船舶電力推進系統(tǒng)

1、船舶電力推進系統(tǒng)Edited by 陽光的cxf第一章電力推進系統(tǒng)的優(yōu)缺點P10優(yōu)點: 機動性能好機艙小，布置靈活可增加船舶的載貨載客能力推進效率高節(jié)能，有利于環(huán)保適合于特種船舶的應(yīng)用P47優(yōu)點：通過減少燃料消耗和維護費用減少生命周期成本,尤其是在負載變化大的地方增強了系統(tǒng)對單一故障的抵抗性，使優(yōu)化原動機負載分配成為可能中高速柴油機重量輕占用空間少，甲板空間利用更加靈活推進器位置布置更加靈活更好的機動性更小的推進噪聲和震動缺點：初始投資增加原動機和推進器之間有額外的器件，增加了滿負荷運行時的損耗新型設(shè)備需要不同的操作，維護策略2. 不同推進方式船舶操縱性能對比項目機械推進常規(guī)電力推進POD推進

2、回轉(zhuǎn)直徑120%100%75零航速回轉(zhuǎn)180度所需時間118%10041%全速回轉(zhuǎn)180度所需時間145%100%42全速到停止所需時間280%100%42零航速至全速所需時間210%10090%第二章電力推進系統(tǒng)類型可控硅整流器+直流電動機。應(yīng)用：船舶推進所應(yīng)用的直流推進電機的容量，在23MW之間。優(yōu)點：啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩接近零動態(tài)響應(yīng)快缺點:轉(zhuǎn)矩控制不精準換向器易發(fā)生故障諧波污染較大直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，體積大，維護困難，效率低交流異步電動機+可調(diào)螺距螺旋槳模式。應(yīng)用：這種推進方式只適合于中、小功率船舶，或1000kW以下的側(cè)推裝置，因為微軟起動器目前還只有中、小功率的低壓產(chǎn)品。 優(yōu)

3、點幾乎沒有諧波污染轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定沒有脈動設(shè)計點運行效率高缺點：啟動電流大啟動瞬間機械軸承受轉(zhuǎn)矩大功率因數(shù)低功率及轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)慢反轉(zhuǎn)慢,制動距離長變矩槳結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格貴，可靠性差變距槳液壓控制系統(tǒng)復(fù)雜電流型變頻器CSI （Current Source Inverter) +交流同步電動機。應(yīng)用：10MW以上容量的電力推進裝置優(yōu)點:啟動電流小價格便宜控制方便，操作靈活能匹配特大功率電機缺點：時間常數(shù)大,動態(tài)響應(yīng)慢電感重量和體積大低速運行時,電流變頻器將電流控制在零附近脈動，,輸出轉(zhuǎn)矩也脈動,給軸系帶來震動電壓型變頻器VSI （Voltage Source Inverter） +交流異步電動機。在中小功率

4、范圍,包括部分大功率的電壓型變頻器中優(yōu)點:功率和轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)快系統(tǒng)電源輸出頻率范圍寬啟動平穩(wěn)功率因數(shù)高低速功率損耗小推進效率高缺點：價格貴交交變頻器+交流同步電動機.單個電力驅(qū)動系統(tǒng)的功率范圍在230MW之間。優(yōu)點：啟動平穩(wěn)，啟動電流逐漸增大功率和轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)快滿負荷時效率高不需要減速齒輪，直接驅(qū)動螺旋槳性價比高直流推進和交流推進對比直流電動機優(yōu)點：直流電機調(diào)速范圍寬廣平滑，過載啟動和制動轉(zhuǎn)矩大，逆轉(zhuǎn)運行特性好，調(diào)速簡單。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護困難，存在功率極限和轉(zhuǎn)速極限交流電動機優(yōu)點：輸出功率大，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積小，運行可靠。第三章電力推進系統(tǒng)的組成發(fā)電系統(tǒng)配電系統(tǒng)變頻系統(tǒng)推

5、進器單元電力推進系統(tǒng)的組件電站組件配電板組件變壓器組件諧波抑制器變頻器組件檢測控制組件電動機組件螺旋槳第四章變頻器性能比較間接變頻器（交直-交）直接變頻器（交交）換能形式兩次換能，效率略低一次換能，效率較高換流形式強迫換流或負載換流電源電壓換流元件數(shù)量較少，利用效率較高較多，利用效率較低調(diào)頻范圍寬廣、0-幾倍電源頻率較小、01/3或1/2電源頻率功率因數(shù)較高、0.94較低、0。7電壓型/電流型變頻器共同點，不同點共同點是都由整流和逆變兩部分組成 不同點是電壓型用電容緩沖無功功率,電流型用電感第五章表格分析所用推進器類型五花八門大部分采用FPP，少部分采用CPP最大單機功率小于等于5500kW驅(qū)

6、動形式多樣，以虛擬24P最多中壓電力系統(tǒng)當電站超過10MW，采用中壓發(fā)電機一般可按所有發(fā)電機電流之和乘上8 倍估得在不同電壓等級下的短路容量中壓電力系統(tǒng)絕大多數(shù)采用中性點高電阻接地方式電壓等級越高,系統(tǒng)功率越大中壓變壓器推進移相變壓器：常用/+Y 接線作業(yè)機械移相變壓器/降壓變壓器:日用負載降壓變壓器：一般采用/ 接線；有些變壓器的容量可能很大，甚至接近或超過單臺發(fā)電機的容量；大容量變壓器接通時的沖擊電流會造成發(fā)電機過流脫扣或過大的電壓跌落,一般用預(yù)充磁的方式來降低其沖擊電流；第六章電力系統(tǒng)圖分析第七章中壓配電板以分割封閉的結(jié)構(gòu)組成斷路器室、母線室、電纜室和低壓室而構(gòu)成標準的每屏結(jié)構(gòu);每屏只裝

7、一臺斷路器饋電一個用戶動力定位/動力定位船舶/動力定位系統(tǒng) 動力定位（Dynamic Positioning，簡稱DP)是船舶或海上平臺不借助于錨泊系統(tǒng)的作用，利用計算機進行復(fù)雜的實時計算，對船舶各主副推力器的推力進行分配，控制船舶推進螺旋槳和推力器產(chǎn)生適當?shù)耐屏εc力矩,以抵消海洋擾動力和力矩,減少船舶的橫蕩、縱蕩和艏向角，保持船舶在海面某一位置的控制技術(shù).動力定位船舶是指該船舶或裝置可以自動保持自己的位置，也就是通過推進器施加的力。保持固定的位置或沿著預(yù)先設(shè)定的移動軌線移動.動力定位系統(tǒng)是指對動力定位一條船舶所必須的全部裝置包括動力源系統(tǒng)、推進器系統(tǒng)、DP控制系統(tǒng)?？s寫匯總UPS： Unin

8、terruptible Power Supply 不間斷電源DP： Dynamic Positioning 動力定位IMO： International Maritime Organization 國際海事組織DNV: DET NORSKE VERITAS 挪威船級社NMD: Norwegian Maritime Directorate 挪威海事局ROV: Remote Operated Vessels 遙控運動體OSV： offshore support vessel 多任務(wù)近海支援船PSV: platform supply vessel 平臺供應(yīng)船F(xiàn)PP： fixed pitch prop

9、eller 定距槳CPP: controllable pitch propeller 變距槳SCR: silicon controlled rectifier 可控硅整流器MEPS: marine electric propulsion system 船舶電力推進系統(tǒng)DOL: direct on line 交流異步電動機+可調(diào)螺距螺旋槳模式CSI： current source Inverter 電流型變頻器VSI： voltage source Inverter 電壓型變頻器Podded propeller 吊艙式推進器動力定位系統(tǒng)原理框圖四個部分:測量系統(tǒng)控制系統(tǒng)推力系統(tǒng)動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖控制應(yīng)用領(lǐng)域定點控制水面船舶的定點控位包括縱向、橫向、搖舷三個自由度的定位控制，通過控制器的解算，發(fā)出控制指令使船舶在各自由度上保持在設(shè)定點附近。航跡控制船舶復(fù)雜作業(yè)或航行過程中，往往需要沿著一條預(yù)定軌跡前進。典型的應(yīng)用是海洋考察的區(qū)域目標搜索。航跡控制需要人或上層控制機給定軌跡指令及速度指令,由動力定位系統(tǒng)來控制船舶沿預(yù)定的軌跡前進,直到終點，在此過程中船的舶向允許控制系統(tǒng)根據(jù)航行過程中的海洋環(huán)境的變化自行調(diào)整.循線控制循線控制的功能與航跡控制的功能很相像,其主要差別在于動力定位系統(tǒng)控制船