小型船舶电力推进国产化的发展与应用
小型内河船舶电力推进技术的应用及发展

第33卷第6期2016年12月江苏船舶JIANGSU SHIPVol.33 No.6Dec.2016小型内河船舶电力推进技术的应用及发展付如愿\郑晖\高海波2(1.南车株洲电力机车研究所有限公司,湖南株洲412001 ;2.武汉理工大学,湖北武汉430063)摘要:分析了内河航运的特点和电力推进技术适用于内河船舶的原因,介绍了电力推进应用于小型内河船舶 上需要解决的关键技术和成功应用案例,并对其国产化现状做出分析,指出LNG发动机匹配电力推进方式和纯 电动船会是未来小型内河船舶的发展方向。
关键词:内河运输;电力推进船;液化天然气中图分类号:U664. 14 文献标志码:A〇引言内河航运拥有以下特点:航道深浅不一且宽窄 各异,时常伴有浅滩和弯道;航道通行能力随季节变 化,丰水期和枯水期迥异;繁忙航段需要过往船只相 互避让;不同的航段水流速度差异很大;顺水和逆水 航行时动力装置的功率需求不同;离靠码头频繁,工 况多变。
基于以上特点,内河船舶应该满足以下要 求:灵便的转弯性能;较小的转弯半径;平滑的变速 能力;逆水航行时应有充裕的冲滩动力;顺水航行时 能稳定地输出动力,保持船速平稳[1]。
要满足以上 复杂的航运环境及多种功能要求,同时又要求原动 机始终有较高的运行效率,节约燃料,降低排放,电力推进无疑是目前最佳的成熟推进方式。
国内的内河小型机动船舶,多数船长为5 ~ 20 m,总装机容量一般在2 000 kW以下,推进功率 一般在1 500 kW以下,95%以上采用柴油机匹配齿 轮箱驱动螺旋桨的推进方式[2]。
因而,内河小型船 舶电力推进系统的推广应用,方兴未艾。
电力推进一般采用柴油机驱动发电机,恒速运 行,工况平稳,燃烧充分,废气排放少,变频电动机驱 动螺旋桨调速方便,赋予船舶良好的操纵性。
电力 推进船舶是目前获得航运界认可的新型绿色船舶。
为了更好地推广电力推进系统,本文介绍了小 型内河船舶电力推进系统关键技术,分析了该推进收稿日期:2016-06-07基金项目:国家自然科学基金项目(51579200)作者简介:付如愿(1983—),男,工程师,从事船舶电力推进系统变频产品的开发应用研究工作;郑晖(1985—),男,工程师,从事船舶电力推进系统变频产品的开发应用研究工作;高海波(1975—),男,博士,副教授,从事船舶电力推进系统仿真研究。
船舶电气自动化技术应用及发展趋势

船舶电气自动化技术应用及发展趋势摘要:船舶建造是一项系统性的工程,且在实际建造的过程中具有一定的复杂性和难度。
近年来,船舶建造行业在我国经济与科技的双重支持下,获得了广阔的发展空间,市场前景广阔,具有良好的前瞻性,且随着电气工程管理的不断推进,目前在船舶建造工程中的应用范围正呈现不断扩大的趋势。
关键词:船舶;电气自动化技术;电力电子技术引言通过对电气工程自动化技术进行细致的研究,发现其最大的优势与特点就是能够帮助机械制造行业节约更多的能耗,而且还可以进一步提高生产水平与效率,所以在我国已然获得广泛的应用及一致好评。
我国的船舶工业电气化水平之所以得到显著提高,得益于国家没有“闭门造车”的工作态度与思想,以主动、积极的态度,引进和学习国外最先进的船舶电气控制自动化技术,之后再不断地进行消化和吸收,为国内电气自动化的稳定、可靠打下坚实的基础。
基于此,本文主要对提高船舶电气安全控制技术的方法和措施展开深入的探讨。
1电气自动化的含义分析通过对具有传统特点的船舶运输进行认真的分析,发现其普遍会运用机电控制来对船舶的启动或者停止进行操控,随着时间的不断推移,自动化技术呈现出高速的发展态势,所以在新时代之下,对船舶运输也提出更高的要求。
为了将手动式的管理方法以及控制方法进行改变,提高船舶运输的水平及效益,通过自动装置集成计算机技术、信号处理技术等等,对船舶运输机械化进行标准的操作、管理以及控制,减少误差出现的可能,降低相关工作人员的劳动强度,帮助企业节约更多劳动力。
不仅如此,船舶电气自动化技术还能够第一时间发现船舶运输过程当中出现的问题,便于之后制定出完善的策略,并有利于妥善解决问题,降低船舶运输过程当中出现的人力风险,进一步地提高船舶运输的效率。
2船舶电气自动化的意义保证船舶行驶的安全非常重要,而船舶电气自动化是保障船舶安全最为关键的一环。
船舶自动化中最为关键的是将船舶的主机以及各项系统进行监控,让船舶内电子化设备实现自动化管理,这是为了让船舶在工作时更加安全,方便管理船舶有效减轻船员的工作压力,缓解船员疲劳,保证行驶时船舶的安全性。
电力电子技术在船舶电气化中的应用是什么?

电力电子技术在船舶电气化中的应用是什么?在当今的船舶领域,电气化的发展趋势日益显著,而电力电子技术作为其中的关键支撑,发挥着至关重要的作用。
电力电子技术以其高效的电能转换和灵活的控制能力,为船舶的运行带来了诸多变革和优化。
首先,电力电子技术在船舶推进系统中得到了广泛应用。
传统的船舶推进方式通常依赖于机械传动,存在效率低下、噪声大等问题。
而采用电力电子技术的电力推进系统则有效地解决了这些难题。
通过变频器等电力电子装置,能够将船舶电源的电能进行精确的控制和变换,从而为推进电机提供合适的电压和频率,实现电机的调速运行。
这种调速方式不仅响应迅速、精度高,而且能够在不同负载条件下保持良好的性能,提高了船舶的机动性和操控性。
在船舶电站系统中,电力电子技术同样不可或缺。
船舶电站需要为各种设备提供稳定、可靠的电能。
电力电子技术可以用于实现发电机的励磁控制,优化发电机的输出性能,提高电能质量。
例如,静止励磁系统利用电力电子器件取代传统的励磁机,简化了系统结构,提高了可靠性和响应速度。
此外,通过电力电子技术实现的无功补偿装置,能够有效改善电网的功率因数,减少无功损耗,提高电能的利用效率。
船舶的日用负载系统也受益于电力电子技术。
许多船舶设备,如照明系统、空调系统、通风系统等,其负载特性各异。
通过电力电子技术,可以实现对这些负载的高效电源管理。
例如,采用高频开关电源为电子设备供电,能够减小电源体积、提高效率,并且具备良好的稳压和滤波性能。
在照明系统中,采用LED 照明结合电力电子驱动电路,不仅节能效果显著,还能延长灯具的使用寿命。
在船舶的储能系统中,电力电子技术也扮演着重要角色。
随着新能源技术在船舶上的应用逐渐增多,储能装置如电池、超级电容器等得到了越来越多的关注。
电力电子变换器能够实现储能装置与船舶电网之间的能量双向流动,有效地管理储能系统的充放电过程。
在船舶处于低负载运行或再生制动状态时,将多余的能量存储起来;在高负载或紧急情况下,又能够迅速释放储能装置中的能量,保障船舶的正常运行。
2024年船舰电力推进系统市场发展现状

2024年船舰电力推进系统市场发展现状1. 引言船舰电力推进系统是指船舰使用电力作为主要动力源推进的系统。
传统的船舶推进方式主要使用燃油发动机,但随着环保意识的增强和新能源技术的发展,船舰电力推进系统市场正逐渐展现出巨大的发展潜力。
本文将对船舰电力推进系统市场的发展现状进行分析。
2. 市场规模与增长趋势根据市场研究公司的数据,船舰电力推进系统市场在过去几年呈现出强劲的增长态势。
随着环保法规的不断加强,船舶运输业对于环保要求的提高,以及电力技术的不断成熟,船舰电力推进系统市场预计将在未来几年持续增长。
3. 技术发展趋势船舰电力推进系统的技术发展主要包括电池技术、电动机技术和电力管理技术。
随着电池技术的突破,电池能量密度的不断提高,船舶电力推进的续航能力得到了显著提高。
同时,电动机技术的进步也使得船用电机的效率得到了提升,进一步推动了船舰电力推进系统市场的发展。
此外,电力管理技术的应用使得船舶能够更加高效地利用电力资源,进一步提升了系统性能。
4. 主要应用领域目前,船舰电力推进系统市场主要应用于商船和客船领域。
商船领域包括集装箱船、散货船、油轮等,这些船舶普遍具有较大的吨位和高能耗特点,采用船舰电力推进系统可以显著降低燃油消耗和减少污染物排放。
客船领域主要包括游轮和游船,这些船舶舒适、环保的特点对于电力推进系统的应用具有明显优势。
5. 市场竞争格局目前,船舰电力推进系统市场竞争较为激烈,主要的竞争对手包括ABB、Wärtsilä、Siemens等知名企业。
这些企业凭借自身的技术实力和品牌影响力在市场上占据一定份额。
此外,还有一些创新型企业通过不断引入新技术、降低成本等方式来争取市场份额。
6. 市场前景与挑战船舰电力推进系统市场在未来具有广阔的发展前景。
随着环保意识的提高和环保法规的不断加强,船舶运输业对于环保要求的增加将推动电力推进系统的应用进一步扩大。
另外,船舶技术的不断进步和成本的不断降低也将进一步推动市场的发展。
船舶电气工程中的新兴技术与应用前景

船舶电气工程中的新兴技术与应用前景在当今科技飞速发展的时代,船舶电气工程领域不断涌现出一系列新兴技术,这些技术正在深刻地改变着船舶的设计、建造、运营和维护方式,为船舶行业带来了前所未有的机遇和挑战。
船舶电气系统是船舶的重要组成部分,它涵盖了发电、配电、电力推进、自动化控制、通信导航等多个方面。
新兴技术的应用使得船舶电气系统更加高效、可靠、智能和环保。
首先,电力推进技术是船舶电气工程中的一项重要新兴技术。
与传统的机械推进方式相比,电力推进具有诸多优势。
它能够实现更精确的速度和转矩控制,提高船舶的机动性和操纵性。
而且,电力推进系统可以灵活地布置发动机和推进器,优化船舶的空间利用。
此外,由于发动机可以在最佳工况下运行,燃油效率得到显著提高,减少了能源消耗和污染物排放。
在发电领域,新能源的应用逐渐崭露头角。
太阳能、风能等可再生能源在船舶上的应用日益受到关注。
通过在船舶上安装太阳能板和风力发电机,可以为船舶提供部分电力,降低对传统燃油发电机的依赖。
这不仅有助于减少船舶的运营成本,还有利于减少温室气体排放,符合环保要求。
智能化的船舶电气控制系统是另一个关键的发展方向。
通过传感器和数据分析技术,船舶电气系统能够实时监测设备的运行状态,提前预测故障,并进行远程诊断和维护。
这种智能化的监控和管理系统大大提高了船舶的可靠性和可用性,减少了因设备故障导致的停航时间。
在通信导航方面,卫星通信技术的不断发展使得船舶与陆地之间的通信更加稳定和高速。
高精度的卫星导航系统为船舶的航行提供了更加精确的定位和导航服务,保障了船舶的航行安全。
同时,船舶内部的通信网络也在不断升级,实现了各种设备之间的高速数据传输和信息共享。
此外,自动化技术在船舶电气工程中的应用也越来越广泛。
自动化的配电系统能够根据船舶的负载需求自动调整电力分配,提高电力系统的稳定性和可靠性。
自动化的货物装卸系统和船舶驾驶辅助系统也大大提高了船舶的运营效率和安全性。
随着新兴技术的不断发展和应用,船舶电气工程也面临着一些挑战。
电力电子技术在电动船舶中的应用

电力电子技术在电动船舶中的应用随着环保意识的增强和能源结构的调整,传统燃油动力的船舶正逐渐被电动船舶所取代。
而电力电子技术作为电动船舶的核心技术,发挥着重要的作用。
本文将从电动船舶的需求出发,探讨电力电子技术在电动船舶中的应用,并分析其优势和挑战。
一、电动船舶对电力电子技术的需求电动船舶是指利用电动机作为动力的船舶,相比传统的燃油动力船舶,电动船舶具有诸多优点,如零排放、低噪音、高效能等。
而要实现这些优点,离不开电力电子技术的支持。
电动船舶对电力电子技术的需求主要体现在以下几个方面:1. 电能转换与控制:电动船舶需要将电能从电池、电网等电源中转换为船舶所需的电力,并通过适当的控制策略调节电机的工作状态,以满足航行的需求。
2. 能量存储与管理:电动船舶需要将电能进行高效的存储和释放,在不同工况下灵活调控能量的使用,以提高船舶的续航能力和适应性。
3. 动力系统安全与保护:电动船舶需要确保电力系统的安全性能,包括电池的过充、过放保护、电气短路故障的检测与隔离等,以及有效的故障自诊断与恢复技术。
二、电力电子技术在电动船舶中的应用1. 电能转换与控制技术的应用电动船舶需要将电能转换为船舶所需的电力,这就需要电力电子技术实现高效的电能转换。
常用的电能转换技术包括直流-直流变换技术、直流-交流变换技术以及交流-直流变换技术等。
通过合理选择和控制这些电能转换器,可以实现功率的高效转换,提高电动船舶的性能。
2. 能量存储与管理技术的应用电动船舶通常采用电池组作为能量的存储装置,这就需要电力电子技术实现对电池的高效管理。
通过电力电子技术,可以对电池进行充放电控制、温度管理、SOC(State of Charge)估计等,以延长电池寿命、提高电池的运行效率。
3. 动力系统安全与保护技术的应用电动船舶的电力系统安全问题关系到航行的安全性和可靠性。
电力电子技术可以应用于电压和电流的监测与控制,以及电力系统的故障检测与隔离,保证电动船舶的动力系统在故障情况下能够进行自我保护和安全切换。
船舶综合电力推进技术研究及展望

船舶综合电力推进技术研究及展望关键词:船舶;综合电力;推进技术;展望引言当前是一个科技创新时代,我国船舶制造生产行业建设发展要与时俱进,跟上时代前进的脚步。
在全球范围内,一些发达国家早已将综合电力推进系统应用在舰船中进行服役,而电力推进也从小范围应用发展到众多商业船舶应用领域。
针对于此,我国船舶生产制造商必须加强对该项技术的创新研究应用工作,促使能够结合不同类型船舶的动力运行要求,优化设计出电力推进系统,充分发挥出它们的价值作用,全面提升船舶在运行中的机动性与安全可靠性。
1船舶电力推进系统的技术特点船舶电力推进通常包括直流推进和交流推进两大类。
目前世界上有3种主流的电力推进系统,分别是轴系推进系统、全方位推进系统与吊舱推进系统。
(1)在轴系推进系统中,通常由变速电机驱动螺旋桨,而变速电机与螺旋桨轴之间可采用直接连接方式或通过齿轮装置将电机与螺旋桨轴相连。
(2)全方位推进系统则可实现自由转动,并能产生任何方向的推力,其推力可以通过定速可调螺距螺旋桨或变速定距桨进行控制。
全方位推进系统内部的电机通常包括两类:卧式电机+Z型齿轮传动、立式电动机+L型齿轮传动。
而全方位推进系统通常无法反向转动以产生推力。
(3)吊舱式推进系统可以自由转动并产生任何方向的推力。
该推进系统将电机与螺旋桨集成在一个封闭的吊舱装置中,定距螺旋桨直接配装于电机轴上。
吊舱推进系统的传动效率高于全方位推进系统的传动效率,且其机械结构相对简单。
吊舱式推进系统既能采用推式吊舱,又能采用拉式吊舱。
2船舶综合电力推进技术研究2.1舵桨推进采用变频推进电机,实现动力高效传输电力推进渡船的舵桨与推进电机经过花键直连,取代了常规推进柴油机与舵桨之间过长的传动轴,节省了很大空间,减小传动轴的振动。
变频推进电动机的控制采用闭环变频调速方法。
变频调速操作是根据渡船控制台手柄指令给定值的变化,即舵桨转速的变化,改变变频器输出的频率,并配合调整电压以获得合理的电动机运行条件。
船舶电力系统的智能化发展与应用

船舶电力系统的智能化发展与应用在当今科技飞速发展的时代,船舶电力系统的智能化已成为船舶领域的一个重要发展方向。
船舶作为重要的交通运输工具,其电力系统的稳定性、可靠性和高效性对于船舶的安全航行和运营至关重要。
随着智能化技术的不断进步,船舶电力系统正经历着深刻的变革,为船舶的性能提升和运营管理带来了诸多优势。
船舶电力系统是一个复杂的综合性系统,它为船舶上的各种设备和设施提供电力支持,包括推进系统、导航系统、通信系统、生活设施等。
传统的船舶电力系统在运行和管理方面存在着一些局限性,例如对故障的响应速度较慢、能源利用效率不高、维护成本较高等。
而智能化技术的引入,为解决这些问题提供了有效的途径。
智能化技术在船舶电力系统中的应用首先体现在监测与诊断方面。
通过安装各种传感器和监测设备,实时采集电力系统的运行数据,如电压、电流、功率、温度等,并利用先进的数据分析算法和模型,对这些数据进行处理和分析,实现对电力系统的实时监测和故障诊断。
一旦发现异常情况,系统能够迅速发出警报,并准确地定位故障点,为及时采取维修措施提供有力支持,大大提高了系统的可靠性和可用性。
在能源管理方面,智能化技术也发挥着重要作用。
船舶电力系统的能源来源多样,包括主机发电、辅机发电、新能源发电等。
智能化的能源管理系统能够根据船舶的负载需求、航行状态和能源供应情况,优化能源的分配和使用,实现能源的高效利用。
例如,在船舶轻载航行时,可以适当降低主机的功率输出,增加辅机或新能源的供应比例,从而降低燃油消耗,减少运营成本,同时也降低了对环境的影响。
船舶电力系统的智能化还体现在自动化控制方面。
传统的船舶电力系统控制往往需要人工干预,操作复杂且容易出现误操作。
而智能化的自动控制系统能够根据预设的规则和策略,自动调整电力系统的运行参数,实现电力系统的稳定运行。
例如,当船舶负载发生突然变化时,自动控制系统能够迅速调整发电机的输出功率,保持电压和频率的稳定,避免对船舶设备造成损害。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
小型船舶电力推进国产化的发展与应用作者:喻小力钟利坚来源:《广东造船》2012年第06期摘要:介绍国内外船舶电力推进发展状况及相关电子产品发展趋势,随着动力系统大量采用LNG清洁能源,国内小型化船舶电力推进装置的需求日趋紧逼,变频、谐波控制等关键技术的深入研究和突破,国产化电力推进方式将是国内小型船舶推进方式的最佳选择。
关键词:变频;电力;推进;国产化1 前言船舶采用电力推进方式具有降低废气排放、减少噪音和振动、布置方便、操纵性能良好等优点、并且可无级调速、快速逆转、起动操作次数少、减少原动机的磨损、延长使用寿命等优点,因此已广泛用于破冰船、起重船、挖泥船、勘探船、渡船、游船、LNG运输船、海洋守防船等大型船舶。
受船舶油污、废气排放以及柴油供应压力等影响,航行于内河和近海等水域的船舶,日趋采用燃烧清洁燃料的动力装置,以解决对水系的污染,达到节能减排的效果。
目前我国正大力发展LNG气体燃料动力系统船的研究工作,实现近海与内河航运“绿色环保”问题已提上了议事日程,船舶动力采用LNG作为燃料将成为发展趋势。
从LNG为燃料的动力装置的特性可知,高转速段LNG发动机功率曲线变化平缓,低速段功率曲线变化大,以LNG燃料为动力源的船舶采用电力推进方式较为合适。
目前以LNG为燃料的动力装置的船舶已普遍采用电力推进方式,电力推进初始投资稍大,但通过电站的功率管理,可减少备用机组的设置,从而减少燃油消耗和维护费用,降低了船舶的全寿命周期成本,特别是当船舶负荷变化比较大时效果更加显著。
同时,因国产化推进电机及配套产品日趋成熟,电力推进配套产品不再完全依靠进口,与常规推进装置价格相差越来越少,因此电力推进是LNG动力源的首选方案。
而迄今为止,我国尚无全套推进系统完全使用国产设备的电力推进产品,发展和研究国产化电力推进具有非常重要的意义。
2 国外船舶电力推进发展状况船舶电力推进的历史可以追溯到1860年,世界上第一艘以蓄电池为动力、电动机直接驱动的电力推进潜艇投入使用。
进入20世纪,大部分潜艇都采用电力推进方式。
常规潜艇在水面航行时由柴油机—发电机组,核潜艇则采用原子能发电,给蓄电池充电并向电动机供电驱动船舶;在水下航行时由蓄电池供电,电动机驱动船舶。
20世纪20年代,美国建造的6艘Mexico级战舰(40000HP)和2艘航空母舰(180000HP)都采用了汽轮机—发电机—电动机驱动模式的电力推进系统。
在第二次世界大战期间,仅美国就建造了300多艘采用柴油机—发电机—电动机驱动模式的战舰和运输舰。
此后,在破冰船、科学考察船以及其他特殊用途船舶上也陆续装备了电力推进系统。
据ABB公司介绍,他们生产的电力推进装置截止到2010年已装备450艘船舶。
尤其是POD新型电力推进方式的应用,将推进装置和操舵装置结合于一体,置于一个能360°回转的吊舱内,省去了轴系、舵和艉侧推器,从而提高了船舶的操纵性、灵活性,便于船舶的建造和运行,同时还降低了船舶的废气排放、噪音和振动,因此船舶电力推进装置得到了更迅速的发展。
国外生产船舶电力推进装置的厂家除ABB公司外,主要还有德国SIEMENS和法国ALSTOM、Rolls-Royce公司,这些公司生产的电力推进装置已广泛使用于科考船、火车渡船、海洋守防船等船舶。
目前所使用的电力推进装置的功率:低压交流传动0.18千瓦至5600千瓦;中压交流传动315千瓦至100兆瓦;直流传动9千瓦至18兆瓦。
3 国内船舶电力推进发展状况国内目前完全采用国产化设备集成的电力推进装置还没有,现国内厂家所集成的电力推进装置均采用进口设备,其中SIEMENS、ABB、ALSTOM是目前我国开发电力推进系统的主流。
国内集成单位主要有:中船重工第七一二研究所,上海中海机电设备有限公司,广州美柯船舶电气设备有限公司等。
推进功率:覆盖功率等级10MW以下的各种电力推进系统;电压等级:低压690V/中压6600V。
经过联合攻关,我国已在现代电力电子及交流调速领域取得不少科研成果,已经建成晶闸管GTO和IGBT三代电力电子器件,品种比较齐全。
尤其是第三代器件IGBT及其应用产品已开发成功,在大中容量交流调速领域也取得不少科研成果,并有产品应用到实际中。
目前国产的变频电机已在起重船、多型船的压载水泵、大型风机等船用辅机上应用。
北京利德华福电气技术有限公司已能生产不同功率的国产变频器、变频电动机、移相变压器等设备,其产品依靠性能稳定,价格优势已逐渐取代进口设备;另外,北调991海洋科考船,电力推进系统是由七一二所集成,其中,交流变频推进系统的变压器、变频器、推进电机是引进SIEMENS设备,其余系统和设备均为国产研制;美柯船舶电气设备有限公司等也已开始集成国产化电力推进装置,大部分推进设备选用国产化,该公司已在侧推动力源采用电动变频时实船集成整套系统,变频器、控制设备采用国产化设备,已装船使用,运行状况良好;最近由中国远洋渔船研究中心与北车集团永济新时速有限公司合作共同研制的36.5米电力推进拖网渔船已进入试航阶段,该推进装置整套系统集成是国内公司,大部元器件采用国产化设备,价格远低于进口设备,据报道,如整套系统运行良好的话,渔业公司准备在国内很多渔船上安装该套系统。
4 船舶小型电力推进国产化市场需求分析小型电力推进国产化是指推进功率及全船用电负荷功率较小,总功率在2000kW以下,整套设备主要元器件是由国内厂家生产,系统集成也由国内公司完成的产品。
国外公司大型的推进电机在国内都有生产厂家,供货问题也比较好。
据统计,目前国外公司主要致力大型的电力推进系统集成,小型的小于1000kW电机国内一般不生产,要依靠国外进口,存在订货周期长,产品价格贵,调试维护困难等问题。
通常电力推进的整套价格是柴油机直接推进价格的5~7倍,另外国内变频电机、移相变压器等电力推进配套国内厂家生产滞后,技术不够成熟,导致小型船舶不采用电力推进方式而是采用柴油机直接推进方式。
最近第三代器件IGBT及其应用产品已开发成功,国内的变频器技术已相当成熟,且国内电力推进集成厂家已成功集成成套电力推进装置,有的厂家甚至开始选用国内与国外混合产品集成成套电力推进装置,不再完全依靠国外厂家的产品,维护、调试不用再依靠国外公司,成本大大降低。
随着国内电子技术的迅速发展,小功率的变频器价格大大降低,国内电力推进集成厂家技术也逐步成熟,价格上柴油机直接推进方式与国产化的电力推进装置相比优势不明显,而电力推进有许多优点,是船舶推进方式的最好选择。
国内有许多小功率的船舶,特别是内河游船,频繁停靠码头,电力推进装置操纵性能良好,必将是此类型推进方式的最佳选择。
国内电力推进配套厂家正迅速发展,技术储备日趋成熟,只是实船使用经验欠缺,经过前期一段时间的发展,小型船舶电力推进装置国产化是完全有可能的,而且在实船上开始安装使用。
目前国内航行的机动船舶,95%以上是采用柴油机动力装置直接推进方式。
据统计,2007年全国海洋渔政船约300艘,主机功率大部分都在1000kW以下,国内渡船、游览船、拖轮、货船、渔船等主机功率及用电负荷大部分都在1000kW以下。
例如:川江及三峡库区干散货船标准船型从500吨至5000吨,推进功率由220~1320kW;川江及三峡库区液货船(包括油船、化学品船)标准船型从500吨至3500吨,推进功率由320~1100kW;川江及三峡库区集装箱船标准船型从50箱到350箱,推进功率由400~1460kW;川江及三峡库区I型客滚船标准船型70车位到110车位,推进功率由750~1050kW;川江及三峡库区普通客船标准船型从330客位到670客位,推进功率由516~1324kW。
上述数据表明,国内船舶推进功率及全船用电负荷的小型船舶很多,特别是内河250客位左右的游船的推进功率及全船用电负荷大概在650kW,小客位的客船功率更小。
随着LNG清洁能源的使用,LNG为动力的推进系统是发展趋势,很多游船、渡船正计划改装成LNG为动力的推进系统,此类型船电力推进是最佳选择。
所以小型船舶国产化电力推进系统的市场前景是广阔的。
5 船舶电力推进国产化需要考虑的问题虽然国内推进装置的配套厂家生产能力已大大提高,但是电力推进需使用大功率的电子器件,很容易对船舶的电力系统产生影响,特别是谐波污染。
对于运行电机,谐波将引起附加损耗,使电动机转矩减小,对测量仪表将产生虚假的谐波功率,出现随机误差;对于继电保护装置,谐波将影响其设定整定值,引起误动作;对于通讯网络,谐波将影响其电磁效应和正常的载波。
因此在选择推进方案的时候应当考虑变频器类型、是否加谐波吸收器、或与船舶的低压系统进行电气隔离等不同方案。
为了防止谐波对船舶产生影响,通常在建造过程中要进行谐波的测定,目前采用的方法是进行总谐波变形值(THD)的测量,船级社为此也提出了相关的规范,一般要求低压配电系统的THD应小于5%,推进系统THD应小于8%。
变频器的选择应考虑其功率损失要小,过度阻尼要尽量大,变频器中元件的储藏能量尽可能小。
6 电网谐波畸变的控制电力推进功率有时候可以占到总用电负荷的95%,换句话说,只要保证该负荷的安全,也就保护了整个系统。
事实上,负荷的推进变频器是谐波电流的主要来源。
最常用降低谐波分量的方法是采用谐波滤波器,或采用旋转变流器(电动机一发电机组)用于敏感负荷的供电。
滤波器的设计需要考虑周密以防止出现电网谐振,而旋转变流器则需要在配电系统中增加附加设备及电缆。
采用更高脉动数的变频也能降低负荷电流中的谐波分量,但另一方面则会显著增加变频元件数和投资成本。
采用双重电抗器组将发电站的推进负荷母线与船舶其他负荷母线进行一定的隔离,也可使船舶其他负荷的配电网谐波分量维持在较低水平。
目前国内集成厂家已注意到该问题,在整体设计方案中,会提出要求,选择合适的方案,注意施工工艺,,可达到规范要求。
7 实船应用2000年,上海爱德华造船有限公司为瑞典公司建造了一艘19500吨化学品船,名为“帕劳斯佩拉”,这是我国制造的首艘吊舱式电力推进船舶;2010年1月22日,由上海海事大学、云南省航务管理局、昆明市航务管理局以及格兰特游艇有限公司共同完成“内河小型船舶电力推进系统研制”项目,此项目开展了内河小型船舶电力推进系统结构优化与参数匹配、电力推进船舶电站动态管理、电力推进船舶智能化操纵控制、低电压大电流船用变频装置动态稳定性等技术的研究,该项目的示范船通过了船检等单位的检验,适航性良好,乘坐舒适。
“尚德国盛号”游船由两台150kW推进柴油发电机组供全船推进用电,整套系统由712所系统集成,该船在上海世博会期间使用,运行状况良好;最近由中国远洋渔船研究中心与北车集团永济新时速有限公司合作共同研制的36.5米电力推进拖网渔船已进入试航阶段;此外国内很多自航全回转起重船都是采用电力推进方式。