第10节船舶轴带发电机.ppt

船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室轴带发电机轴带发电机装置装置 船舶轴带发电装置是由船舶主机驱动发电机供电的船舶轴带发电装置是由船舶主机驱动发电机供电的装置，它利用主机富裕功率来达到节能的目的。最装置，它利用主机富裕功率来达到节能的目的。最近几年来新造的定期集装箱船、矿砂船、散装液货近几年来新造的定期集装箱船、矿砂船、散装液货船大多数安装了轴带发电机系统。船大多数安装了轴带发电机系统。船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室其主要优点体现在以下几个面：其主要优点体现在以下几个面：节省燃料和燃料费用。由于主机燃用劣质燃料油作为燃节省燃料和燃料费用。由于主机燃用劣质燃料油作为燃料，热效率高、经济性好。料，热效率高、经济性好。降低辅助柴油机组的运行时间和消耗，减少了相应的维降低辅助柴油机组的运行时间和消耗，减少了相应的维修工作量和维修费用。修工作量和维修费用。减少滑油消耗。船舶在航行中不使用辅助柴油发动机组，减少滑油消耗。船舶在航行中不使用辅助柴油发动机组，也就减少其消耗的滑油。也就减少其消耗的滑油。有利于机舱的布置。由于辅助柴油发动机组总的工作时有利于机舱的布置。由于辅助柴油发动机组总的工作时间缩短，故可选用较高速的柴油发动机组。使用轴带发电间缩短，故可选用较高速的柴油发动机组。使用轴带发电机时，往往会减少一台辅机，机舱的空间节省了。机时，往往会减少一台辅机，机舱的空间节省了。改善机舱工作环境。降低机舱的噪音，同时也减少了机改善机舱工作环境。降低机舱的噪音，同时也减少了机舱的热源。舱的热源。船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室轴带发电机系统也存在一些缺点：轴带发电机系统也存在一些缺点：船舶在港作业时，不能用轴带发电机供电，仍需要辅助船舶在港作业时，不能用轴带发电机供电，仍需要辅助柴油发动机组供电。柴油发动机组供电。对于交流电制的船舶，若非恒定转速的主机，则必须采对于交流电制的船舶，若非恒定转速的主机，则必须采取特殊措施，保证电网的频率的恒定，故使整个系统变得取特殊措施，保证电网的频率的恒定，故使整个系统变得较为复杂。较为复杂。一次投资一次投资(即造船成本即造船成本)较大，虽然可以从营运成本降低的较大，虽然可以从营运成本降低的好处中得到补偿，但是这个补偿是和轴带发电机的功率有好处中得到补偿，但是这个补偿是和轴带发电机的功率有关关(功率越大越好功率越大越好)，还与时间的利用率，还与时间的利用率(即船舶在一年中航即船舶在一年中航行的时间行的时间)有关。有关。船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室1.1 船舶轴带发电机的主要类型船舶轴带发电机的主要类型 轴带发电机装置的类型大致可分为以下几种：轴带发电机装置的类型大致可分为以下几种：频率变动型轴带发电机装置，它包括频率变动型轴带发电机装置，它包括变距桨普通式变距桨普通式和和定距桨普通式定距桨普通式频率稳定型轴带发电机装置，它又分为；定速类，包频率稳定型轴带发电机装置，它又分为；定速类，包括涡轮连轴节式，油压驱动式，油类多板离合器式无级括涡轮连轴节式，油压驱动式，油类多板离合器式无级调速齿轮箱式；晶闸管逆变器式；跨轴式；旋转变流机调速齿轮箱式；晶闸管逆变器式；跨轴式；旋转变流机类，包括直流式和交流式；感应恒频式，分为旋转式，类，包括直流式和交流式；感应恒频式，分为旋转式，静止式，晶闸管逆变器式。静止式，晶闸管逆变器式。复合轴带发电机装置，它包括：高经济轴带发电机装复合轴带发电机装置，它包括：高经济轴带发电机装置，超经济轴带发电机装置，带发电机电动装置；多功置，超经济轴带发电机装置，带发电机电动装置；多功能齿轮箱式轴带发电机组合装置；废气涡轮轴带发电组能齿轮箱式轴带发电机组合装置；废气涡轮轴带发电组合装置。合装置。船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室1 1 轴带发电机；轴带发电机；2 2 晶闸管整流器；晶闸管整流器；3 3 电抗器；电抗器；4 4 晶闸管逆变器；晶闸管逆变器；5 5 短路电抗短路电抗器；器；6 6同步调相机；同步调相机；7 7 励磁变换器；励磁变换器；8 8 控制装置；控制装置；9 9 励磁变压器；励磁变压器；10 10 负载负载船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室1.2 船舶轴带发电机的主要类型船舶轴带发电机的主要类型 船舶轴带发电机由主机驱动，其转速随主机的转速而变船舶轴带发电机由主机驱动，其转速随主机的转速而变化，因此根据主机的运行条件，对主机转速的变化需进化，因此根据主机的运行条件，对主机转速的变化需进行补偿，以便获得恒频、恒压的电力是问题的关键按行补偿，以便获得恒频、恒压的电力是问题的关键按照其有无补偿，则补偿方式可以分为：照其有无补偿，则补偿方式可以分为：1）无频率补偿型）无频率补偿型SG系统系统 这种轴带发电机系统是由主机和定距螺旋桨的推进这种轴带发电机系统是由主机和定距螺旋桨的推进系统驱动，主机转速未采取机械或电气的措施进行调系统驱动，主机转速未采取机械或电气的措施进行调节，由于轴带发电机的频率随主机转速而变化，这种节，由于轴带发电机的频率随主机转速而变化，这种轴带发电机系统只能在其频率不超出船舶规范允许范轴带发电机系统只能在其频率不超出船舶规范允许范围时才可使用。围时才可使用。船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室2）频率补偿型）频率补偿型SC系统系统 这种系统中，采用机械或电气的控制手段使船舶电网这种系统中，采用机械或电气的控制手段使船舶电网的频率保持轴带发电机装置组成的的频率保持轴带发电机装置组成的(CPP+Sc)属于这种属于这种系统。系统。船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室3）变距桨和轴带发电机装置组成）变距桨和轴带发电机装置组成(CPP+SG)该系统中，主机和轴带发电机之间装有减速齿轮装置。该系统中，主机和轴带发电机之间装有减速齿轮装置。船速取决于变距桨的螺距大小，主机转速及轴带发电机的船速取决于变距桨的螺距大小，主机转速及轴带发电机的频率大致恒定。在频率大致恒定。在CPP+SG系统中，只在切换发电机时，系统中，只在切换发电机时，才可以和其它发电机并联运行，因为长时间并联运行是非才可以和其它发电机并联运行，因为长时间并联运行是非常困难的。常困难的。4）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理 由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正常航行时主机的转速维持在一个速度上常航行时主机的转速维持在一个速度上(额定转速额定转速)，而，而且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动装置装置(减速齿轮箱减速齿轮箱)联在一个系统中，因此整个系统的组联在一个系统中，因此整个系统的组成比较简单，其工作原理与系泊成比较简单，其工作原理与系泊(辅助辅助)发电机的工作原发电机的工作原理大致相同。理大致相同。船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室1.7.3 定距浆船舶的轴带发电机定距浆船舶的轴带发电机 1）定距螺旋桨，定速装置和轴带发电机装置组成）定距螺旋桨，定速装置和轴带发电机装置组成(FPP+CS+SG)在这种系统中，推进轴和轴带发电机之间装有定速装置。在这种系统中，推进轴和轴带发电机之间装有定速装置。当推进轴转速发生变化时，轴带发电机的转速保护恒定当推进轴转速发生变化时，轴带发电机的转速保护恒定定速装置有多片离合器式，涡流联轴器式，液压转换器式定速装置有多片离合器式，涡流联轴器式，液压转换器式和电控星形齿轮可是这种轴带发电机装置不能和其它发和电控星形齿轮可是这种轴带发电机装置不能和其它发电机持续并联运行，而且当速度和额定转速差异较大时，电机持续并联运行，而且当速度和额定转速差异较大时，装置容量将受到限制，效率降低，在装置容量将受到限制，效率降低，在100额定转速时，额定转速时，总体效率总体效率=0.93；当；当70额定转速时，总体效率额定转速时，总体效率=0.83，故其应用受到限制。故其应用受到限制。船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室2）定距螺旋桨，轴带发电机和恒定频率装置组）定距螺旋桨，轴带发电机和恒定频率装置组(FPP+SG+CF)在这种系统中，轴带发电机的转速是可变的，但由在这种系统中，轴带发电机的转速是可变的，但由于采取了电气控制方式，使得供给船舶电网的电源频于采取了电气控制方式，使得供给船舶电网的电源频率保持恒定。这种系统不但在换接时可以与其它发电率保持恒定。这种系统不但在换接时可以与其它发电机并联运行，而且可以长期持续并联运行。机并联运行，而且可以长期持续并联运行。船舶电气设备及系统 2024/4/25 周四课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室FPP+S/G+GF系统框图系统框图 目前由于电力，电子元件目前由于电力，电子元件在电气控制领域中的应用，在电气控制领域中的应用，这种轴带发电机系统被采这种轴带发电机系统被采用的越来越多如用的越来越多如“AGE晶闸管轴带发电晶闸管轴带发电机系统就属于机系统就属于(FPP+SG+CF)类型但是这种轴类型但是这种轴带发电机系统的构成比较带发电机系统的构成比较复杂，涉及的控制元件也复杂，涉及的控制元件也比较多，一旦出现故障，比较多，一旦出现故障，检修工作难度很大。篇幅检修工作难度很大。篇幅所限，在此不详述。所限，在此不详述。