民用船舶电力推进系统的发展

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1、民用船舶电力推进系统的发展介绍现代民用船舶电力推进系统的发展情况，分析电力推进相对于传统柴油机推进的优点，对我国船舶电力推进技术的发展进行了展望。电力推进是船舶推进方式之一，它由原动机带动发电机发电，再由电动机驱动螺旋桨。船舶电力推进已有近百年历史。上世纪３０年代曾出现电力推进的一个发展高峰。由于当时交流电机调速技术不成熟，多采用直流电力推进，其调速系统简单、调速性能好，但直流电机结构复杂、体积及重量大，并存在功率及转速极限等问题，故只能用在一些工程船舶及潜艇上。２０世纪８０年代以来，随着电力电子技术迅速发展，大功率交流电机变频调速技术日臻成熟，基于晶闸管

2、整流／逆变方案和ＩＧＢＴ器件方案实现的船舶电力推进技术在国外得以迅速发展，并在可靠性和运行效率等方面都有了突破，从而使电力推进技术的应用领域不断扩大，除应用于破冰船、挖泥船、渡轮以外，还广泛用于大中型常规船舶，显示出广泛的市场前景。据统计，近３年来新建的油轮、渡轮、游轮、集装箱船有３０％采用电力推进系统。可以预言，电力推进将是一种被广泛采用的先进船舶推进系统。船舶电力推进系统的工作原理电力推进的主要组成部件有原动机、发电机、配电板、变压器、交／直流转换器、变频控制箱及推进马达。如某大型邮轮的主动力装置为４台大型柴油发电机组，发出的交流电能分配至全船各用电场

3、所，其中送至主推进电机的分支需变压器升压。目前常见的电压等级有：６．６ｋＶ、１２ｋＶ、２０ｋＶ、３６ｋＶ等几档，电压值升高有利于减少推进电机尺寸和线路损耗。升压后的电能送到交／直流变流器转换成直流电，然后经直／交流转换器转换成交流并调整频率，最后把满足要求的电流送到推进电机驱动螺旋桨。这种系统也称全电力推进系统。两种主要的推进电机变频调速技术当今，船舶电力推进系统一般采用可变速电动机拖动固定螺距螺旋桨的驱动模式。推进电机主要有同步电动机和鼠笼式感应电动机两种。同步电动机适于低速传动，可以和螺旋桨直接相连；而鼠笼式感应电动机则用于中高速传动，它和螺旋桨之间通

4、常需经减速装置连接。针对这两种电动机已经开发出两种相应的变速控制系统。用于同步电动机的变速控制系统的核心是ＣＹＣＬＯ变频器，采用ＡＣ－ＡＣ环流型变频器调速，具有谐波影响小、功率范围大、性价比高等特点，称为ＣＹＣＬＯ系统。在大型船舶上（如穿梭油船、大型客船等）目前实用的有中压和低压ＣＹＣＬＯ系统两种。用于鼠笼式感应电动机的变速控制系统的核心是ＳａｍｉＰＷＭ变频器，采用ＡＣ－ＤＣ－ＡＣ电压型变频器调速，具有功率因数高、转矩控制平滑等优点，相应的推进系统称为ＳａｍｉＰＷＭ系统（或ＳａｍｉＭｅｇａＳｔａｒ系统）。由于ＣＹＣＬＯ系统可以直接带螺旋桨，且调速范围在０?

5、觸１５５ｒｐｍ，适合于大型船舶，目前已成为电力推进系统的首选发展方向。推进器的种类在船舶电力推进系统中，有轴桨推进、管道式推进、方位角推进、吊舱式推进等多种形式。目前吊舱式推进器应用最为广泛。吊舱式推进是将电机放在一个吊舱内，螺旋桨直接连接在电机轴上，可３６０度旋转，在任何需要的方向上产生推力，不需要舵和侧推器，吊舱浸泡在海水中直接向外散热，推进电机也不需额外冷却。这种设计为制造、维护及检修提供了方便。目前，吊舱式推进器的功率范围从几百ｋＷ到几十ＭＷ不等，ＡＢＢ生产的ＡＺＩＰＯＤ吊舱式推进器单机功率最大可达４０ＭＷ。电力推进相对于柴油机推进的优点１．经济性

6、好。多台中速柴油机用于发电，可根据用电负荷选择发电机运行台数，使机组始终运行于高效工作区，实现最大的经济性。根据ＳＩＥＭＥＮＳ公司统计，同功率的船电力推进要比内燃机推进耗油减少１０％左右，航速可提高０．５节。２．操纵性好。推进电机转速易于调节，在正反转各种转速下都能提供恒定转矩，因此能得到最佳的工作特性，使船舶取得优良的操纵性。３．安全性好。柴油机推进的船舶，一旦主机重要部件或舵机、轴系出现故障往往导致瘫船。而电力推进使用多台原动机，个别机组故障不致丧失动力。电力推进系统多采用两套以上互为备用。在ＣＹＣＬＯ推进系统中，同步电动机定子有两组相互独立的绕组，一

7、组出了故障仍可减载运行。４．节省空间。传统船舶轴系长度往往占到船长的４０％左右，电力推进的船舶省却了传动轴系、减速齿轮箱，改善了机舱布置，使动力装置安排更加合理，节省了大量空间。５．噪音低。采用电力推进后，主要振动源——发动机安装在弹性底座上，以恒定转速运行，与轴系和船体也无直接联结，大大减少了振动和噪声，提高了船员和乘客舒适程度。这对客轮十分重要。６．有利于船舶控制环境污染。对同一功率船舶而言，电力推进中的中速柴油机可以始终在最佳工作区工作，燃油燃烧质量好，燃烧产物中的ＮＯｘ含量少；燃气轮机联合装置的ＮＯｘ排放水平则更低。采用电力推进须考虑的问题使用大功

8、率的电子器件，容易对船舶的电力系统产生谐波污染。对于运行电机，谐波