龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/b31639638.html,
小型船舶电力推进国产化的发展与应用
作者：喻小力钟利坚
来源：《广东造船》2012年第06期
摘要：介绍国内外船舶电力推进发展状况及相关电子产品发展趋势，随着动力系统大量采用LNG清洁能源，国内小型化船舶电力推进装置的需求日趋紧逼，变频、谐波控制等关键技术的深入研究和突破，国产化电力推进方式将是国内小型船舶推进方式的最佳选择。
关键词：变频；电力；推进；国产化
1 前言
船舶采用电力推进方式具有降低废气排放、减少噪音和振动、布置方便、操纵性能良好等优点、并且可无级调速、快速逆转、起动操作次数少、减少原动机的磨损、延长使用寿命等优点，因此已广泛用于破冰船、起重船、挖泥船、勘探船、渡船、游船、LNG运输船、海洋守
防船等大型船舶。
受船舶油污、废气排放以及柴油供应压力等影响，航行于内河和近海等水域的船舶，日趋采用燃烧清洁燃料的动力装置，以解决对水系的污染，达到节能减排的效果。目前我国正大力发展LNG气体燃料动力系统船的研究工作，实现近海与内河航运“绿色环保”问题已提上了议事日程，船舶动力采用LNG作为燃料将成为发展趋势。
从LNG为燃料的动力装置的特性可知，高转速段LNG发动机功率曲线变化平缓，低速段功率曲线变化大，以LNG燃料为动力源的船舶采用电力推进方式较为合适。目前以LNG为燃料的动力装置的船舶已普遍采用电力推进方式，电力推进初始投资稍大，但通过电站的功率管理，可减少备用机组的设置，从而减少燃油消耗和维护费用，降低了船舶的全寿命周期成本，特别是当船舶负荷变化比较大时效果更加显著。同时，因国产化推进电机及配套产品日趋成熟，电力推进配套产品不再完全依靠进口，与常规推进装置价格相差越来越少，因此电力推进是LNG动力源的首选方案。而迄今为止，我国尚无全套推进系统完全使用国产设备的电力推进产品，发展和研究国产化电力推进具有非常重要的意义。
2 国外船舶电力推进发展状况
船舶电力推进的历史可以追溯到1860年，世界上第一艘以蓄电池为动力、电动机直接驱动的电力推进潜艇投入使用。进入20世纪，大部分潜艇都采用电力推进方式。常规潜艇在水面航行时由柴油机—发电机组，核潜艇则采用原子能发电，给蓄电池充电并向电动机供电驱动船舶；在水下航行时由蓄电池供电，电动机驱动船舶。20世纪20年代，美国建造的6艘Mexico级战舰（40000HP）和2艘航空母舰（180000HP）都采用了汽轮机—发电机—电动
机驱动模式的电力推进系统。在第二次世界大战期间，仅美国就建造了300多艘采用柴油机—
船舶电力推进技术简述 摘要：电力推进作为船舶的新型推进动力，世界各国都在进行深入的研究。本文简要介绍了船舶电力推进装置的基本组成、船舶电力推进技术的优缺点以及发展趋势。 关键词船舶电力推进展望 1概述 自1833年第一艘电动实验船诞生到现在，电力推进系统的发展已经有170多年的历史。二战期间，电力推进曾出现过一段流行期，由于当时交流电机调速技术不成熟，多采用直流电力推进，其调速系统简单、调速性能好。但由于直流电机结构复杂、体积及重量大，并存在功率及转速极限等问题，故只能用在一些工程船舶及潜艇上，使得电力雏进在整个船舶推进领域中的发展受到限制。 20世纪80年代以来，随着电力电子技术迅速发展，大功率交流电机变频调速技术日益成熟，同时，为了迎合各国对船舶性能要求的进一步提高，船舶电力推进技术在国内外得以迅速发展。近年来，综合全电力推进系统使得电力推进船舶在军事舰艇上得到了深入的研究。实现了电力和动力两大系统的全面融合。目前，电力推进越来越广泛的使用在潜艇、起重船、破冰船、挖泥船、消防船、滚装船、领航船、航标工作、船渡船、豪华游船以及军事舰艇上。 2船舶电力推进装置基本组成 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结合的混合推进，例如英国23型护卫舰；另一类是全电力推进，即使用一个电站供电给推进装置和其他辅助装置，例如美国DD21水面舰艇。 船舶电力推进装置一般由原动机、发电机、电动机、螺旋桨以及控制单元组成。原动机带动发电机，发电机带动推进电机，电机驱动螺旋桨，推动船舶航行。因螺旋桨所需功率很大，一般需要设置两个单独的电站：推进电机电站和辅机电站，分别给推进电机和辅机供电。目前的原动机一般使用高速或中高速的柴油机，推进装置一般有直流电力推进和交流电力推进两种。 3船舶电力推进技术优缺点 3.1船舶电力推进技术具有的主要优点 (1)可获得所需要的推进电机机械特性，以满足不同航行工况的要求，这对主机以及船舶的经济性有利。 (2)电力推进装置的操纵由驾驶台直接控制，启动加速性好，制动快，大大提高了船舶的可操纵性，机动性好，安全可靠性得到提高。 (3)省去了主机与螺旋桨之间的轴系以及舵，机械振动和噪声减小，环境更加舒适，船舶航行也更加隐蔽。 (4)采用中高速的非反转原动机，主机的选择有很大的灵活性，减少设备的体积和重量，动力系统功率重量比大大提高，这对机舱的灵活布置非常有利。 (5)原动机和螺旋桨系柔性连接，使得螺旋桨的转速不受原动机转速的限制，彼此都可以工作在最佳状态，从而推进系统有较大的能量效率。
浅析船舶综合电力系统 1.引言 船舶综合电力系统是船舶动力的发展方向，是造船技术发展史上的又一个革命性的跨越，其主要特点是将推进动力与电站动力合二为一。该项技术正在逐步成熟、完善。以美、英、法为代表的发达国家率先引入综合电力系统这一概念，并积极开展研究、试验和应用到船艇。 2.综合电力系统概述 综合电力系统的思想基础是降低未来船舶的总成本，优化船舶总体、系统和设备的组成。其设计理念是突出系统化、集成化和模块化。在船舶平台上的具体实现途径是将全船所需的能源以电力的形式集中提供，统一调度、分配和管理。 美国海军提出的综合电力系统主要包括发电、配电、电力变换、电力控制、平台负载、推进电机、能量储存等七个模块。其中，发电模块将其它形式的能量转化为电能，经全船环形电网向各区域配电系统供电；电力控制模块对配电模块实行电能分配和监控；配电模块将电力输送到电力负荷中心，再分配到各用电设备；电力变换模块将一种形式的配电模块转化为另一种形式的配电模块；推进电机模块用于船舶推进；平台负载模块是一个或多个配电模块的用户；能量储存模块用于储存电能，维持整个供电系统的稳定。 采用综合电力系统的船舶与传统船舶比较，具有的主要优势为： 便于采用分段和模块化建造，使用维护费用低，经济性好；噪音低，可提高船舶的安静性和舒适性，提高舰艇的战斗力和生命力；调速性能好，控制方便，倒车简便、迅速，提高船舶的机动性；布置灵活、设计方便、可靠性高，可维修性好、生命力强；便于实现自动化，减少船员；适用性强，可广泛采用各种电子设备和先进的推进技术，对于舰艇而言，可以使用诸如激光武器、电磁炮等高能武器。 3.综合电力系统的发展现状 近十来年，船舶的电力推进技术已进入应用阶段。目前，不同类型的船舶，如一些科考船、破冰船以及邮轮采用了电力推进系统。推进电机采用直流、交流同步电动机或交流感应电动机。研究报告显示，虽然商船的综合电力推进系统提高了船的建造费用，但其运行和支持费用，及其生命周期里的整个费用却降低了。上世纪九十年代，一些商船业公司，如ALSTOM、ABB、SIEMENS等，已形成了企业内部的商船业电力推进标准。有人统计，八十年代后期建造的1000吨以上的商船中采用柴－电推进的约占25％，到九十年代中期，此类船舶中有35％以上采用电力推进，且该比例正在呈逐年上升的趋势。据统计，到2000年，全世界商船电力推进的装机总容量约为4200MW。 美国海军于1980年建立了综合电力驱动计划，希望通过将船舶日用电力系统和推进电力系统合而为一，进一步提高战船的性能。1990年后，美国海军将注意力转到提高船舶的能购性上，研究计划转为综合电力系统(IPS：Integrated Power System)项目。针对当时水面战斗舰艇(SC-21，现转型为DD（X）)的概念设计，美海军完成了费用和效能评估。2002年4月29日，美国海军宣布英格尔斯造船公司、诺斯罗普格鲁曼船舶系统公司为DD(X)的设计主承包商，设计承包合同总价款为28亿多美元，执行期至2005财政年度。DD(X)设计合同的签署意味着美国海军水面舰艇革命性变革的开始。综合电力系统强调的主要技术目标为增加可操作性和支持柔性设计。美海军计划2003年开始，用3年多时间完成11个工程开发模块的建造和试验，并通过充分的陆试和海试去降低技术风险，争取2005年技术定型，2012
船舶电力推进系统优势 随着国际海事组织在船舶排放方面制定越来越严格的标准，加上石油资源逐渐耗尽，内燃机将逐步退出历史舞台，绿色环保的电力推进系统将成为未来船舶动力发展的方向。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。我国在此领域的研究则刚刚起步，应加速对相关技术的研究和开发应用，积极参与到这一领域的国际竞争，在市场上占有一席之地。 “与传统的船舶动力系统相比，电力推进系统具有调速范围广、驱动力大、易于正反转、体积小、布局灵活、安装方便、便于维修、振动和噪音小等优点。电力推进作为船舶的新型推进动力，世界各国都在进行深入的研究” 中国工程院院土、中国船舶轮机专家闻雪友表示，作为船舶主动力系统的电力推进系统，由于其高效率、高可靠性、高自动化以及低维护，正成为新世纪大型水面船舶青睐的主推进系统。目前，发达国家新造船舶的30％已采用电力推进系统。船舶电力推进新技术的研发及应用，将大大减轻船舶污染和海洋环境污染，充分体现了“绿色航运”和“绿色船舶”的环保节能理念，这将是今后船舶动力领域的一个发展方向。 “相对于传统的柴油机推进系统，电力推进系统可谓优势多多。”据上海海事大学教授汤天浩介绍，一是电力推进具有良好的经济性。在一艘船上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。与同功率的船舶相比，采用电力推进要比内燃机推进耗油减少10%左右，减少船体阻力5％-10％，提高运输效率15％，航速可提高0.5节。二是电力推进系统操纵性好。采用电力推进系统后，操纵控制方便，起动加速性好，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，因此能得到最佳的工作特性，使船舶取得优良的操纵性。二是电力推进系统具有良好的安全性。对于柴油机推进的船舶来说，一旦主机重要部件或舵机、轴系出现故障往往导致瘫船。而电力推进则使用多台原动机，个别机组故障不致丧失动力。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，一组出了故障仍可减载运行。四是电力推进系统节省空间。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，采用电力推进系统的船舶省去了传动轴系、减速齿轮箱，改善了机舱布局结构，使动力装置安排更加合理，节省了大量空间。五是电力推进系统噪音低。采用电力推进后，主要振动源——发动机安装在弹性底座上，以恒定转速运行，与轴系和船体也无直接联结，大大减少了振动和噪声，工作区整洁，提高了乘船的舒适程度。六是采用电力推进系统有利于船舶控制环境污染，降低排放。对同一功率船舶而言，电力推进中的中速柴油机可以始终在最佳工作区工作，燃油燃烧质量好，燃烧产物中的氮氧化物含量少，减少了废气排放，使机舱内空气新鲜，环境质量得到改善。
舰船电力推进技术的发展现状 电力推进是指由舰船的原动机（柴油机或燃气轮机或两者混合，甚至核动力装置）驱动发电机产生电能，再由电动机将电能转换为机械能驱动推进器实现舰船机动的一种推进方式。一艘电力推进船舶，不管采用何种方式发电，电力不是像传统布置一样直接与驱动装置相连，但可为全船提供电力，这种方式能提供更大的供电灵活性、高效性和生存性。舰船步入全电力时代就像当初从帆船时代步入蒸汽时代一样，是一个巨大的跨越。 一电力推进的优缺点 1 电力推进的优点 1）可以灵活布置船上大型机械设备； 2）便于操控和航行； 3）可降低运行噪声。因为没有齿轮箱等大功率后传动机械装置和长轴系,明显降低了舰艇运行噪声，提高了乘员的舒适度，且提高了舰船的隐身性； 4）如果电动机设计成低速(100～200 r/min)运行，并直接与推进轴连接，则可省去减速齿轮；
5）与常规的机械推进比较，电力推进的重量和体积大大减少； 6）电力推进系统能效更高； 7）电力由冗余电缆传输，可靠性高，并可减少维护； 8）节能环保。所有原动机均以恒定速度运行于最佳工作状态，并可根据负载变化动态调整，明显降低能耗和排放； 9）全电力舰船所需的舰员人数会大幅减少，进一步减少使用成本。10）可使舰船成为电磁武器的搭载平台。大型舰船变频调速电力推进在功率等级上与电磁武器基本相当，随着这种新型电力推进技术的工程化应用，将在电能管理和脉冲式电源变换等重大技术上为大功率雷达、电磁炮、电磁弹射等新装备装舰扫清障碍。 2 电力推进系统相对常规推进装置的不足之处 1）电力推进系统的价格较传统推进装置更为昂贵，因而船舶建造的初投资将会增加； 2）在原动机与螺旋桨之间增加的电器设备，如发电机、变压器、变频器和电动机等，加大了船舶全动力运行时的传输损耗； 3）大量采用电气设备可能引起一些危害，如火灾和电网的谐波干扰等；4）由于船舶安装了多种新型设备，需要制定不同的运行、人员配备及维护策略，提高了对操作人员和维护人员的要求。
船舶电气自动化的发展及其设计要点浅谈 发表时间：2017-11-14T14:33:33.710Z 来源：《防护工程》2017年第13期作者：王传兴[导读] 本文首先对我国船舶电气自动化技术发展现状和船舶电气自动化系统未来发展方向进行了分析。 浙江欧华造船股份有限公司浙江舟山 316101 摘要：近年来，我国的船舶工业领域为了实现高速发展，积极借鉴了国外先进的建设理念和技术，在电气自动化方面取得了一定成就。为了实现进一步发展，本文首先对我国船舶电气自动化技术发展现状和船舶电气自动化系统未来发展方向进行了分析，并对船舶电气自动化设计要点展开了探讨，以供参考。关键词：船舶；电气自动化；发展；设计要点一、我国船舶电气自动化技术发展现状近年来，信息和通讯技术以日新月异的速度飞快发展，在船舶工业领域也发挥了越来越重要的作用。船舶的机舱管理、驾驶等环节计算机技术的应用越来越广泛，泵浦控制、机舱监测报警、冷藏集装箱监控和压载控制等功能得以实现。不同的船舶类型在自动化水平上存在一定的差异，实际进行船舶电气自动化设计的过程中，应从船舶功能需求的角度出发对自动化程度进行确定[1]。例如，在实际进行船舶电气自动化设计时，可以有针对性的构建综合网络系统，从而有效连接分控制系统与工作母站；在连接分工作站时应对高速传输技术进行充分的应用等。目前，船舶电气自动化技术在长期的发展中已经具备了报警和监测等重要功能，并且能够高效管理船舶的燃油系统、动力系统和压舱系统；在控制阀和泵时可以对电气设备进行充分的应用[2]。从长远的角度来看，随着信息技术的进步，我国的船舶电气自动化系统也将逐渐完善，其运行中可以实现较高的可靠性和管理的智能化，为提升操作的经济性和安全性奠定良好基础。 二、船舶电气自动化系统未来发展的方向（一）提升监控功能的综合化船舶电气设备同信息技术的紧密结合，提升了设备的适用性，在船舶电气自动化设计中高效利用信息技术，不仅可以提升设计操作的便捷性，实现灵活的转换，同时设计的规范性特点还能够凸显出来[3]。各种设计操作、监控工作都可以利用屏幕和相关软件来实现，综合监控呈现出了较强的便捷性特点。 （二）网络化功能的实现在总线技术、数字化技术飞速发展的背景下，促使不同的部件、模块和信号线之间形成了统一的信号通道，现场总线在构建中可以利用双层网，通过使用冗余结构进行控制有助于提升系统运行可靠性。系统具体运行中，数据的收集和传送的网络可以作为首层网络，控网为第二层网络，这样一来，传统的人工操作方式就可以被数字化、自动化方式所取代，船员工作环境得到了优化，更重要的是，工作效率也实现了大幅度提升[4]。（三）多学科发展对船舶电气自动化发展具有推动作用在科学技术不断进步的背景下，各学科之间的边界越来越模糊，学科渗透的基础上基础上模糊技术和人工智能技术取得了一定进步。这将为船舶电气自动化的发展奠定良好的技术基础。在这种情况下，船舶电气自动化发展中，大功率半导体电力电子器件的应用技术、制造工艺和材料等方面都取得了突破，设备运行中不仅呈现出了较强的稳定性，同时节能效果也非常良好。而船舶控制技术的典型控制方式已经转变为可编程序控制器，船舶监控过程中，智能式算机监控系统已经开始取代传统的集中型计算机监控系统、计算机技术监控、集散型(分布式)多级和多微机监控系统[5]。由此可见，在科学技术不断进步的背景下，船舶工业领域也不断取得了更多的成就，其中包括船岸信息直接交流、卫星通信方式导航、信息技术监视、全智能控制自动化和全球定位系统等方面。 三、船舶电气自动化设计要点现阶段我国在积极进行船舶电气自动化设计的过程中，掌握设计要点至关重要。事实上，要想实现船舶电气自动化设计的科学性，设计人员必须抓住电气自动化系统可靠性、安全性和可维性三大设计要点：（一）可靠性
船舶电力推进系统优势多多 随着国际海事组织在船舶排放方面制定越来越严格的标准，加上石油资源逐渐耗尽，内燃机将逐步退出历史舞台，绿色环保的电力推进系统将成为未来船舶动力发展的方向。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。我国在此领域的研究则刚刚起步，应加速对相关技术的研究和开发应用，积极参与到这一领域的国际竞争，在市场上占有一席之地。 “与传统的船舶动力系统相比，电力推进系统具有调速范围广、驱动力大、易于正反转、体积小、布局灵活、安装方便、便于维修、振动和噪音小等优点。电力推进作为船舶的新型推进动力，世界各国都在进行深入的研究”中国工程院院土、中国船舶轮机专家闻雪友表示，作为船舶主动力系统的电力推进系统，由于其高效率、高可靠性、高自动化以及低维护，正成为新世纪大型水面船舶青睐的主推进系统。目前，发达国家新造船舶的30％已采用电力推进系统。船舶电力推进新技术的研发及应用，将大大减轻船舶污染和海洋环境污染，充分体现了“绿色航运”和“绿色船舶”的环保节能理念，这将是今后船舶动力领域的一个发展方向。 “相对于传统的柴油机推进系统，电力推进系统可谓优势多多。”据上海海事大学教授汤天浩介绍，一是电力推进具有良好的经济性。在一艘船上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。与同功率的船舶相比，采用电力推进要比内燃机推进耗油减少10%左右，减少船体阻力5％-10％，提高运输效率15％，航速可提高0.5节。二是电力推进系统操纵性好。采用电力推进系统后，操纵控制方便，起动加速性好，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，因此能得到最佳的工作特性，使船舶取得优良的操纵性。二是电力推进系统具有良好的安全性。对于柴油机推进的船舶来说，一旦主机重要部件或舵机、轴系出现故障往往导致瘫船。而电力推进则使用多台原动机，个别机组故障不致丧失动力。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，一组出了故障仍可减载运行。四是电力推进系统节省空间。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，采用电力推进系统的船舶省去了传动轴系、减速齿轮箱，改善了机舱布局结构，使动力装置安排更加合理，节省了大量空间。五是电力推进系统噪音低。采用电力推进后，主要振动源——发动机安装在弹性底座上，以恒定转速运行，与轴系和船体也无直接联结，大大减少了振动和噪声，工作区整洁，提高了乘船的舒适程度。六是采用电力推进系统有利于船舶控制环境污染，降低排放。对同一功率船舶而言，电力推进中的中速柴油机可以始终在最佳工作区工作，燃油燃烧质量好，燃烧产物中的氮氧化物含量少，减少了废气排放，使机舱内空气新鲜，环境质量得到改善。 专家表示，船舶采用电力推进系统后，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、自动化水准。因此，船舶电力推进系统应用范围不断扩大，将成为未来绿色船舶前进的动力。
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。 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[2~4]： ?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。1940和1950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
船舶综合电力系统
精品资料 浅析船舶综合电力系统 1.引言 船舶综合电力系统是船舶动力的发展方向，是造船技术发展史上的又一个革命性的跨越，其主要特点是将推进动力与电站动力合二为一。该项技术正在逐步成熟、完善。以美、英、法为代表的发达国家率先引入综合电力系统这一概念，并积极开展研究、试验和应用到船艇。 2.综合电力系统概述 综合电力系统的思想基础是降低未来船舶的总成本，优化船舶总体、系统和设备的组成。其设计理念是突出系统化、集成化和模块化。在船舶平台上的具体实现途径是将全船所需的能源以电力的形式集中提供，统一调度、分配和管理。 美国海军提出的综合电力系统主要包括发电、配电、电力变换、电力控制、平台负载、推进电机、能量储存等七个模块。其中，发电模块将其它形式的能量转化为电能，经全船环形电网向各区域配电系统供电；电力控制模块对配电模块实行电能分配和监控；配电模块将电力输送到电力负荷中心，再分配到各用电设备；电力变换模块将一种形式的配电模块转化为另一种形式的配电模块；推进电机模块用于船舶推进；平台负载模块是一个或多个配电模块的用户；能量储存模块用于储存电能，维持整个供电系统的稳定。 采用综合电力系统的船舶与传统船舶比较，具有的主要优势为： 便于采用分段和模块化建造，使用维护费用低，经济性好；噪音低，可提高船舶的安静性和舒适性，提高舰艇的战斗力和生命力；调速性能好，控制方便，倒车简便、迅速，提高船舶的机动性；布置灵活、设计方便、可靠性高，可维修性好、生命力强；便于实现自动化，减少船员；适用性强，可广泛采用各种电子设备和先进的推进技术，对于舰艇而言，可以使用诸如激光武器、电磁炮等高能武器。 3.综合电力系统的发展现状 近十来年，船舶的电力推进技术已进入应用阶段。目前，不同类型的船舶，如一些科考船、破冰船以及邮轮采用了电力推进系统。推进电机采用直流、交流同步电动机或交流感应电动机。研究报告显示，虽然商船的综合电力推进系统提高了船的建造费用，但其运行和支持费用，及其生命周期里的整个费用却降低了。上世纪九十年代，一些商船业公司，如ALSTOM、ABB、SIEMENS等，已形成了企业内部的商船业电力推进标准。有人统计，八十年代后期建造的1000吨以上的商船中采用柴－电推进的约占25％，到九十年代中期，此类船舶中有35％以上采用电力推进，且该比例正在呈逐年上升的趋势。据统计，到2000年，全世界商船电力推进的装机总容量约为4200MW。 美国海军于1980年建立了综合电力驱动计划，希望通过将船舶日用电力系统和推进电力系统合而为一，进一步提高战船的性能。1990年后，美国海军将注意力转到提高船舶的能购性上，研究计划转为综合电力系统(IPS：Integrated Power System)项目。针对当时水面战斗舰艇(SC-21，现转型为DD（X）)的概念设计，美海军完成了费用和效能评估。2002年4月29日，美国海军宣布英格尔斯造船公司、诺斯罗普格鲁曼船舶系统公司为DD(X)的设计主承包商，设计承包合同总价款为28亿多美元，执行期至2005财政年度。DD(X)设计合同的签署意味着美国海军水面舰艇革命性变革的开始。综合电力系统强调的主要技术目标为增加可操作性和支持柔性设计。美海军计划2003年开始，用3年多时间完成11个工程 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
浅谈船舶电气自动化发展趋势 [ 内容提要]:随着科学技术的发展，船舶机舱从有人值守到自动化机舱的经历了几十年的发展过程。船舶电气自动化是实现机舱自动化、进而实现无人值班机舱的必要条件。本文就与船舶安全和性能关系较大、技术进步较快和具有发展前景的船舶电气自动化及船舶电站自动化基本功能进行简要概述, 针对当前船舶电气自动化技术及自动化电站系统的发展现状，论述了船舶电气自动化发展的趋势（包括系统监控的综合化、网络化）并做出了船舶电气自动化领域的展望。 关键词：船舶电气、自动化、发展趋势 1.船舶电气自动化概述及船舶电站自动化基本功能 1.1.船舶电气自动化概述 船舶电气自动化指的是船舶电站的自动化，其伴随着通信技术、控制技术以及微处理术而不断发展。电子技术的突飞猛进、集成电路的投入使用以及计算机网络的快速发展，这些良好的技术条件促使船舶电站控制得到了前所未有的新突破。时间推进到2l 世纪，制造业、通讯技术以及计算机辅助设计的逐步成熟，船舶的机舱管理以及货物装卸等多方面都在充分地运用计算机技术。其工作分站能够通过通信卫星与国际互联网进行互联，促进了船与船之问、岸与船之问的有机联系，加强了相互之间的对话，极大地促了信息的交流、咨询、设备的维护、资料备件的查询、船舶的管理以及资料的查阅等一系列业务活动，从而充分地提高了船舶航行的经济型、安全性与可靠性，为航运事业的良好发展奠定了强大的技术基础。 1.2.船舶电站自动化基本功能 1.发电机组依据电站运行情况和实际负荷需要，按预定的顺序自动起动备用机组,并能自动投入、自动停机； 2.故障状态下自动解列、停机的控制； 3.发电机组之间的自动并车、电压及无功功率的自动调节、并联运行中功率的自动分配、转移与电网频率的自动调整，重载询问(投入大负载时的自动询问装置)； 4.船舶电站的综合保护（包括发电机组机电故障的自动处理与报警）；
船舶电气设计的现状分析与发展趋势 发表时间：2018-07-16T10:32:59.547Z 来源：《基层建设》2018年第17期作者：李中华王俊张正吕 [导读] 摘要：众所周知，我们现如今的生活已经离不开交通运输。 江苏扬子江船业集团公司江苏泰州 225300 摘要：众所周知，我们现如今的生活已经离不开交通运输。如今的世界，也是在交通运输的作用下，才成为了一个整体。而所谓交通运输，自然也离不开交通工具。交通工具自从诞生开始，就给人们带来了极大的便利，而经过长时间的发展与演变，现如今的交通工具已经有了很多种类。而就水上交通工具来说，其中最为关键的一种交通工具就是船舶。而本文所阐述的船舶电气设计对传播的整体性能发挥有着极大的影响。但是，如今我们应该注意到的是，在船舶电气的设计过程中，还是有一些问题存在的，而这些问题在如今科技的发展的情况下，相信很快就能够解决。 关键词：船舶电气；设计；现状 引言 交通运输影响着人们生活的方方面面，甚至还影响着我国经济的发展与贸易往来。而水运又在交通运输中有着极其重要的地位。这主要是因为水运与其他运输方式相比，有着很大的优势。首先是水运相对来说是比较便利的，其次水运的成本低廉，而且还能够运输重量较大的物品。因此，水运是值得重视的。因此，对于传播中的电气设计，我们就更加应当注重。而如今在船舶电气设计之中，我们注意到一些仍然存在着的问题，需要我们去解决。 一、电气设计的含义 在这里提到的电气设计，实际上应用范围是极其广泛的。包括本文涉及到的交通运输领域、建筑领域等，都有着电气设计的参与。而电气设计，实际上便是从一些特定的角度，根据不同的行业规定与规范，对一些常见的设备进行设计，最终得到一份实用性很高、很可靠的设计图纸。 二、船舶电气设计的含义 所谓船舶电气设计，其实就是电气设计的一种，且是一个重要的分支。船舶电气设计，就是以船舶制造的具体的生产规范作为基础，检查、设计整艘船舶的电力系统，准确地计算电力负荷，同时也对一些与之相关的设备进行检查。在这个过程中，时时刻刻注意校正、修改，这样就能够让设计图纸精确且科学合理，为船舶的安全运行提供保障。 三、船舶电气设计中存在的问题 （一）相关专业人才的缺乏 众所周知，船舶电气设计实际上是一项对专业有着极高要求的工作。所以这也就要求相关的从业人员必须具备足够的专业能力。但是，我国目前在相关领域，还是没有很多高素质、高能力的人才。第一，在我国目前的高校中，有这门专业开设的学校并不是很多，有很多高校甚至都并没有这门专业开设。而即使有一些学校开设了这门专业，往往也不能够得到学校的足够的重视。这就导致了在这个专业中并没有很强大的师资力量，而获得的相关教学投资也不够多。因此，这些学校想要培养出优秀的电气设计人才，是很困难的。此外，就业问题也是一个大问题，一些电气设计专业人才并不能够得到预期的薪资，转而从事别的工作，导致人才流失。而企业又因为开出的薪资并不能够吸引到足够优秀的人才，因此就放宽了专业的门槛，导致了在企业工作的船舶电气工程师并没有足够的能力，技术专业水平不够，最终导致了船舶的制造质量和效率受到很大的影响。 （二）船舶电气设计有纰漏，考虑不周 如上文所述，电气设计是一件极其困难且繁琐的工作，设计人需要有很多方面的专业知识，才能够干好电气设计工作。在进行电气设计的时候，往往不只是需要本专业的相关知识，也有很多别的专业的知识是需要掌握的。比如，在进行电气设计的时候，我们往往需要运用到数学方面的知识，还要熟练掌握电学与力学，并且使这些知识都运用到电气设计之中，只有这样才能够做好电气设计。如今，在电气设计实际的操作之中，有很多工程师都忽略了这一点，这就会导致最终结果有所偏差。这其实可以在设计图纸上体现出来的，是非常严重的后果。如果设计师对物理、数学知识的掌握并不好的话，就会出现这种情况，这样设计出来的设计图存在偏差，往往会引起比较严重的结果。 （三）错误选择断路器 通常，在船舶电气设计的过程中，会有一些设备的选择问题。这些问题的解决是至关重要的。而在这之中，断路器的选择可谓是最为重要的。因为断路器的选择能够直接影响到设备的正常运行。因此，如何正确地选择断路器，成为了船舶的电气设计中很重要的一点。同时，这也是难点之一。如今，有一些设计师总是不能准确地把握各种设备，导致选择断路器时出现错误，使电器设备的运行负担加重，出现很多安全隐患，使整个船舶的质量出现了问题，最终造成不可估量的损失。 （四）选择错误的电缆 在船舶中，电缆起着极其重要的作用，比如广播、照明等等。这些环节没有电缆都是做不到的。因此电缆实际上就是一艘船舶最为基础的设施。但是我们应该注意到的就是，现如今，还是有很多的企业，并不能够正确地对电缆进行选择，不能正确地认识电缆到底有什么功能。这就导致，在很多时候电缆的应用是错误的。举例说明，在一些放火报警的过程中，所需要的电缆必须是具备较强的防火性能的，而如果选择的电缆并不具备这一点的话，放火报警系统就不能够正常地运作，最终导致严重的结果。 四、解决船舶电气设计中存在的问题的措施 （一）要加大对船舶电气设计专业的投入 现如今，高校正是国家培养下一代人才的基地，能够输出大量的社会优秀人才。所以，如果我们需要培养出优秀的船舶电气设计人才的话，我们就必须要追根朔源，从源头开始对人才进行培养。因此，我国必须要加大对高校船舶电气设计的教育投入才能够做到这一点，加大资金投入，为培养人才提供条件。 （二）提高设计师的技术水平 如前文所述，船舶的电气设计师是进行电气设计的主要力量，因此，电气设计的整体水平就全部取决于船舶电气设计师的水准。企业应当重视这一点。对船舶电气设计师必须要严格筛选，应对其有严格的技术水平方面的要求，并在就业之后，定期对其进行职业技能的培
船舶电力推进几种典型方式的比较 作者：高海波高孝洪陈辉发布时间：2007-03-20 浏览量：6776 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。 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[2~4]： ·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。1940和1950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：
船舶电气自动化技术应用及发展趋势 发表时间：2018-06-25T16:11:18.147Z 来源：《电力设备》2018年第7期作者：刘文 [导读] 摘要：船舶运输业是我国经济发展的重要动力，推动了我国的经济发展，便利了我国的对外发展和交通运输行业的发展，是现在我国经济社会发展中的重要内容。 （广新海事重工股份有限公司广东中山 528437） 摘要：船舶运输业是我国经济发展的重要动力，推动了我国的经济发展，便利了我国的对外发展和交通运输行业的发展，是现在我国经济社会发展中的重要内容。在船舶的发展中，电气自动化技术是应用比较广泛的重要技术，电气自动化技术直接影响着船舶的行驶，我国的船舶发展正在向着电气自动化的方向发展，船舶的应用也发生了很大的变化，效率显著提高。现在我国的船舶电气自动化技术逐渐发展和应用，改变了船舶行驶和使用的基本情况，所以本文就针对船舶电气自动化技术的应用和发展进行研究，促进我国的船舶技术发展和船舶交通行业的发展。 关键词：船舶；电气自动化技术；应用；发展趋势 进入21世纪以来，我国的信息化技术和网络技术不断发展，给社会各个领域的发展都带来了很大影响，改变了我国社会的发展方式，对经济领域的发展产生重要影响，我国的信息化技术和网络技术发展之后，电气自动化技术，在我国社会的很多领域中开始得到应用，极大提高了经济发展的效率。在我国的经济领域中，船舶的发展对经济发展有很大推动力，所以在电气自动化技术广泛应用之后，也需要加强船舶行业的电气自动化技术应用和发展，加强电气自动化技术在船舶行业中的应用，并探究其未来的发展趋势，促进船舶行业的快速发展。 一、船舶自动化的现状 1、GPS技术的应用 现在我国的船舶电气自动化的发展中，GPS定位系统的应用比较普遍，我国的大部分船舶上都安装了GPS全球定位系统，来对船舶进行准确的定位，而且随着近几年我国信息技术的不断发展，GPS全球定位技术也得到了很大的发展和进步，定位的精确度显著提高，现在GPS 全球定位系统已经可以将定位精确到几米的范围之内，在现在的船舶行驶和使用中发挥了重要的作用。现在的GPS全球定位系统应用于船舶中，可以帮助船舶定位，对于船舶的行驶安全和发生意外时的搜救工作有很重要的意义。 2、船舶整体自动化 现代网络技术和信息技术的不断发展，电气自动化技术也不断进步，在船舶行业的发展过程中，将电气自动化技术应用于其中，可以有效提高船舶的整体自动化，将自动化技术应用于船舶的行驶和管理工作，能够实现船舶的自动驾驶和系统的内部自动控制，从而提高船舶的自动化水平，提高船舶的使用效率。 二、电气自动化技术在船舶领域中的应用 1、电力电子技术 在船舶的项目管理工作中，电力电子技术发挥了重要的作用，可以推进船舶的项目管理，尤其是对于船舶的轴带发电和电力推进管理项目，用电力电子技术了，能够推动其管理，从而提高船舶的运行速度和管理质量。在船舶的运行中，轴带发动机是由主轴进行驱动，利用高转速来带动船舶的行驶，将电力电子技术应用于其中，就可以使技术人员对轴带发电机进行集中管理，通过综合考虑主机的运行情况和海面的实际情况，带动轴带发电机的有效运转，从而提高船舶的行驶速度。另外，在船舶的电力传动方面，电力电子技术的应用可以实现交流，传动于直流传动，从而帮助电力传动工作快速进行，实现对船舶的推动。 2、CAN电站测控技术 CAN电站测控技术是将发电机组，检测微机和控制台，作为技术的中心将三者集中于CAN电站测控的总体结构中，构建其自动控制网络体系，借助三样技术来实现整个网络体系的自动控制，另外还可以借助网络和其他部分来建立控制网络，对整体体进行控制和检测，从而发挥出子控制区的参与效果，真正实现对整个网络的自动化控制，从而为船舶的行驶提供更大的助力，加强船舶的控制管理工作。CAN 电站测控技术在船舶中的应用能够通过相关节点的集成来对各个部分进行有效的测量和控制，快速收集相关信息，并进行传输，还能够进行测量，使得操作人员对于整个网络体系和其中的具体信息有更加全面的了解，从而能够在船舶行驶的过程中，及时发现故障，并进行故障的诊断和维修，保证船舶安全运行，另外该技术还可以为船舶的后续建设工作提供保障，帮助建立故障应急预案，提高技术运行效率。 3、可靠性保障技术 现在船舶电气自动化技术的应用中，可靠性保障技术是十分重要的，因为在船舶电气自动化技术应用过程中，想要确保电气自动化技术，在船舶行驶中切实的发挥出应有的作用，就需要为技术提供可靠的保障，提升技术的运行效果，从而提升自动化系统的安全性和可靠性。在船舶电气自动化技术的应用中，可靠性保障技术能够对船舶的运行进行集中管理，对于船舶电气自动化技术也可以有效提升其时效性，并且在行驶的过程中，对于出现的故障，可以进行诊断和分析排查，防止船舶运行中因故障导致航行安全问题，建立起船舶航行的相关控制制度和体系，保证船舶的电气自动化技术在应用的过程中，可以实现精细化管理，提高技术的应用效率，从而保障船舶的电气自动化水平，保证船舶的行驶效率。 三、船舶电气自动化的发展趋势 1、自动化效率提升 在船舶电气自动化技术的应用过程中，电气自动化技术本身也在随着网络技术和信息技术的发展而不断进步，所以随着我国科技的不断发展，船舶的电气自动化效率只会越来越高，在船舶的电气自动化系统构建完善之后，对资源进行了整合，就可以实现船舶运行的自动化效率提高，从而实现整体的技术结构优化。船舶的电气自动化发展趋势是完全随着我国科技的发展形势而变化的，所以在未来网络结构和数字化运行机制的建立，也会给船舶的电气自动化程度产生巨大影响，船舶在运行的过程中，自动化程度会越来越高，人机交互也会越来越便利，在人机交互的过程中，交流见面会更加简化，功能却会越来越多，人们只需要用较少的操作，就能够实现复杂的功能，提升了系统的自动化水平，从而为系统的综合性能优化提供了保障。 2、自动化设备完善 未来船舶电气自动化的水平会越来越高，而相应的自动化设备也会越来越完善，完善的自动化设备是船舶实现电气自动化运行的基
关于船舶电气技术专业人才需求的调研报告 电气工程系 根据江苏海事职业技术学院船舶电气技术示范专业建设的工作部署，在专业人才培养方案中切实体现区域经济发展对人才培养的要求，使专业建设和企业岗位设置及其能力标准相对应，船舶电气技术专业建设项目组围绕专业人才培养方案制定过程中的有关问题进行了社会调研。在调研过程中，与同类性质的高职院校领导、专业主任和教师进行了交流，查询了有关国家和江苏省水运行业的现状及其发展的有关资料。经过以上调研基本达到了预期目的，现将调研情况报告如下： 一、船舶电气技术专业人才需求调研基本思路与方法 1、调研目的。通过调研，掌握国家水运产业发展的基本情况和江苏省水运产业 发展的现状，掌握江苏地区船舶电气技术人才的需求缺口；重点掌握海船电子电气员的工作流程、岗位设置和能力标准；企业对不同岗位的员工在知识、素质以及能力结构方面的要求；企业主要设施、设备、电气技术的应用、信息化管理的现状和存在问题等，为在示范专业建设中，完善专业人才培养方案奠定基础。 2、调研方法。本次调研采取现场考察、深入访谈、数据查询相结合的方法。其 中现场考察包括深入5-7家有代表性的、不同类型的水运企业，对企业电气技术管理流程、岗位设置、设施及技术的现状进行考察；深入访谈包括走访政府有关部门、行业协会、水运企业和有关高职院校，深入了解江苏地区水运产业的发展现状对专业人才需求的缺口，并就水运企业职业能力标准等进行交流；数据查询包括收集并归纳近三年航运企业从业人员的基本情况、人才招聘渠道；高职院校相关专业毕业生就业情况等。 二、船舶电气技术专业人才需求调研 1、航运业的发展现状与趋势 经过调研，我们认为: (1)世界经济持续增长催生世界航运业迅猛发展 全球化进程的不断提速，使得国际贸易呈爆炸性增长态势。国际贸易中，最主要的运输方式就是水运，占贸易总量的90%。
船舶电力系统的基本参数有电流种类、电压等级和频率标准。它们决定了船舶电站工作的可靠性和电气设备的重量、尺寸、价格等。 一、电流种类的选择 电流有直流和交流两种。早期船舶多采用直流电力系统。30年代开始在军用舰船上采用交流电制，以后逐渐推广到各种船舶，50年代形成电制更替高潮。我国舰船在60-70年代完成了向交流电制过渡。然而舰船电力系统的电流种类，仍然会受到舰船能源类型或某种条件的限制，例如，采用蓄电池组为能源的常规潜艇，就很难推行交流电制；有较高调速要求的推进电力系统也往往采用直流电制。 交流电站与直流电站相比，前者设备成本和维护保养方面的费用及工作量比后者少得多；因为交流电动机没有整流子，结构简单、体积小、重量轻、运行可靠.鼠笼式电动机可以直接起动，控制设备少。此外，交流动力网络与照明网络之间可通过变压器实现电气隔离。使绝缘电阻低的照明电网基本上不影响动力电网。交流电制也有利于船舶电气化程度的提高和系统容量的增长。直流电站的优点是调压并车简单，电动机起动时冲击小。可实现大范圈平滑调速(这对电动起货机尤为有利)，蓄电池组充电毋须整流器等。然而，由于电力电子技术的发展，直流电制的优点越来越不明显，交流电制在国内外各种船舶中占了主要地位。 二、电压等级
确定电力系统及其负载的电压等级，是电力系统设计的一项重要内容。从减少导体电流的角度来看。提高电压是有利的，可以减小电器元件的导电截面，节约有色金属。如以电器在电压为127V时的重量为1，则当电压为220V、380V和500V时，电器的重量分别近似地等于0.58、0.33和0.25。 另一方面，电压的提高增加了电器灭弧的困难，为此对电气设备的绝缘和安全方面提出了更高的要求，需要加大灭弧间隙，这样又使电器的重量、尺寸增大，故在电压高于600V时，其重量、尺寸减小很少。 目前世界各国对电压等级的考虑，主要与本国陆上电制的参数能统一。我国发电设备具有230V(单相)、400V (三相)的额定电压。欧盟从1992年起规定低压发电没备的额定电压只允许使用230V/400V。由于船舶容量的增加，提高电压是必然趋势。在一些大型船舶、工锉船舶及舰船上，电站容量已达20 000-40 000kW以上，单机功率达3 000-5 000kW,这时仍采用400V电压等级已成为不可能。因为当三相400V和Cos=0.8，发电机额定相电流为5 700A时，就需要截面为电缆18根并联运行，这是不合理的。此外，这样大的电流使开关保护电器复杂化。 船舶电站额定电压有向中压发展的趋势。国际电工委员会建议采用3. 3kV电压；英美等国因为陆上有3.3，6. 6kV电压等级，所以这些国家在巨型船舶上采用 3.3，6.6kV；德国允许最高工作电源电压为11 000V。这是充分估计了船舶电压发展趋势的最高电压。我国电力