哈工程船厂实习报告之电气专题_哈工程实习报告

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实习报告——电气专题

摘要：进入21世纪我国的船舶工业电气在自动化系统和技术上有了飞跃，特别是在引进吸收国外技术后，能生产出符合国际标准的产品，并处于领先水平。本文主要探讨船舶电力推进系统的现状和发展，浅析电力推进系统所取得的突破。

关键词：船舶电力推进系统 调速装置

船舶电力推进系统

自以蒸汽和内燃机为代表的热机出现后，人类船舶的动力装置几乎被他们完全占据。然而这种以化学能直接转化为驱动螺旋桨机械能的推进方式也存在其弊病，采用电力推进系统可以有效解决内燃机机械推进带来的噪声大，灵活性差等突出问题。

船舶电力推进系统是船舶电气系统的一个分支，它主要包括电力推进系统主电路、励磁系统及控制、保护系统等。

电力推进——焕发新意的陈旧技术

我们使用电力推进最早始于1860年，第一艘蓄电池提供能源，电动机动力直接通过螺旋桨输出的潜艇出现了。此后的潜艇也大多使用这一推进方式。20世纪以来大部分潜艇采用的都是柴油机—发电机组—电动机的模式，核潜艇出现后又将模式拓展为核反应堆—发电机—电动机。

战后以来，美国已将电力推进广泛应用在水面舰艇中，随着电子器件的不断进步，人类已经可以采用交—交变频器来给船舶供电并用可断半导体开关来调速了。但由于这项技术属于高技术一般只应用在国防事业和高回报的船舶上比如LNG船。

电力推进系统与柴油机推进系统的比较

电力推进系统分为变速电动机拖动定距螺旋桨驱动模式和定速电动机拖动变距螺旋桨驱动模式。按照驱动船舶所需功率也可分为一台电动机单独拖动和多台电动机联合拖动的模式。

和传统的柴油机推进相比，这种多台电机联动分散的驱动模式可以在任何需要的方向产生推力，不需要舵机和侧推器，能够极大提高船舶的操纵性和机动性；减掉了舵机和艉轴能够大大节省船舱空间，使布置更加灵活。电力驱动能够降低船舶振动和噪声。

然而，作为世界上使用范围最广，使用历史最长的柴油机推进系统却需要将转速提到一定大小才能启动，所以相比电机启动更慢。另外，柴油机因为设计功率已经确定，在船舶需要功率小的时候，它没有办法以低的功率工作，因此比有效功率和输出功率协调统一的电力推进系统耗油更多，越增加耗油10%，同时采用柴油机推力还增加了阻力。

总之电力推进比柴油机推进在经济性和操纵性上有巨大优势。

电力推进系统的关键——调速装置

电力推进是一项综合的技术，刚才也谈到其最大优势在于它有良好的操纵性，现代控制理论的发展是支持该系统发展的基础。重点就在于调速装置。

电力推进的调速装置主要分为两类，直流调速装置和交流调速装置。直流调速装置在转速调节能力和转动力矩的控制能力上都不错。然而直流调速装置也存在着一些缺点：如电动机的机械式换相器在运行中产生的火花易磨损电锯，单机容量和转速受到限制，造价高等。这阻碍了直流调速装置在船舶电力推进系统中的广泛应用。

随着现代控制理论和数字控制，转矩矢量控制的发展交流电力推进装置也渐渐兴起，如今已然成为主流。交流调速装置又可分为三种：基于循环变流器的交流调速系统、基于同步变流器的交流调速系统、基于PWM控制的交流调速系统。不论是哪种变速系统，都在致力于将电力推进系统的体积减小，效率增高，成本更低，控制更加方便。

我国电力推进系统亟待发展

“国外已经开发了多种类型的电力推进系统，并在多型船舶上应用。我国在该领域的研究才刚刚起步”上海海事大学的教授汤天浩表示，电力推进系统本该像其他大推力推进系统一样得到重视，他建议我们应该加大对这方面的研究投入并积极加入到国际该领域的研究合作中。

从成果上看，英国的著名游轮玛丽皇后号就是采用电力推进。美国还提出了全电力推进船的概念，这种船螺旋桨的传动轴直接由电动机驱动，缩短了传动轴，省去了传动齿轮箱，可以静音运行，并提高了可靠性和减少维修；还可以减少原动装置的数量，尺寸和运行时间，大大减少了船舶造价并提高了运行效率。

结语

电力推进系统经过数年的发展已经取得了长足的进步，我们清楚了它的优势所在，接下来就应该加速研究使它早日广泛运用在大型水面船舶上，为将来石油耗尽时动力替代早作准备。

参考文献：《船舶电气生产设计》

《船舶综合全电力推进系统》——徐绍佐 刘赟 顾海宏

《船舶电力推进》——汤天浩

《船舶电力推进几种典型方式比较》

《船舶电力推进系统》——梁伟波