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时间:2018-11-16
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1、海洋工程船只电力推动的研究第1章绪论1.1研究的目的以及意义现代社会,仅有的陆上资源己经满足不了人们对不断提升的能源需求的满足了。重心逐步从陆地向海洋转移是现阶段资源开发的重心所在。海洋石油的产量占世界石油较大的比重,而且占有率在未来还会持续上涨。而且在工业发展较快的现代社会,油气资源的需求肯定会逐年增加因此与海洋石油勘探、采集关系密切的海工市场定会拥有广阔的市场前景。海洋工程船(OffshoreSupportVessel)是现代海工作业的一种重要设备,为海洋石油工业提供全方位的支持服务II]。海洋工程船可以定义为参与海上能源开发的特殊船舶,包括居住船、钻
2、井船、平台供应船等多种类型的船舶[2]。海洋石油开采与传统的陆上石油开采相比海洋石油开采装备所处的环境情况比陆上开采是的环境更加恶劣,海上有各种复杂的天气情况也会对平台的安全生产构成严重的威胁。而随着油气产业向着更深水域的发展,我们需要更加先进的技术和大量先进的设备去克服深海水域更加恶劣的环境。海洋工程制造对发展海洋事业起着基础的作用,海洋产业竞争力的强弱在这上面得到了重要的体现。船舶推进系统是船舶的主要动力系统,相当于心脏对于人体的作用,船舶上人员的安全于正常作业,设备的安全运行都离不幵它。随着柴油机推进技术的发展,而且现阶段柴油机推进仍然占有绝对的主导
3、地位,其各个方面的发展也趋于成熟,发展前景相比以前逐渐下降。此时,必然会诞生一种新的推进技术来代替旧的柴油机推动,这样才能带动船舶推进技术的发展与前进,因此电力推进技术便随着诞生了。而且随着各种先进控制理论与现代软硬件技术的结合于发展,各种关于电机的控制理论日渐成熟。这样船舶电力推进技术在这些理论与技术的推动下取得了快速的发展,而且在船舶行业的应用日趋广泛,应用前景好[3]。1.1.2课题的现状综合电力系统(IPS)和综合电力推进(IED)两种方案在美国海军20世纪80年代的海上革命计划中最先提出,将电力推进系统快速的引入到军舰中。美国海军海上系统指挥部(
4、NAvsEA)在1988年11月与GE公司签订了研制水面舰船用的IED系统的合同,该系统的组成是发电、推进和船用辅助电源三部分。这种最早提出的IDE系统在该计划中有很多优点,但是综合比较不是一个最合理的方案。因而综合电力系统(IntegratedPos)概念应运而生,这种系统使用电力集成思想以及模块化的方法用来进行舰船电能各个环节的研究[6]。将舰船的日常用电、推进装置用电和其他用电公用的发电以及配电系统用来构成一个综合的电力系统。欧洲国家在电力推进方面也有相似的计划,如综合电力推进系统将会在英国海军在下一代45型区域防空驱逐舰上将得到全面应用。其他的一些
5、欧洲国家也把电力推进纳入自己海军的发展计划。在民用船舶应用方面:世界上开始有几个大的船舶电力推进生产厂商出现并且他们都有自己的电力推进系列产品生产并投入实际生产运行中。比如SSPPropulsor吊舱式电力推进装置,该装置是由德国西门子与Schottd共同开发的;比如Mermaid吊船式电力推进装置,该装置是由法国阿尔斯通和瑞典的劳斯莱斯公司共同开发的;比如Azipod吊舱式电力推进装置,该装置是由瑞士公司ABB和Kvaemer-MasaYard船舶电力推进船舶船机桨工况配合及经济性分析公司开发的;特别是吊舱式电力推进装置,该装置是由荷兰公司JhonCra
6、neLIPs和德国stuAtlas公司共同开发的[7]。..第2章船舶电力推进系统的简要描述2.1电力推进装置的组成概述发电机和原动机是组成发电装置的两个重要部分,汽轮机、燃气轮机、柴油机都可以作为原动机,最广泛使用的是柴油发电机[8]。交流同步发电机是现阶段主要的发电机型式,直流发电机随着各种交流控制技术的发展开始逐渐减少。把燃油或者燃气的动能转化为电能,然后经过配电装置分配使用是发电机的主要作用。配电板和变压器是配电装置的主要组成部分[9]。产生的电能经过配电板分配到使用的各个环节。变频器与推进电机是变频驱动系统的主要组成部分。该部分有电动机会把电能转
7、换成机械能传递给推进系统用来推动船舶进行正常的航行。2.2电力推进系统的分类电机推进系统最早的形式就是直流电机推进,这种方式现在也较多的使用。最早使用的是直流发电机发出直流电然后再直接驱动直流电机进行机械运动,先进主要是通过交流电机产生交流电再通过整流装置整流后再来驱动直流电机。直流电机推进系统现今仍占有统治地位,主要是因为其有很多优点,比如说调节性能好、理想的转矩控制、调速系统简单等。但是由于这种调速系统有换向器的存在,自身的很多弱点在这上面得到体现,比如说容量与转速的极限会受到限制,因此与其相E配的使用场所较少。随着现代科技的进步,许多关键技术的发展。
8、直流电力推进形式到交流电机的推进形式的发展必然会出现。交流电机的推
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