前途光明,综合电力推进系统统会成为主流吗

船舶电力推进几种典型方式的比较;内容提要:此文介绍目前市场上五种类型电力推进系统;0前言;船舶电力推进,有直流推进和交流推进两大类;1970年代以前,主要采用直流电力推进系统,因为;随现代控制理论和数字控制、直接转矩控制、矢量控制;世界著名的电气集团,如SIEMENS,ABB,以;目前,船舶采用的电力推进系统,型式多种多样,但归;[2~4]:;?可控硅整流器
船舶电力推进几种典型方式的比较
内容提要:此文介绍目前市场上五种类型电力推进系统,并分析比较它们的工作原理和特点。
船舶电力推进,有直流推进和交流推进两大类。
1970年代以前,主要采用直流电力推进系统,因为直流电机转速调整范围宽广和平滑,过载起动和制动转矩大,逆转运行特性好;而交流电动机尽管具有输出功率大、极限转速高、结构简单、成本低、体积小、运行可靠等优点,但限于当时的技术限制,调速困难,应用较少。
随现代控制理论和数字控制、直接转矩控制、矢量控制等电力电子技术的发展,交流调速系统的性能已经可以与直流调速系统相媲美[1]。交流电力推进系统的应用,已经成为船舶电力推进发展的主流,呈现出蓬勃发展的态势。水面船只,交流电力推进占主导地位,所选用的交流电动机,交流异步电机、交流同步电机、永磁同步电机等并存。只有潜艇,仍是直流推进占主导地位。
世界著名的电气集团,如SIEMENS,ABB,以及ALSTOM等,都研制出船舶交流电力推进的成套装置,功率从几百千瓦到几十兆瓦,其中以吊舱式推进器最具代表性。例如ABB公司的AZIPOD推进系统,功率已达40MW,性能可靠,传动效率高,节省空间,已成功地应用在油轮、破冰船、邮轮、化学品船、半潜船等多种船型,并在近期新造船舶市场获得良好评价。
目前,船舶采用的电力推进系统,型式多种多样,但归纳起来基本可分为以下五类
?可控硅整流器+直流电动机
?变距桨+交流异步电动机
?电流型变频器+交流同步电动机
?交一交变频器+交流同步电动机
?电压型变频器+交流异步电动机
选择电力推进装置时,主要关注价格、功率范围、推进效率、起动电流、起动转矩、动态响应、转矩波动、功率因数、功率损耗、谐波等指标。本文从以上五类电力推进装置的工作原理出发,分析其工作特性,并比较关键指标。
1 可控硅整流器+直流电动机
1970年代以前,船舶电力推进系统中,直流电动机占据主导地位。年代,推进系统采用原动机一直流发电机一直流电动机形式,通过调节发电机励磁电流的大小和
方向,调节电动机转速及转向。
1950年代末,大功率可控静态电力变流元件研制成功,可控硅整流装置出现,直流电力推进系统演变成可控整流器加直流电动机模式。晶闸管的问世加速了这种推进技术的发展,拓展了其应用领域。至今,该种推进形式仍不失为一种高效、经济的推进方案。
可控硅整流器+直流电动机系统,采用全桥式晶体管整流器为一个电枢电流可控的直流马达供电,原理如图1。
其基本工作原理是:
图1 “可控硅整流器+直流电动机”原理图
?通过控制晶闸管导通角,改变触发电路输出脉冲的相位,从而改变直流电机的电枢电压Ud,再由此改变电枢电流,实现电机速度的平滑调节;
?利用可控整流电路调节励磁电流,使电动机能够在转速一转矩坐标的任一象限运行。
可控整流电路最基本的变量是控制角α (从晶闸管承受正向电压起到加触发脉冲使其导通的瞬间,这段时间对应的电角度)。α与各电压、电流之间的关系决定了可控整流的基本特性。功率因数与转速成正比,在0~0.96之间。
这种推进方式的优点:
?控制角α的控制范围,理论上是0~180°;实际上一般在15~150°,是考虑到电网的压降,确保电机可控,控制角α确保留有换流边界;
?起动电流及起动转矩接近于零;
?扭矩波动平滑;
?动态响应一般小于100毫秒。
?转矩控制不够精确,若要得到精确平滑的转矩控制,必须提高电枢感应系数,但会引起系统动态性能减弱,功率因数偏低,增加系统损耗;
?直流电机驱动需要的换向器,是一个易发生故障的部件;
?会对船舶电网产生较大的谐波污染,因为采用了大功率电力电子器件;
?直流电动机固有的结构复杂、成本高、体积大、维护困难、效率低等缺点,阻碍了它在船舶电力推进领域的广泛应用。
目前,船舶推进所应用的直流推进电机的容量,在2~3MW之间。
2 交流异步电动机+可调螺距螺旋桨
交流异步电动机+可调螺距螺旋桨模式,也称为DOL(Direct on line)模式,多采用鼠笼式感应恒速电机驱动变距桨实现,船速的控制靠改变螺旋桨的螺距。为了增加可操纵性,也可用极数转换开关实现电机速度控制。
这种推进方式的优点是:
?几乎没有影响电网的谐波,因为没有采用大功率电力电子器件;
?电动机转矩稳定没有脉动;
?在设计点运行时效率很高。
但缺点也不少,例如:
?交流异步感应电机起动瞬间电流较大,通常是正常电流的5~7倍,系统电网压降大;
?起动瞬间机械轴承受的转矩大,约为额定转矩的2~3倍;
?极低航速,螺距近似为0时,仍要消耗额定功率的15%,电流约为正常值的45~55%;
?功率因数低,满负荷时也只能达到0.85;
?功率及转矩的动态响应慢,一般3~5秒才能完成,因为采用液压机构完成螺距的变换;
?反转慢,制动距离长;
?变距桨的液压控制系统十分复杂,并工作在水下,故障维修时需进坞;
?变距桨结构复杂,可靠性差,价格贵。
为了防止起动时电流和扭矩过大等不利影响,以及满足规范对船舶电站压降的要求,这种电力推进方式启动时必须采用船舶电站规定启动大电机需要的最小台数运行机组,以及电机采用Y一△启动、软启动器启动等方式。
这种推进方式只适合于中、小功率船舶,或1000kW以下的侧推装置,因为微软起动器目前还只有中、小功率的低压产品。
3 电流型变频器+交流同步电动机
电流型变频器+交流同步电机驱动方式(CSI+Synchronous motor)原理图如图2。
图2 “电流型变频器+交流同步电动机”原理图
(1)电流型变频器CSI(Current Source Inverter)
由整流器、滤波器、逆变器等三部分组成。
工作原理是整流电路将电网来的交流电转换成直流电;再经三相桥式逆变电路转变为频率可调的交流电,供给推进电动机。
电流型变频器的直流中间环节,采用大电感滤波,直流电流波形平直,对电动机来讲,基本上是一个电流源。
改变整流电路的触发角,就改变了中间直流环节的电压,相当于直流电动机的调压调速;而改变逆变电路触发脉冲的顺序,即可改变推进电动机的转矩方向,控制推进电动机转向,从而使控制电路大大简化。
(2)SYNCHRO电力推进
交流电通过三相桥式全控整流电路以及平波电抗器,再经过逆变器转换后向交流同步电机供电,此种推进方式通常被称为SYNCHRO电力推进。
SYNCHRO变流装置的输出频率,受同步电机转子所处角度控制:
?每当电机转过一对磁极,变流装置的交流电输出相应地交变一个周期,保证变频器的输出频率和电机的转速始终保持同步,不会出现失步和振荡。
?系统功率因数根据电机速度,从额定速度时的0.9到低速的0之间变化。
SYNCHRO电力推进系统主要有6脉波、12脉波、24脉波等三种结构形式,谐波成分比较固定,消除比较容易。12脉波SYNCHRO电力推进系统,如果在电网侧并联有两组LC无源滤波器,对11次、13次谐波进行补偿,则对电网产生影响的最低谐波分量就是23次谐波,此时的电网质量可以满足船级社的规定,故12脉波的SYNCHRO电力推进系统应用较多。
SYNCHRO电力推进系统的缺点是:
?低速运行时,电流型变频器将电流控制在零附近脉动,转矩输出也存在脉动,给轴
系带来振动;
?时间常数较大(由于直流电同感性负载相连),所以系统动态响应较差;
?电流型逆变电路中的直流输入电感数值很大才能够构成一个电流源,使直流回路电流恒定,所以电感重量、体积都很大,使得电流型逆变器使用受到一定限制。
而其优点,是:
?起动电流接近等于零,起动转矩最高可达50%额定转矩;
?价格上有一定的优势;
?控制方便,操作灵活;
?能匹配特大功率电机,目前已达40~60MW。
10MW以上容量的电力推进装置,ALSTOM公司和STNATLAS公司倾向于选择SYNCHRO电力推进。
4 交一交变频器+交流同步电机
CYCLO变频器,英文为Cycloconverter,中文译作交一交变频器或循环变频器。该变频器广泛应用于大功率、低速范围内的交流调速,其调速上限不超过基频的40%。
交一交变频器+交流同步电机(Cyclo converter+Synchronous motor)驱动方式,采用CYCLO变频器,通过控制一个可控的桥式反并联晶闸管,选择交流电源的不同相位区间向交流同步电机提供交流电。
图3所示为典型的6脉波交一交变频器+交流同步电机驱动方式。
图3 “6脉波交一交变频器+交流同步电机”原理图
双绕组电动机,就是电动机定子装有2套同功率但空间相位差30°的绕组,分别由一套6脉波三相输出交一交变频装置供电。
三亿文库包含各类专业文献、高等教育、行业资料、各类资格考试、幼儿教育、小学教育、生活休闲娱乐、几种典型的电力推进系统的比较09等内容。 
 了解船舶电力推进系统与柴油机推进系统的对比特点; 4) 了解船舶电力推进系统的...几种典型的船舶电力推进方式 教学内容 1)SCR + DC motor drive (可控硅整流...  船舶电力推进 electric propulsion 几种典型方式的比较 () 来源:航海技术 阅读次数:81 次 内容提要:此文介绍目前市场上五种类型电力推进系统,并分析...  船舶电力推进方式编辑本段回目录船舶电力推进系统作为船舶 IPS 系统的核心组成部分...船舶电力推进几种典型方式的比较编辑本段回目录船舶电力推进,有直流推进和交流...  国外已经 开发了多种类型电力推进系统,并在多型船舶上应用。我国在此领域的...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...  船舶电力系统继电保护的作用就是监视电力系统运行状态,提高电力系统运行的安全可靠...25.船舶电力推进典型方式有几种 可控硅整流器+直流电动机; 变距桨+交流异步...  民用船舶电力推进系统的发展高海波 陈辉 林治国 中国...通常 采用变速马达述几种推进器的使用将会受到限制,...经典和现代控制理论、计 算机辅助设计等众多学科领域...  目前世界上使用电力推进的船舶,主要可分为两类:一类是电力推进与其他 发动机推进...程大型特种船舶,采用两套 SSP 吊舱电力推进系统,是同类船舶中目前最为先 进的...  在舰船综合电力系统的发展过程中, 先后出现过混合电力推进系统、 综合电力推进系统、 综合全电力推进系统、综合电力系统、全电力舰、电力战舰等多 种形式和先进概念...  钻井平台电力推进系统综述_电力/水利_工程科技_专业资料...它典型的特征就式 3-4 条腿。高高的绗架结构。...一个对控制系统要求比较高的复杂系统, 一般采用现场...&&&&船舶电力推进系统
自营订单满39元(含)免运费
不足金额订单收取运费5元起
邀请好友参加吧
版 次:1页 数:字 数:印刷时间:日开 本:16开纸 张:胶版纸印 次:1包 装:平装是否套装:否国际标准书号ISBN:4丛书名:电力电子新技术系列图书所属分类:&&&
下载免费当当读书APP
品味海量优质电子书,尊享优雅的阅读体验,只差手机下载一个当当读书APP
本商品暂无详情。
当当价:为商品的销售价,具体的成交价可能因会员使用优惠券、积分等发生变化,最终以订单结算页价格为准。
划线价:划线价格可能是图书封底定价、商品吊牌价、品牌专柜价或由品牌供应商提供的正品零售价(如厂商指导价、建议零售价等)或该商品曾经展示过的销售价等,由于地区、时间的差异化和市场行情波动,商品吊牌价、品牌专柜价等可能会与您购物时展示的不一致,该价格仅供您参考。
折扣:折扣指在划线价(图书定价、商品吊牌价、品牌专柜价、厂商指导价等)某一价格基础上计算出的优惠比例或优惠金额。如有疑问,您可在购买前联系客服咨询。
异常问题:如您发现活动商品销售价或促销信息有异常,请立即联系我们补正,以便您能顺利购物。
当当购物客户端手机端1元秒
当当读书客户端万本电子书免费读登录人民网通行证 &&&
NASA研制电力推进系统&深空探索有望
日08:04&&来源:
原标题:NASA研制登陆火星用电力推进系统
  电力推进系统
  科技日报北京4月20日电 据美国国家航空航天局(NASA)官网20日消息,NASA与阿罗吉特洛克达因公司签署了一项总额为6700万美元的合同,旨在设计并研制一款先进的电力推进系统(AEPS)。NASA希望这个为期36个月的合同能显著提升美国的商业太空能力,并使包括小行星重定向任务(ARM)和探测火星在内的深空探索任务成为可能。
  据悉,该合同研制的电力推进系统相对目前的化学推进系统,燃料效率有望提高10倍以上。另外,与目前的电力推进系统相比,推力能力增加2倍。NASA太空技术任务理事会副理事长史提夫?尤尔奇克表示,通过这一合同,NASA将着力研制先进的电力推进单元,为将于2020年左右进行的先进太阳能电力推进系统验证铺平道路。这一技术的研发将提高太空运输能力,可用于NASA的多项深空载人和机器人探索任务,以及“火星之旅”。
  阿罗吉特洛克达因公司将负责一整套电力推进系统的研制和生产,包含一个推进器、电源处理单元、低压氙流量控制器以及电缆。该公司还将制造一个工程开发单元并对其进行测试和评估,为飞行单元的制造做准备。
  兰州空间技术物理研究所研究员、航天科技集团公司空间电力推进技术学科带头人张天平向科技日报记者介绍称,电力推进系统的第一个工作试验是于日进行的格伦空间电火箭实验。从那时起,在长期的前往多个目的地的深空机器人科学和探测任务方面,NASA一直在精益求精地推进航天电力推进技术的研发工作。
  这个先进电力推进系统是NASA的“太阳能电力推进(SEP)”的下一步,NASA打算在21世纪20年代中期开展的ARM将对有史以来最大最先进的SEP系统进行测试。
  张天平说:“该合同研制的电力推进系统,不仅性能达到国际领先水平,更重要的是它能为高功率电力推进发展奠定坚实的技术基础,并将对未来载人深空探测等任务产生积极影响”。
(责编:马丽、赵竹青)
推荐阅读白春礼:把党治国理政成功经验作为科技创新的行动指南
日上午,中国科学院在京举行纪念建党九十五周年表彰大会。中科院党组书记、院长白春礼出席并发表讲话。白春礼要求中科院各级党组织和广大共产党员,把党治国理政的成功经验作为推动科技创新的行动指南,在推进“四个率先”目标的创新实践中勇于担当历史使命,做出应有贡献。
6月“科学流言榜”发布 吃素不得心脑血管病列榜首
六月“科学流言榜”今天发布,“吃素不得心脑血管病”位列榜首。“每月科学流言榜”由北京市科学技术协会、北京地区网站联合辟谣平台、北京科技记者编辑协会共同发布,得到中国科普作家协会科技传播专业委员会、中国晚报科学编辑记者学会、上海科技传播协会的支持。热销排行榜
1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.
最近浏览的其他商品
浏览更多同类商品
【 】??????????
船舶电力推进系统
978-7-111-49630-4
机械工业出版社
出版日期:
读者对象:
¥57.70&&&
立刻节省:¥21.30
所属分类:
城市轨道交通专业英语..
本书是国内第一部全面系统论述现代船舶电力推进技术的学术专著。全书从理论和实践两个方面详细分析了船舶电力推进系统的组成结构、数学模型和控制方法;根据设计规范和技术要求,给出了实际船舶电力推进系统设计案例和仿真结果;详尽介绍了目前国际先进的技术方法和设计理念;还探讨了未来新的技术发展趋势。为读者全面了解和掌握船舶电力推进系统的国内外进展、关键技术和研究设计方法提供学习和借鉴。
电力电子新技术系列图书序言前言常用符号表第1章
概述1.1 船舶电力推进的发展历史1.2船舶电力推进技术的国内外现状1.3 存在问题与未来发展趋势1.4 本书的编排参考文献第2章 船舶电力推进系统的基本结构与分析2.1船舶电力推进系统的基本组成2.1.1 系统组成结构2.1.2 船舶电力推进系统的分类2.2 电力推进系统的效率与性能分析2.2.1系统功率链与效率分析2.2.2 电力推进船舶的特性分析2.2.3 船舶电力推进系统的综合指标参考文献第3章船舶电力系统的结构与控制3.1 船舶电力系统组成与功能3.1.1 船舶电力系统的发展3.1.2船舶电力系统基本结构与功能3.1.3 船舶电力系统电压等级3.2船舶发电机组3.2.1 船舶发电原动机组3.2.2 船舶同步电机及其励磁方式3.2.3 船舶同步发电机工作原理与特性3.3 船舶发电机组控制3.3.1 船舶发电机组控制结构与模型3.3.2 船舶发电机组控制方法3.3.3船舶电力系统电压与无功功率控制3.3.4船舶电力系统频率与有功功率控制3.3.5船舶发电机组的并联运行与调载控制3.4船舶电网与配电系统3.4.2 船舶配电系统3.5 船舶电力系统稳定性分析3.5.1 电力系统稳定概念与分类3.5.2 转子角稳定分析3.5.3电压稳定分析3.5.4 频率稳定分析3.6船舶电力系统保护与短路电流计算3.6.1 船舶电力系统保护的要求3.6.2 船舶电力系统保护的措施3.6.3船舶电力系统保护装置3.6.4 船舶电力系统短路电流的计算3.7船舶综合电力系统3.7.1 船舶综合电力系统结构与组成3.7.2 船舶综合电力系统冗余结构3.7.3 船舶综合电力系统应用举例参考文献第4章 船舶电力推进系统组成与装置4.1 船舶推进器及其特性4.1.1 轴驱式电力推进器4.1.2回转式推进器4.1.3导管式推进器4.1.4吊舱式推进器4.1.5 轮毂式推进器4.1.6螺旋浆推进器的运行特性4.2 电力变压器4.2.1 变压器的结构与类型4.2.2 整流变压器4.2.3变压器的绝缘与冷却4.2.4变压器的容量选择4.2.5变压器的接法4.3船舶推进电动机4.3.1 船舶推进电动机的一般分类4.3.2 推进电动机的基本结构与原理4.3.3 永磁电动机4.3.4超大功率电动机4.4船用电源变换器4.4.1 电源变换器的技术发展4.4.2 船用电源变换器一般分类4.4.3直流整流器4.4.4 交流变频器4.4.5中压变频器4.4.6t多相变频器4.5典型的船舶电力推进装置4.5.1整流模块4.5.2 直流母线模块4.5.3 逆变模块(INU)参考文献第5章 船舶电力推进自动控制系统5.1 船舶电力推进系统的基本结构与控制要求5.1.1 船舶电力推进控制系统基本结构5.1.2 船舶电力推进系统控制原理与方法5.1.3 船舶电力推进控制系统的要求5.1.4船舶电力推进系统的控制方法5.2 船舶电力推进系统的数学模型5.2.1直流推进电动机的模型5.2.2 交流异步电动机的模型5.2.3 交流同步电动机的模型5.2.4 交流电动机的稳态模型5.2.5变流器的稳态模型5.2.6推进器的稳态模型5.2.7 控制器模型5.3船舶直流推进控制系统5.3.1 直流电动机推进的控制方法5.3.2 船舶的直流推进系统的组成5.3.3 船舶的直流推进系统的闭环控制5.3.4 船舶直流推进系统的可逆运行5.4 船舶交流推进系统5.4.1交流电动机的调速特性5.4.2 船舶交流推进的控制方法5.4.3交流异步电动机船舶推进系统5.4.4交流同步电动机船舶推进系统5.4.5 多相电动机的推进控制系统5.5 船舶系统自动监控5.5.1 船舶监控系统的结构和组成5.5.2船舶监控系统的设计5.5.3 船舶电能管理系统5.5.4船舶监控技术的发展参考文献第6章
船舶电能质量控制6.1
船舶电能质量要求6.1.1
船舶供电质量与用电质量6.1.2
船舶电力系统电能质量的评估6.1.3
船舶电力系统电能质量指标6.2
船舶电能质量的问题与原因6.2.1
船舶直流推进系统谐波分析6.2.2 船舶交流电力推进系统的谐波分析6.2.3 船舶电力推进系统对电网的干扰与损害6.3
谐波的检测与分析方法6.3.1
船舶电气测量系统6.3.2
谐波的测量方法6.3.3 谐波分析方法6.3.4
船舶电力系统谐波测量系统6.4
电能质量控制方法与装置6.4.1
控制船舶电力系统电能质量的意义6.4.2
船舶电能质量控制方法6.4.3 谐波滤波器方法6.4.5船舶电力系统电能质量控制举例参考文献第7章 船舶电力推进系统的设计与实践7.1 船舶电力推进系统的技术要求与设计7.1.1 船舶电力推进系统的组成部分与技术要求7.1.2 船舶推进电动机设计7.1.3 船舶推进变频器设计7.1.4冷却系统7.1.4 供电系统7.1.5保护及报警系统7.2 船舶电力推进系统设计案例7.2.1烟大铁路轮渡渡船的设计要求7.2.2 船舶电力推进系统方案分析7.2.3 发电柴油机电站容量确定7.2.5综合电力系统7.2.6综合电力系统故障分析计算7.2.7 中/高压系统接地技术7.2.8 电力系统保护设定7.2.9 电力推进船舶的设计理念7.3 船舶推进控制系统设计与仿真试验7.3.1 船舶电力系统仿真7.3.2 烟-大火车渡船电力仿真系统参考文献第8章 船舶电力推进系统的应用8.1电力推进系统的船舶应用8.1.1客运船舶8.1.2工程船舶8.2 海洋工程应用--动力定位系统及其控制8.2.1动力定位系统控制原理与方法8.2.2动力定位系统基本要求8.2.3电力与推进系统8.2.4 动力定位系统设计案例8.3 AUV推进系统8.4 船舶的故障冗余和容错控制8.4.1 船舶航向容错控制系统结构及工作原理8.4.2 自适应模糊神经网络控制器8.4.3 故障检测与诊断子系统8.4.4 系统辨识子系统8.4.5 仿真实验参考文献第9章 船舶电力推进系统的新技术和新发展9.1 全电船的发展和应用9.1.1 全电船的概念和结构9.1.2 超导电动机9.1.3 电力电子变流器的PEBB构造9.1.4 电能存储技术9.1.5直流电站与输电技术9.2 混合动力船9.2.1 混合动力船的概念和分类9.2.2 混合动力船舶的结构与控制模式9.2.3 混合动力船舶的能量管理与能效分析9.2.4 混合动力船舶的应用9.3 清洁能源船9.3.1 太阳能光伏电池驱动电动船9.3.2风力驱动船舶9.3.3 燃料电池船9.4 中国燃料电池实验船的研制9.5 未来船舶发展趋势参考文献
客服专线:010- 客服邮箱:
Copyright & 北发图书网 2007,
All Rights Reserved
北京北发电子商务股份有限公司 版权所有中国大中型船舶电力推进系统研成
中国首套大中型船舶先进电力推进系统研制成功
&我国有了船舶电力推进强劲“心脏”——具有提升性能、优化船型、降低噪音等优势
科技日报讯(记者刘志伟通讯员方晓曾欣)
国内首套具有自主知识产权的船舶中压3兆瓦级电力推进系统及核心设备研制成功。其主要技术指标达到国际先进水平,标志着我国已经具备了船舶大容量中压电力推进系统的设计和制造能力,实现了“零的突破”,成为世界上少数几个掌握此项技术的国家之一,具有重要的战略意义。
电力推进是船舶的新型推进动力方式。由中国船舶重工集团公司第七一二研究所研发的电力推进系统,与以柴油机和汽轮机直接推进的传统型船舶动力装置相比,具有提升性能、优化船型、降低噪音、节约维修保养费、增加船舱可利用空间、优越的灵活性等显著优势,能够为船舶提供更先进和更灵巧的“心脏”,并能按照客户的要求进行适当定制,在船舶和海洋工程领域具有重大的应用前景。
据介绍,船用电力推进系统分为低压和中压两类,分别用于中小功率推进和中大型船舶的主推进。随着船舶推进系统功率需求的不断增大,由于低压设备的容量有限,中压系统日益成为电力推进的发展趋势。
据悉,长期以来,我国建造的电力推进船舶核心设备一直依赖进口。&
重磅喜讯:中国舰船电力推进系统获巨大突破
国家重大技术装备网
国产电力推进装置
船舶综合电力推进系统是伴随现代电力电子技术的发展产生的一种新型船舶推进系统,它将船舶动力电站和辅机电站合二为一,从而达到有效利用能源、提高船舶机动性、降低船舶噪声的目的。
中船重工武汉712研究所在船舶综合电力推进系统的自主创新中取得了重大进展,研制了以变频器、推进电机、推进变压器、功率管理系统、操纵控制系统为核心的推进系统,实现了单轴推进功率20MW以下船舶电力推进系统的全部国产化。研制的低压690V(2&1000kW)和0kW)全国产化电力推进系统及设备已实现批量装船。目前,为扩大应用范围、提升产品技术水平、增强产品国际竞争力,712研究所正在开展低压690V、中压3300V电力推进系统及相关核心设备的系列化产品开发。
2013年5月,在中海油服4艘6000hp深水平台供应船综合电力推进系统招标中,武汉712所与ABB、GE等国外知名公司同时投标,最终凭借优势成功获得该项合同,成为该型船的国内首家集成商。另外,该所的电力推进系统也获得交通运输部海事局认可,在大型航标船项目中得到应用。
(工业和信息化部装备工业司)
中国054B护卫舰或用全电推进 具6大优势
世界报发表特约撰稿人郭宣的文章称,工信部装备工业司近日发布消息称,中国船舶重工集团公司第712研究所在船舶综合电力推进系统的自主创新上取得了重大进展,该所研制出了以变频器、推进电机、推进变压器、功率管理系统、操纵控制系统为核心的推进系统,实现了单轴推进功率20兆瓦以下船舶电力推进系统的全部国产化。这意味着未来中国海军舰艇有望装备国产电力推进系统,拥有真正的“中国心脏”。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  美舰“全电推进”引领“海上革命”
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  作为水面舰船的“心脏”,传统动力装置主要有蒸汽动力、柴油机动力、燃气轮机动力以及核动力等几种,它们基本上都属于机械推进装置。自上世纪80年代,电力推进技术的优势日益显现出来,成为各国海军的重点研究对象。1986年,美国在一项名叫“海上革命”计划中,将综合电力推进列为新一代舰船的推进方式。1994年,美国海军提出了“综合电力推进系统”概念,海军计划为DD21型驱逐舰配备全电推进系统。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  综合电力推进系统代表着船舶动力发展的方向,主要特点是将推进动力和电站动力合二为一。与早期意义上的电力推进不同,现代船舶的综合电力推进系统把推进用电和日常用电结合在一个电力系统内。即由共同的发电机组产生大功率电力,满足船舶的所有负荷需求——推进系统、日用负载、传感系统以及舰载武器等需要。该系统采用的是突出模块化、集成化和系统化的设计理念,旨在降低总成本,优化船舶的系统及设备构成,体现在以电力形式集中整艘舰船所需能源,对电力进行统一调配与管理。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  美国海军提出的综合电力系统主要由七个模块组成:发电、配电、电力控制、电力变换、平台负载、推进电机以及能量储存模块。
&&&&&&&&&&&
  上海海事大学教授汤天浩介绍称,与常规的机械推进方式相比,电力推进系统主要具备以下几点优势:
&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  第一,具备良好的经济性。装备电力推进系统的船舶有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。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  第二,操纵性好。采用电力推进系统后,操纵控制方便,启动加速性好,制动快,正反车速度切换快,可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,能得到最佳的工作特性,使船舶取得优良的操纵性。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  第三,具有良好的安全性。对采用柴油机推进的船舶来说,一旦主机重要部件或舵机、轴系出现故障往往会导致瘫船。而电力推进则使用多台原动机,即使个别机组发生故障也不导致船舶丧失动力。电力推进系统多采用两套以上互为备用,同步电动机定子有两组相互独立的绕组,一组发生故障仍可减载运行。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  第四,能够节省空间。通常情况下,采用传统推进系统的船舶轴系长度往往占到船长的40%左右,而采用电力推进系统的船舶则省去了传动轴系、减速齿轮箱,从而改善机舱布局结构,使动力装置安排更加合理,节省了大量空间。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  第五,噪音低,可提高舰船的安静性和隐蔽性。采用电力推进后,作为主要振动源的发动机被安装在弹性底座上,并以恒定转速运行,它与轴系和船体也无直接连结,从而大大减少振动和噪声,使工作区变得整洁,提高了乘船的舒适程度。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  第六,有利于船舶控制环境污染,降低排放。船舶采用电力推进系统还有利于进行计算机网络管理,有助于实现系统的自动控制,全面提升船舶信息化、智能化、自动化水平。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  目前,美国设计建造的DDG-21驱逐舰和“福特”级航母已经配备了综合电力推进系统。英国皇家海军在使用电力推进方面也走在了世界的前列:英国的45型驱逐舰以及在建的“伊丽莎白女王”级航母都配备有综合电力推进系统。
&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  712所、704所当上“全电领头羊”
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  中国电力推进系统的发展比较缓慢,在很长一段时间里,所建造的电力推进船舶核心设备一直依赖进口。自20世纪80年起,中国开始研究自己的电力推进系统,为一些民用船舶安装引进的电力推进系统,这为中国研制综合电力推进系统积累了经验。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  中国在原动机、发电机、配电、变频调速等一些关键技术方面,拥有一定的工业基础;中国的兆瓦级的柴油机、发电机和中高压配电板的生产都有较成熟的技术。通过国际交往,中国的一些舰船设计、制造单位也积累了很多设计建造综合全电力推进船的经验。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  在中国民用船舶领域,电力推进的应用呈现出多种形式。全电力推进船有胜利油田的“胜利232”号工程船,采用“交—直”电力推进,电机功率3000马力;江南船厂为国外设计建造的3200吨电力推进化学品运输船,采用的是10兆瓦级吊舱式推进器。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  今年7月,中国终于实现了船舶电力推进核心设备自主研制“零突破”——中国船舶重工集团公司第712研究所宣布,中国首套具有自主知识产权的中压3兆瓦电力推进系统及核心设备(中压推进变频器、推进电机等)研制成功,通过中国船级社认证。该系统的主要技术指标已达到国际先进水平,标志着中国已经具备了设计、制造船舶大容量中压电力推进系统的能力,成为了世界上几个掌握此项技术的国家之一。这对中国全面突破电力推进及自主研发的核心设备在高技术船舶上的应用,提升了国家海洋工程装备设计制造能力,促进中国实现由造船大国向造船强国的转变,具有重要的战略意义。
&&&&&&&&&&&
  据介绍,船舶用电力推进系统分低压和中压两种,分别用于中小功率推进和中大型船舶的主推进。随着船舶推进系统功率需求的不断增大,低压推进设备因容量有限逐渐被淘汰,中压系统则成为电力推进的发展趋势。《中国水运报》报道称,中国研制的中压3兆瓦电力推进系统能够按照客户的要求进行适当定制。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  尽管同欧美国家的电力推进系统的功率相比,中国的中压3兆瓦电力推进系统还有差距,但该系统有能力满足民用船舶以及部分特殊船舶的需求。例如,为了在海上精确控制自身位置,海监船、海上采油平台、海洋调查船等特殊船舶都需要采用电力推进系统。
&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  据报道,今年5月,在中海油服4艘6000马力(约5.4兆瓦)深水平台供应船综合电力推进系统招标中,712研究所与ABB、GE等国外知名公司同时投标,最终凭借优势成功获得该项合同,成为该型船的国内首家集成商。这是中国海洋工程装备领域首次选用国产船舶电力推进系统集成商。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  除712研究所外,国内其他一些企业也在研制综合电力推进系统。今年3月,中国船舶重工集团公司第704研究所成功签署“1500吨级海监维权执法综合测量船电力推进系统”项目合同。704所将提供全船的电力推进系统装置,包括发电机组、配电板、电站管理系统等。据推算,1500吨级海监船功率可能是4500马力,略大于3兆瓦水平。
&&&&&&&&&&&
  “全电推进”的054B正在研制
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  在军用领域,新一代舰艇电子设备对供电功率的要求不断提高,诸如激光武器、电磁弹射器、电磁轨道炮等新概念武器及装备对电力需求更是呈几何级数增长,因此,未来舰艇配备综合电力推进装置已成为必然。此外,对反潜作战需求而言,电力推进系统有利于降低舰艇的噪音,提高任务的成功率。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  新浪军事在解读我国全电推进系统时指出,为增强反潜性能、提高安静性,中国目前正在研制的054B型导弹护卫舰将采用综合电力推进系统。054B型护卫舰的前身——054A型护卫舰目前使用4台柴油机,如果采用电力推进,将需要采用10兆瓦左右的电力推进系统。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  712研究所官网消息显示,该所已陆续完成了数艘电力推进船舶的系统集成工作,能够为采用电力推进系统的各型船舶及其他工业电气传动系统提供系统集成整体解决方案和相关关键设备,可以制造覆盖功率等级10兆瓦以下的各种电力推进系统。这样的电力推进系统已经具备了为054B护卫舰提供配套的能力。
&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  今年8月,中国单轴推进功率20兆瓦以下船舶电力推进系统实现了全部国产化。这有助于大幅提高配备电力推进系统舰艇的航行速度。英国海军采用全电推进的45型驱逐舰的排水量为7300吨,该舰采用双轴推进,每轴20兆瓦功率,其航速超过29节(这是英军公开数据,实际应该超过30节)。与45型驱逐舰采用相同动力的“伊利莎白女王”级航母的排水量是45000吨,所配备的4台柴油机可提供大约40兆瓦功率的电力,航速26节。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  以中国海军目前舰艇排水量不超过8000吨的情况看,如果052C和052D型驱逐舰采用全电推进,就可以实现30节以上的高速巡航。不过,受CODOG动力模式(即柴油机和燃气轮机交替使用)的限制,这些舰艇的高速巡航时间和速度都比较有限。此外,在航母动力系统上,未来像“伊利莎白女王”级航母那样采用电动推进,并且采用4轴动力系统的话,则可完全建造航速超过30节的正规航母。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  然而,中国的电力推进系统同其他国家仍存在差距。英国45型驱逐舰的综合电推系统功率可达50兆瓦,美国新概念战舰DDG-1000的电推系统功率更高达78兆瓦。此外,虽然中国国产全电推进系统已经问世,但在实现全球最先进的全电推进之前,还需要解决另一个重要的动力问题,即拥有可靠、能长时间工作的燃气轮机。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&
  中国海军驱逐舰采用CODOG,巡航时一般使用柴油机,需要加速时则切换为燃气轮机。也就是说,中国海军不具备可以和美制LM02500燃气轮机一样,可用来长时间巡航的燃气轮机;而采用中国擅长且可靠的柴油机动力,则完全无法带动单轴20兆瓦的电动推进。中国海军仍需攻克舰用燃气轮的难关,才能在综合电力推进系统领域实现更大的突破。
已投稿到:
以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。

我要回帖

更多关于 电力推进系统 的文章

 

随机推荐