電力推進第一課ppt課件

1、The Introduction of Marine Electric Propulsion Technology (MEPT)第一課 開展概述 MEPS is a propulsion system in which propellers are driven by electric motorsEnergysources：FossilAtomicPropellersMotorGeneratorPrimeengine：DieselTurbine.Fuel CellOther loadsMechanicalEnergyElectricenergy 開展情況第一代電力推進第二代電力推進吊艙的誕生

2、與開展1920s: First Generation:Turbo-Electric MachineryElectrical Synchronous Propulsion MotorsVariable Generator FrequencyOne-to-One Generator - Propulsion1980s: Second GenerationDiesel-Electric Power Plant, later also Turbo-ElectricFixed frequency Electric Power DistributionAC/DC and AC/AC Power Conve

3、rsion1990s: Breakthrough for Electric PropulsionDominating in Cruise, Ice breakers, Offshore Oil ExplorationPodded Propulsion15 19世紀(jì)末期，在德國和俄國最先開場了開展許多以蓄電池為能量源的電力推進運用實驗，以后第一代電力推進1920年代投入運用，結(jié)果在減小客船橫渡大西洋時間上效果明顯。第一代電力推進 20世紀(jì)初期，電力推進曾一度成為艦船動力的新潮方案。從20世紀(jì)初至20世紀(jì)40年代，各國建造了大量電力推進艦船，從民用的客輪、貨輪、油輪到軍用艦艇，都有采用電力推進系統(tǒng)

4、的。二戰(zhàn)期間戰(zhàn)功卓著的美國海軍“列克星敦級大型航空母艦，采用的就是蒸汽輪機-發(fā)電機-電力推進系統(tǒng)。 電力推進系統(tǒng)能在電力推進系統(tǒng)能在2020世紀(jì)初期迎來世紀(jì)初期迎來“第一次浪潮，第一次浪潮，主要緣由是當(dāng)時的艦船日益大型化。在主要緣由是當(dāng)時的艦船日益大型化。在2 2萬噸甚至萬噸甚至3 3萬多萬多噸的戰(zhàn)艦上，假設(shè)采用傳統(tǒng)推進安裝，長達近百米的主噸的戰(zhàn)艦上，假設(shè)采用傳統(tǒng)推進安裝，長達近百米的主軸和大型機械減速安裝在制造上相當(dāng)有難度，而采用電軸和大型機械減速安裝在制造上相當(dāng)有難度，而采用電力推進系統(tǒng)可以繞過這一難題。力推進系統(tǒng)可以繞過這一難題。 16第一代電力推進興起的主要緣由 隨著技術(shù)的提高，主要海

5、軍大國曾經(jīng)可以研制消費滿足大型戰(zhàn)艦要求的超長主軸和大型齒輪減速安裝，而電力推進安裝由于增多了能量變換環(huán)節(jié)，帶來了設(shè)備昂貴、傳動效率低、維護保養(yǎng)任務(wù)量大等一系列缺陷，故大型艦船又重新回到了采用傳統(tǒng)軸系的直接推進技術(shù)。17第一代電力推進衰落的主要緣由 20世紀(jì)70年代后，電力部件向大功率方向飛速開展，功率一體積比不斷提高。以開關(guān)技術(shù)為根底的功率電子技術(shù)不但不斷提高了開關(guān)的頻率，而且朝著智能化、模塊化方向開展，具有代表性的幾種功率電子器件首先在陸上電網(wǎng)得到了運用，然后又逐漸運用到了艦艇上，功率電子技術(shù)徹底改動了艦艇能量變換的容顏。80年代以后，進入適用階段的永磁電機可以給艦艇電力推進設(shè)備帶來更小的體

6、積和分量，加上大功率、低油耗的新型燃?xì)廨啓C面世，這使得電力推進的“復(fù)辟有了技術(shù)上的可行性。18第二代電力推進興起的主要緣由19第二代電力推進興起的主要緣由 電力推進是一個能滿足不同需求的領(lǐng)域。勝利的電力推進處理方案被運用于基于建筑、操作、經(jīng)濟性等方面思索的海軍艦船、液壓及推進工程、電力工程等方面。 電力推進采用蒸汽透平或柴油機帶動發(fā)電機，采用不同的配置方式，已運用于數(shù)以千計的各種船型。 此外在潛艇和水面艦只中，電力推進系統(tǒng)也有不少潛在的裝機容量。 隨AZIMUTH側(cè)推器和吊艙式推進安裝的引入，電力推進系統(tǒng)的配置運用在不同的船型中以滿足運輸、機動、定位等目的。 目前，電力推進主要運用在以下船型：

7、游輪、渡輪、動力定位的鉆井船、側(cè)推輔助定位錨泊的消費設(shè)備，油輪，布纜船，鋪管船，破冰船，其它冰區(qū)航行船舶，供應(yīng)船，戰(zhàn)艦。在已存在和新的運用領(lǐng)域中新造船舶中適用電力推進的研討和評價任務(wù)正在進展。 吊艙推進器擴展了電力推進的適用范圍吊艙推進器擴展了電力推進的適用范圍Electric PropulsionConventional Propulsion 原動機與推進器機械銜接的系統(tǒng)在很多場所曾經(jīng)不能滿足船東對船舶功能及目的的需求 大型主機及其軸系占據(jù)了宏大空間，其剛性的銜接，制約了全船的布置，例如小水線面船、滾裝船、奢華郵輪等都不能接受這種系統(tǒng)。集裝箱船會因此而損失裝箱空間，而艦艇那么需求更多的武器彈

8、藥空間。 +Improved life cycle cost by reduced fuel consumption and maintenance, especially where there is a large variation in load demand, e.g. in DP vessels+Reduced vulnerability to single failure in the system and possibility to optimize loading of prime movers+Light high/medium speed diesel engines+

9、Less space consuming and more flexible utilization of the on-board space increase the payload of the vessel+Flexibility in location of thruster devices+Improved maneuverability+Less propulsion noise and vibrations-Increased investment costs-Additional components between prime mover and propeller inc

10、reases the transmission losses at full load-A higher number and new type of equipment requires different operation, manning, and maintenance strategy優(yōu)越性：經(jīng)過減少油耗？和維修量，改善生命周期本錢。特別是負(fù)荷變化較大的船舶，比如許多動力定位的船舶，他們的操作圖譜中，運輸和定位操作的時間幾乎均等。經(jīng)過添加冗余，添加系統(tǒng)對某單個缺點的抵抗性；中、高速機分量輕；占用空間少，添加倉儲容量；推進安裝布置靈敏，推進器供電采用電纜；布置獨立于原動機的布置；采用

11、AZIMUTH和吊艙推進器，機動性好；噪音小，震動小，由于軸系變短，原動機轉(zhuǎn)速固定，采用拖曳式槳伴流均勻，空泡少，減小氣蝕。 DP (Dynamic Positioning)Pipe laying vesselGeological surveyROV operationsCable laying vesselVibration controlof marine risersHeavy lift operationsPosition mooringPipe and cable laying缺乏： 初投資添加。然而，事物在不斷開展，總安裝數(shù)不斷添加，本錢會逐漸下降。 額外添加的部件電力設(shè)備-發(fā)電機

12、，變壓器，推進器及電機，在原動機和螺旋槳間添加了損耗。諧波問題必需面對。對新涉足身手域的人來說，大量的新型設(shè)備需求掌握不同的操作、管理及維護戰(zhàn)略。 PoutPinGeneratorSwitchboardTrans-formerFrequencyconverterElectricMotorPoutPinPower lossesP O W E R F L O WlossesoutoutinoutPPPPP+0.960.9990.9950.9850.960.90 能量流分析對每個部件，電效率可以計算出來，在滿載時，效率的典型值是發(fā)電機效率0.950.97，配電板0.999，變壓器0.99-0.995

13、，變頻器0.98-0.99,電機0.95-0.97。柴油機-電力推進系統(tǒng)的效率，從柴油機軸到推進電動機軸，滿負(fù)荷時正常情況下在0.88-0.92。效率隨系統(tǒng)負(fù)載而變。 能量流分析原動機到推進軸系中添加了額外的設(shè)備，導(dǎo)致差不多10%的損耗，電力推進系統(tǒng)的節(jié)能潛力并不是由于采用電力設(shè)備部件。節(jié)能? 電力推進節(jié)能緣由分析節(jié)能緣由一、 可調(diào)速的定距槳比定速可調(diào)螺距槳的水動力效率高。節(jié)能緣由二、 電力推進系統(tǒng)的發(fā)電柴油機任務(wù)在定速和高負(fù)荷區(qū)對應(yīng)的燃油效率較高而機械推進系統(tǒng)原動機燃油效率隨負(fù)載變化差別很大等。差別在較低推力的時候，比如DP和機動航行非常明顯。 留意：對于絕大多數(shù)時間任務(wù)在設(shè)計工況的船舶來講

14、，電力推進是不節(jié)能的，除非有其他方面特殊需求，否那么決不會采用。 節(jié)能分析 節(jié)能分析柴油機最大的燃油效率在負(fù)荷的60%-100%之間，這就呵斥了傳統(tǒng)機械推進和柴油機電力推進在功率耗費上的最大差別。在柴油機電力推進系統(tǒng)中，電站由多臺小功率的柴油發(fā)電機組組成，總的運轉(zhuǎn)臺數(shù)可以選擇使得每臺運轉(zhuǎn)機負(fù)載最優(yōu)。總的額定功率也可以調(diào)整到適宜船舶的能夠的運轉(zhuǎn)工況，使得針對多數(shù)的運轉(zhuǎn)方式和時間內(nèi)都能夠找到一個優(yōu)化的配置。 節(jié)能分析 節(jié)能分析直接跟驅(qū)動柴油機相連的可調(diào)螺距槳與可變速調(diào)理的定距槳相比，水動力效率損失隨工況不同差別明顯。在低負(fù)荷工況下，尤其明顯。零負(fù)荷下，CPP的水動力損失約15%。而可調(diào)速的定距槳損

15、失近似0。在多數(shù)的CPP配制中，槳速要求為定速，轉(zhuǎn)速普通較高。即使是在推力為0時也如此。對于FPP可變速驅(qū)動器允許零推力時對應(yīng)0轉(zhuǎn)速。CPP的優(yōu)越性是螺距比在很大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)水動力效率還算不錯的。 vs.AB 水動力性能分析船尾型線得以改善，提升船尾流場質(zhì)量，使得推進器在比較理想的伴流中任務(wù)，可使船體流體性能充分改良，提高水動力性能。據(jù)測算，經(jīng)過優(yōu)化后的船型效率比運用常規(guī)槳可提高15%左右，優(yōu)化設(shè)計后的POD推進器可使推進器的流體性能比常規(guī)槳提高約4%；POD的螺旋槳比常規(guī)螺旋槳小，產(chǎn)生空泡景象的臨界速度高，可改善振動與噪聲性能；POD推進器可以在船體靈敏布置，以獲取最正確的推進性能。 項目機

16、械推進常規(guī)電力推進POD推進回轉(zhuǎn)直徑120%100%75%零航速回轉(zhuǎn)180度所需時間118%100%41%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%100%90%Vessel LoadsPropulsion AuxilliariesBy platform / ROV, 11 %Transit, 11-12 knots 40 %Standby40 %Anchor handling, 6 %At quay, 6 %vs.AB 包括核動力在內(nèi)的新一代軍用艦船將大量采用電力推進及綜合電力系統(tǒng)。美國會曾經(jīng)經(jīng)過聽證，贊同弗吉尼亞級核潛

17、艇采用綜合電力系統(tǒng)。 美海軍部長美海軍部長Danzig說：說：“Changes in propulsion systems are fundamental and offundamental importance. Thus, we are moving forward to embrace a technology, electric drive technology, and . the integrated power system that comes with it, to drive Navy ships. This is a very fundamental step. Were taking it because weve judged that the technology is ripe enough to reach it. 油價的高企能夠使電力推進迅速用于新的領(lǐng)域 將廣泛運用于滾裝船、郵輪、化學(xué)品及LNG船、高速船、離岸任務(wù)船鉆井船等.瑪麗女王二號瑪麗女王二號破冰船破冰船海洋平臺半潛船 現(xiàn)代電力電子技術(shù)曾經(jīng)徹底改動