗器；4 :晶闸管道变器；5 :短路电抗器；6 :同步调相机；7 :励磁变换器；8 :控制装置；9 :励磁变压器；10 :负载
●关键问题：根据主机的运行条件，对主机转速的变化进行补偿，以获得恒频、恒压的电力
转速补偿方式：
无频率补偿型：发电机的频率随主机转速而变化
频率补偿型：采用机械或电气的控制手段保持船舶电网的频率
变距桨和轴带发电机
工作原理:发电机与主机转轴靠机械传动装置（减速齿轮箱）联在一起
缺点：①输出电源频率受主机负荷变化的影响；②可以和其他发电机并联运行，但时间不宜过长；③输出功率的大小受主机允许输出功率的限制；
三、定距浆船舶的轴带发电机
船舶电气安全管理
一、船舶照明系统的维护保养
1. 照明系统的维护周期和要求★
测量线路的绝缘电阻
检查灯头接线是否老化和开断
检查室外灯具水密性能与锈蚀
开航前，应检查航行灯、信号灯的供电电源、灯具及故障报警装置
探照灯、运河灯在使用前应检查其电源、开关、连接电缆和灯具的水密性能及绝缘电阻情况
2. 照明系统维护保养注意事项★
尽量避免带电更换灯泡，更换的灯泡应与电源电压一致，功率不能超过灯具允许的容量。
在检修某些特殊部位，例如辅锅炉内部、柴油机曲轴箱、压载舱、储水柜等地方需用临时照明时，必须使用带有安全网罩的36 V以下的低压灯。
装卸易燃危险货物时，不可使用携带式货舱灯。
应急照明灯具应涂以红漆标记，以示区别。
经常检查灯泡是否良好，损坏的应及时更换.。
甲板、船桥等露天投光灯具，开灯前应先脱去帆布，用完要及时将帆布罩妥。
室外水密插座，通电前先检查插头螺母是否旋紧，取出插头前检查电源是否切断，用毕后应旋紧防水盖。
需要张挂彩灯时，要考虑到供电线路和开关的载流量、各相电流分配是否平衡，并要配备好保护装置。
油船严禁张挂彩灯
二、船舶电气火灾的预防★
1.电气设备起火原因
电气设备的绝缘下降或损坏，电气线路发生短路、接地等
故障引起的火花；
电气设备长期过载、超负荷工作，温升超过允许值，甚至燃烧；
继电器、接触器通断‘情况不良，灭弧不好；
直流电机换向不好，换向火花过大；
导体或电缆连接点松动，接触不好，引起局部发热甚至燃烧。
2.电气设备的防火要求
经常检查电气线路及设备的绝缘电阻，发现接地、短路等故障时要及时排除；
电气线路和设备的载流量必须控制在额定范围内；
严格按施工要求，保证电气设备的安装质量；
按环境条件选择使用电气设备，易燃易爆场所要使用防爆电器；
电缆及导线连接处要牢靠，防止松动脱落
3.电气灭火器具
对于已经切断电源而范围较大的电气火灾，可使用水和常规灭火器；
对于未切断电源的电气火灾应采用绝缘性能好、腐蚀性小的灭火器具；
H氧化碳灭火器、1211灭火器、干粉灭火器
油船电气系统的安全管理
一、油船静电起火的预防
1. 静电的产生
油与管壁、油舱的摩擦和冲击
油品与油舱壁的摩擦
油品通过多孔或网状过滤器、隔离装置
油品微滴的飞溅与空气摩擦及油中结晶水滴的沉降过程
油舱内的油品与油面漂浮物的相互撞击
在对油舱采样测量时，测杆和采样器具在施放和提升过程中，油舱内会产生静电；
洗舱机和喷嘴软管在洗舱工作过程中会产生静电，洗舱水柱、水雾、水珠等形成的水滴；降落在油品中发生冲击时，也能产生静电；
油舱内的铁锈、石铀渣滓等沉淀物在下沉时，会产生静电；
油舱上索具和吊杆的摩擦，会产生静电；
落到油舱的物品及工具等，在坠落和发生碰撞时，会产生静电；
人体穿脱毛料和合成纤维衣服时，会产生极高的静电电压，足以引燃周围的爆炸性气体。
二、油船静电的预防
●向舱内充入惰性气体，以使含氧量极低
●在装卸油时应控制货油的流速
●油管要用接地电缆连接
●装完后30min进行取样
●按要求进行洗舱
●油船工作人员应穿导电好的衣服和鞋袜，不宜配带与人体绝缘的金属器件
三、油船电气设备的管理要求
●采用对地绝缘系统；
●采用防爆型或本质安全型设备或电路；
●定期检测电缆、电气设备的绝缘电阻，保持绝缘良好；
●防止工具碰击短路产生电火花；
●在室外禁止使用非防爆式灯具，手电筒也应是防爆型；
●主电站和应急电站应定期清洁，防止油污造成短路；
●严格控制使用电炉，绝对禁止使用明火电炉；
●防止电缆、电气设备与高温管道接触，保证绝缘不损坏；
四、特殊注意事项
不许动用电焊、气焊、喷灯以及易于发生火灾的工具；
停止蓄电池的充电；
无线电通信只许收报，不能发报；
断开靠货舱口及货舱进气口的电动机电源，关好各种起动箱控制室、插座的门盖，以防油气和水侵人；
禁止在室外和气密场所使用万用表和兆欧表；
关闭变流机组、通风机、加温器等的电源；
断开雷达电源，天线转至背向油舱的方向；
使用防爆式报话机时，应站在货舱口的下风。
如需换电池，要在室内进行，使用固定式超短波电话时，应将输出功率调到IW以下；
修理雷达、发报机和各种助航仪器时，应先经测爆，在确认无可燃气体威胁时，方可进行修理，严禁悬挂彩灯；
主机轴带发电机装置
1.轴带发电机的特点
2.主要类型
3.变距桨轴带发电机
4.定距桨轴带发电机
轴带发电机可节能、提高经济效率——节能：利用主机的功率储备；经济效率：减少燃油成本
一、主机轴带发电机的特点
轴带发电机系统是由主机直接（或通过变速机构）带动发电机供电系统,在船舶航行期间向全船供电.
特点：优点：1.经济高效:利用主机10%∼15%的功率储备裕量；2.改善环境:减少噪声和热源；3.减小维修。
缺点：1.只能定速航行时工作,设置辅助发电机组；2.控制较复杂；3.初投资大。
二、船舶轴带发电机主要类型
主要类型：
1.直流轴带机：虽然直流轴带机电压稳定，转速的影响相对较小。
但由于直流电机维护工作量大，因此，直流轴带发电机较少用。
2.交流轴带机：其控制较复杂。
可分为：１）定距桨型（ＦＰＰ）：主机转速可变的轴带发电机系统２）变矩桨型（ＣＰＰ）：主机转速和转向保持不变
三、变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
变距桨系统特点：主机转速、转向不变，改变螺距可改变螺旋桨推力大小和方向。
轴带发电机组用一般船用交流发电机控制：——需要两方面的控制(自动负荷控制) 1.主机油门控制；2.螺旋桨螺距控制。
而且要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转速恒定）。
存在的问题：1.风浪对转速的波动有影响；2.需要解决主机低速问题（中间传动机构）。
四、定螺距桨的主机轴带发电机
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，必须采取措施稳定转速，从而稳定频率。
总体措施：1.转速补偿；2.频率补偿。