1、船舶電力推進系統Edited by 陽光的cxf第一章1. 電力推進系統的優缺點P10優點： （1） 機動性能好（2） 機艙小，布置靈活可增加船舶的載貨載客能力（3） 推進效率高（4） 節能，有利于環保（5） 適合于特種船舶的應用P47優點：（1） 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（2） 增強了系統對單一故障的抵抗性，使優化原動機負載分配成為可能（3） 中高速柴油機重量輕（4） 占用空間少，甲板空間利用更加靈活（5） 推進器位置布置更加靈活（6） 更好的機動性（7） 更小的推進噪聲和震動缺點：（1） 初始投資增加（2） 原動機和推進器之間有額外的器件，增加了

2、滿負荷運行時的損耗（3） 新型設備需要不同的操作，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電力推進POD推進回轉直徑120%100%75%零航速回轉180度所需時間118%100%41%全速回轉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%100%90%第二章3. 電力推進系統類型（1） 可控硅整流器+直流電動機。應用：船舶推進所應用的直流推進電機的容量，在23MW之間。優點：1） 啟動電流和啟動轉矩接近零2） 動態響應快缺點：1） 轉矩控制不精準2） 換向器易發生故障3） 諧波污染較大4） 直流電動機結構復雜，成本

3、高，體積大，維護困難，效率低（2） 交流異步電動機+可調螺距螺旋槳模式。應用：這種推進方式只適合于中、小功率船舶，或1000kW以下的側推裝置，因為微軟起動器目前還只有中、小功率的低壓產品。 優點1） 幾乎沒有諧波污染2） 轉矩穩定沒有脈動3） 設計點運行效率高缺點：1） 啟動電流大2） 啟動瞬間機械軸承受轉矩大3） 功率因數低4） 功率及轉矩動態響應慢5） 反轉慢，制動距離長6） 變矩槳結構復雜，價格貴，可靠性差7） 變距槳液壓控制系統復雜（3） 電流型變頻器CSI (Current Source Inverter) +交流同步電動機。應用：10MW以上容量的電力推進裝置優點：1） 啟動電流

4、小2） 價格便宜3） 控制方便，操作靈活4） 能匹配特大功率電機缺點：1） 時間常數大，動態響應慢2） 電感重量和體積大3） 低速運行時，電流變頻器將電流控制在零附近脈動，輸出轉矩也脈動，給軸系帶來震動（4） 電壓型變頻器VSI (Voltage Source Inverter) +交流異步電動機。在中小功率范圍，包括部分大功率的電壓型變頻器中優點：1） 功率和轉矩動態響應快2） 系統電源輸出頻率范圍寬3） 啟動平穩4） 功率因數高5） 低速功率損耗小6） 推進效率高缺點：1） 價格貴（5） 交交變頻器+交流同步電動機。單個電力驅動系統的功率范圍在230MW之間。優點：1） 啟動平穩，啟動電流

5、逐漸增大2） 功率和轉矩動態響應快3） 滿負荷時效率高4） 不需要減速齒輪，直接驅動螺旋槳5） 性價比高直流推進和交流推進對比（1） 直流電動機優點：直流電機調速范圍寬廣平滑，過載啟動和制動轉矩大，逆轉運行特性好，調速簡單。缺點：結構復雜，維護困難，存在功率極限和轉速極限（2） 交流電動機優點：輸出功率大，極限轉速高，結構簡單，成本低，體積小，運行可靠。第三章4. 電力推進系統的組成（1） 發電系統（2） 配電系統（3） 變頻系統（4） 推進器單元5. 電力推進系統的組件（1） 電站組件（2） 配電板組件（3） 變壓器組件（4） 諧波抑制器（5） 變頻器組件（6） 檢測控制組件（7） 電動機組

6、件（8） 螺旋槳第四章6. 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量較少，利用效率較高較多，利用效率較低調頻范圍寬廣、0-幾倍電源頻率較小、0-1/3或1/2電源頻率功率因數較高、>0.94較低、<0.77. 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8. 表格分析（1） 所用推進器類型五花八門（2） 大部分采用FPP，少部分采用CPP（3） 最大單機功率小于等于5500kW（4） 驅動形式多樣，以

7、虛擬24P最多9. 中壓電力系統當電站超過10MW，采用中壓發電機一般可按所有發電機電流之和乘上8 倍估得在不同電壓等級下的短路容量中壓電力系統絕大多數采用中性點高電阻接地方式電壓等級越高，系統功率越大10. 中壓變壓器（1） 推進移相變壓器：常用/+Y 接線（2） 作業機械移相變壓器/降壓變壓器：（3） 日用負載降壓變壓器：一般采用/ 接線；（4） 有些變壓器的容量可能很大，甚至接近或超過單臺發電機的容量；（5） 大容量變壓器接通時的沖擊電流會造成發電機過流脫扣或過大的電壓跌落，一般用預充磁的方式來降低其沖擊電流；第六章11. 電力系統圖分析第七章12. 中壓配電板（1） 以分割封閉的結構組

8、成斷路器室、母線室、電纜室和低壓室而構成標準的每屏結構；（2） 每屏只裝一臺斷路器饋電一個用戶13. 動力定位/動力定位船舶/動力定位系統 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的作用，利用計算機進行復雜的實時計算，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生適當的推力與力矩，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。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先設定的移動軌線移動。動力定位系統是指對動力定位一條船舶所必

9、須的全部裝置包括動力源系統、推進器系統、DP控制系統。14. 縮寫匯總UPS: Uninterruptible 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 多任務近海支援船PSV: platf

10、orm supply vessel 平臺供應船FPP: fixed pitch propeller 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DOL: direct on line 交流異步電動機+可調螺距螺旋槳模式CSI: current source Inverter 電流型變頻器VSI: voltage source Inverter 電壓型變頻器Podded propelle

11、r 吊艙式推進器15. 動力定位系統原理框圖四個部分：（1） 測量系統（2） 控制系統（3） 推力系統（4） 動力系統結構框圖16. 控制應用領域（1） 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，發出控制指令使船舶在各自由度上保持在設定點附近。（2） 航跡控制船舶復雜作業或航行過程中，往往需要沿著一條預定軌跡前進。典型的應用是海洋考察的區域目標搜索。航跡控制需要人或上層控制機給定軌跡指令及速度指令，由動力定位系統來控制船舶沿預定的軌跡前進，直到終點，在此過程中船的舶向允許控制系統根據航行過程中的海洋環境的變化自行調整。（3） 循線控制循線控制的功能與航跡控制的功能很相像，其