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3.25MW船用主推进电动机设计

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３．２５　ＭＷ船用主推进电动机设计　设计与研究　

３．２５　ＭＷ船用主推进电动机设计　

徐一品　，　（１．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海２００２４０；　２．上海电机厂有限公司，上海２００２４０）　

摘要：介绍了３．２５　Ｍｗ船用主推进电动机的电磁设计及结构特点。指出船用主推进电动机的现场　空间有限，环境空气潮湿，变频调速运行及前后左右摇晃等工况。介绍了主推进电动机的磁密、绝缘结　构、冷却方式、机座结构、轴的结构、轴承止推结构及盐雾防护的设计特点和方法。最后通过对该电机试　验数据中温升和振动数值的分析，证实了电机设计方法的合理性。　关键词：变频电机；船用推进电动机；风路；轴电流　

Ｏ　引言　船用推进电动机是船舶动力系统的重要部件。　电动机的性能及质量直接影响着船舶的运行安全。　船用推进电动机受到船体结构的限制、外形尺寸和　重量都有特殊的要求。为了满足安装要求，电动机　采用了更小的中心高和紧凑的结构。本电动机功率　３　２５０　ｋＷ，合理地设计电动机的电磁负荷、提高效　率、增强散热能力使电动机温升符合标准是电动机　设计的关键。　１电磁设计　１．１电动机基本参数：　・型号：ＹＢＫＳ６３０—６　・功率：３　２５０　ｋＷ　・额定电压：３×３×６７５　Ｖ三变频器供电　・额定频率：５Ｏ　Ｈｚ　・冷却方式：ＩＣ８６Ｗ淡水　・额定转速：１　０００　ｒ／ｍｉｎ　・转速范围：０～１　０００　ｒ／ｒａｉｎ恒转矩　１　０００一ｌ　１００　ｒ／ｒａｉｎ恒功率　・外形尺寸要求：３　１５０　ｎｌＩ／１×２　６００／ｎｒｎ　ｘ２　４００　１Ｙｌｎｌ　・效率９６．８％，功率因数０．８５。　・电动机采用１７级绝缘、Ｆ级考核，　１．２电动机损耗与磁密　由于变频器以非正弦波供电时，电动机内除了　由基波电压产生的损耗外，还有变频电源中的谐波　和负序电压产生的附加损耗。这些附加损耗取决于　电动机的转速、电压、电流及变频器输出波形。如果　变频器没有串联电感和滤波器，这些损耗一般是基　本损耗的１０％一２０％。所以电动机在设计中应尽　量减小定、转子电阻，减少附加铜耗。为了减少高次　谐波的影响，应适当地增大电动机电感。另外，考虑　谐波的影响，电动机的磁路设计不能饱和而应留有　裕度。电动机定子齿部磁密Ｂ　＝１．５５８　Ｔ，转子齿　部磁密Ｂ　：１．７０９　Ｔ。　１．３电动机绝缘　由于变频器提供的是方波电压，ｄｕ／ｄｔ较大，这　可能破坏电动机绝缘，影响电动机寿命。所以电动　机在设计中应加强电动机绝缘性能。本电动机采用　变频少胶绝缘规范，加强了对地绝缘和匝间绝缘。　２结构设计　２．１冷却方式　船用电动机冷却方式一般有空空冷ＩＣ６１１、空　水冷ＩＣ８１Ｗ、强迫空冷ＩＣ６６６及强迫水冷ＩＣ８６Ｗ等　方式。由于船舱环境密封，空气与外部很难交换，所　以电动机采用空水冷却。因为船用主推进电动机的　调速范围从０　ｒ／ｍｉｎ到１　１００　ｒ／ｍｉｎ。电动机低速　时，轴上风扇的换热效果明显降低。为了提高电动　一４７—

　设计与研究　上海大中型电机　机低速时的换热的能力，减少电动机温升，电动机的　冷却方式采用ＩＣ８６Ｗ。　由于电动机高度尺寸限制，电动机冷却采用对　称风路结构。电动机总图见图１。　２．２电动机机座设计　

图１电动机总图　电动机采用三绕组供电，电缆根数较多。为了　减少出线电缆对电动机风路的影响，将电动机其中　两个出线盒放置在电动机接线端侧。　２．３电动机轴的设计　轴采用焊筋轴结构，焊筋中安装通风隔板。轴　的挠度经计算校验，挠度值０．０２８　ｍｍ（考虑单边磁　拉力的影响）占气隙的９．３％，小于气隙的１０％。　２．４轴承结构设计　逆变器引起的共模电压会在电动机轴上产生感　应电势。这种感应电势超过一定的值后就会击穿轴　承油膜，对轴承造成致命伤害。电动机轴承采用前、　

－－－——４８．．．——　由于电动机功率大，电磁转矩较标准系列　电动机高很多。为了增强电动机机座强度并减　少电动机振动，电动机机座中壁厚度放大，并在　电动机内部支撑钢板，提高机座整体强度。机　座见图２。　

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图２机座　

后绝缘结构以提高击穿电压值。在轴伸端安装有接　地碳刷，可将轴电流通过机壳引入大地，起到双重保　护。电动机前轴承见图３。　为了克服船体倾斜所带来的推力，电动机前轴　承采用圆柱滚子轴承。电动机后轴承采用背靠背单　列角接触球轴承，可以克服电动机前后倾斜时所带　来的自身径向力。角接触轴承外采用紧固螺母与止　动垫圈锁紧。电动机后轴承见图４。这种结构的优　点是：１）每个轴承负责一个方向的推力。２）牢固可　靠寿命长。３）安装方便。４）价格便宜。　这种结构的缺点是轴承内部轴承加油困难。　

图３

电动机前轴承

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25000吨电力推进自航半潜船电站及推进系统浅析

25000吨电力推进自航半潜船电站及推进系统浅析

GUANGDONG SHIPBUILDING 广东造船2017年第4期（总第155期） 设计与研究

51作者简介：高立峰（1981-），男，工程师。主要从事船舶电气建造工作。 陈 梦（1981-），男，高级工程师。主要从事船舶电气设计研究工作。收稿日期：2017-06-2025 000吨电力推进自航半潜船电站及推进系统浅析高立峰1，陈 梦2（1.广州打捞局，广州510260；2.中船708研究所，上海200011）摘 要：电力推进自航半潜船作业工况多，具有复杂的运行状态，为了保证船舶功能和兼顾船舶经济性，需要对船舶的动力配置和电力系统方式进行充分的研究论证。本文对在造的一艘25000吨电力推进自航半潜船的电站及推进系统进行分析。关键词：自航半潜船；电力推进；电站中图分类号：U664.14 文献标识码：AAnalyze the Power Station System and Propulsion of 25000 Tons Electric Propulsion Semi - submersible Vessel Gao Lifeng1, ChenMeng2( 1.GuangZhou Salvage Bureau, GuangZhou 510260; 2.Marine Design and Research Institute of China, Shanghai 200011 )Abstract: Electric propulsion self - propelled semi - submersible vessel has multiple operating conditions and complex operational state.In order to ensure the vessel function and to take into account the vessels economy, the power configuration and power system of the vesselisfully studied and demonstrated.This paper will study and analyze the power station system and propulsion of new 25000 tons electric propulsion self - propelled semi - submersible vessel.Key words: Self - propelled Semi- submersible Vessels; Electric Propulsion; Power System1 前言25 000吨自航半潜船是广州打捞局在造的一艘钢质、电力推进、具有DP-2级动力定位的自航半潜船。该船采用三岛式船型，艉部两个浮箱为螺栓固定可移动式，以利于载运大型船舶及海洋结构物。无限航区航行，并可在规定海况下的无限航区作业。本船主要用于大型船舶、舰艇的应急抢险打捞、破损船舶的装载与运输；同时兼顾海上大型钢结构件、海上石油开采平台等超大件的运输任务。2 船舶电力系统配置本船电力系统设计以满足船级社规范、挂旗国的法律法规、相关国际公约和行业标准为前提，并遵循可靠、安全、经济、节能环保的原则。主要电力设备配置如下：主发电机组 3 340 kW×4台辅助发电机组 1 250 kW×1台应急发电机组 450 kW×1台主推进器功率 4 500 kW ×2台隧道式艏侧推 1 600 kW×2台伸缩式艏推进器 1 000 kW×1台本船为采用公共电站的电力推进船舶，电站容量达到11 MW。包含6.6k V高压和400 V、230 V低压的三级电网、多段母排的配电板、大功率推进负载、含高次谐波的大功率变频设备。3 电力系统设计特点（1）满足DP2要求的冗余电站设计DP2对船舶电站和推进系统的要求是发生单个设备故障时保持动力定位能力。单个设备故障包括：发电机、推进变压器、推进变频器、推进电机、配电板母排以及相应的控制系统和电源。常规DP2船舶的主 广东造船2017年第4期（总第155期）

工程船强电系统主配电板

工程船强电系统主配电板

工程船强电系统主配电板

摘要： 本文主要介绍大洋船厂所建造的GPA254系列船的强电系统主配电板。众所周知，船东在工程船上的特殊要求较多，而在此船上，船东要求安装四台功率为1825KW的主发电机；另外本船是近海工程船，船东要求主配电板的设计还必需满足失效模式及故障分析（FMEA）的要求。本文从主配电板的原理和设计上做一些说明。

关键词：主配电板MSB

应急配电板ESB

0 引言

配电板向船舶上所有的电气设备提供足够的工作能源，以保证船舶的正常航行和船上人员的日常生活用电，是非常重要的一项设备。

主配电板一旦出现故障，将会影响着船舶的安全航行。因此，大中型船舶除要求设置主配电板作为正常航行时的供电外，还需设置应急配电板。

配电板的自动化程度在不断提高，船东对船上人员的安全保护也在不断提高。在大洋船厂建造的GPA254上，船东为了避免部分发电机损坏后，对船舶及船员造成不利影响，船东特意在此船上加装了一台相同功率的主发电机。

此发电机的控制原理在设计阶段就颇费周折，由于本船功率大的用电设备较多，船舶将来的工作环境要求高。船东的当时想法是：当有一台主发电机出现故障时，第四台发电机能随时被起动，尽量不影响其它的设备的使用。而且，此船的配电板设计必需满足FMEA（失效模式和故障分析）的要求。

GPA254为电力推进船，四台主发；三台艉推进器（其中左右两台推进器可360度旋转）；艏部有二台艏侧推。本船上的推进系统，DP系统，监测系统，通讯导航系统等之间联系非常密切．在这种配置下，本船对电站的要求非常的高。

1．主配电板设计要求

1．1．主配电板的组成：

由于全船的功率都从主配电板上的汇排上出去，因此主配电板的单线图设计必需清晰明确符合它的特殊要求。船舶主配电板按其在船舶上所起的作用一般可分为发电机屏、并车屏、负载屏和岸电屏四类。其应用说明如下：

1) 发电机控制屏 每一台发电机一般均应有一个独立控制屏,以便对发电机进行控制、监视和调整。每台发电机的功率为1825KW，每台发电机一个控制屏。另，由于此船在很多方面的自动化程度相当高，在进入DP操作模式后，整条船会为了达到预先设计好的目的和方向，会自动起动、停止各个相关设备，船舶完全可以自由的在海上航行。为了对船的功能有所抑制，所以我们在发电机的起动上没有采用自动起动方式，而用的是手动起动。

船舶推进课程设计

船舶推进课程设计

重庆交通大学

航海学院

螺旋桨图谱设计

课程设计说明书

课题：螺旋桨图谱设计

专业：船舶与海洋工程

班级： 二班

学号：631118020211

学生姓名：何瑞峰

指导教师：赵藤

日期：2014.6.12

目录

1.船体主要参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3

2.主机参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

3.推进因子的决定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

4.可以达到的最大航速的计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

5.空泡校核。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7

6.强度校核。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10

7.螺距修正。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12

8.重量及惯性矩计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13

9.敞水性征曲线之确定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14

10.系柱特性计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15

11.航行特性计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15

12.螺旋桨计算总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18

13.螺旋桨制图（见附页）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18

船舶动力装置概述

船舶动力装置概述

一、船舶动力装置的组成

现在的船舶动力装置主要由推进装置、辅助装置、管路系统、甲板机械、防污染设备和自动化设备等六部分组成。

1．推进装置

推进装置是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨，推动船舶并保证一定航速航行的设备。它是船舶动力装置中最重要的组成部分，包括：

（1）主机。主机是指提供推动船舶航行动力的机械。如柴油机、汽轮机、燃气轮机等。

（2）传动设备。传动设备的功用是隔开或接通主机传递给传动轴和推进器的功率；同时还可使后者达到减速、反向或减振的目的。其设备包括离合器、减速齿轮箱和联轴器等。

（3）轴系。轴系是用来将主机的功率传递给推进器。它包括传动轴、轴承和密封件等。

（4）推进器。推进器是能量转换设备，它是将主机发出的能量转换成船舶推力的设备。它包括螺旋桨、喷水推进器、电磁推进器等。

2．辅助装置

辅助装置是指提供除推进船舶运动所需能量以外，用以保证船舶航行和生活需要的其他各种能量的设备。主要包括：

（1）船舶电站。

（2）辅锅炉装置。

（3）压缩空气系统。

3．管路系统

管路系统是用来连接各种机械设备，并输送相关流体的管系。由各种阀件、管路、泵、滤器、热交换器等组成，它包括：

（1）动力系统。为推进装置和辅助装置服务的管路系统。主要包括燃油系统、滑油系统、海淡水冷却系统、蒸汽系统和压缩空气系统等。

（2）辅助系统。为船舶平衡、稳性、人员生活和安全服务的管路系统。主要包括压载系统、舱底水系统、消防系统、日用海/淡水系统、通风系统、空调系统和冷藏系统等。

4．甲板机械

为保证船舶航向、停泊、装卸货物所设置的机械设备。它主要包括：舵机、锚机、绞缆机、起货机、开/管舱盖机械、吊艇机及舷梯升降机等。

5．防污染设备

用来处理船上的含油污水、生活污水、油泥及各种垃圾的设备。它包括油水分离装置（附设有排油监控设备）、生活污水处理装置及焚烧炉等。

6．自动化设备

为改善船员工作条件、减轻劳动强度和维护工作量、提高工作效率以及减少人为操作失误所设置的设备。主要包括：遥控、自动调节、监控、报警和参数自动打印等设备。