一、电力推进系统的组成
综合全电力推进系统,将船舶的电力系统和推进系统组成一个整体,电力推进船舶,主要指船舶的主推进系统是由电动机所带动的。它利用发电机(一般为柴油机发电机组燃气轮机发电机组或涡轮机发电机组)把机械能转化为电能,再通过电动机把电能转换成机械能,实现了能量的非机械方式传递。
船舶综合全电力推进系统包括发电、输电、配电、变电、推进、储能、监控和电力管理。以某船为例,在柴一电综合全电力推进系统中,柴油机驱动6600V中压发电机发电、供电、配电。
推进系统由虚拟24脉冲、6600V/2×725V推进变压器,直接转矩控制(DTC)12脉冲、2×690V推进变频器及660V吊舱舵桨永磁推进装置和6600V舷侧推电机构成。
电力推进系统构成图如图9-4所示。
(1)6600V高中压柴油机发电机组
发电机组包括柴油原动机和发电机两部分发电机组将机械能转变成动能,在转化为电能,经配电和输电装置供推进电机使用。
该船发电柴油机采用四台九缸MARK型中速柴油机,额定转速750r/min。发电机为三相无刷同步发电机,电压等级为中压660V,50Hz。额定功率为2880kW,额定电流296A,功率因数为0.85。通过功率管理系统(PMS)自动控制柴油机的运行状态。
(2)高压配电板
发电机发出的6600V交流电输送到高压配电板,通过高压配电板进行输电配电高压配电板防护等级IP44,底部进线,上部排气高压配电板具有HD4/P断路器、保护装置、安全保护接地装置、就地操作单元等组成,实现对全船高压配电的控制及保护功能。正常情况下高压配电板是通过母联断路器联网运行的,投入发电机的数量根据船推进功率需要由电站管理
单元(PMS)实现,自动或手动进行管理。故障情况下高压配电板是通过母联断路器解列运行,每一侧高压配电板控制两台发电机,由各自的电站管理单元实现自动或手动管理。船舶左舷(PORT)、右舷(STBD)各有一组高压配电板每组由输电变压器屏(提供照明等常规用电)舷侧推屏、两个发电机屏、测量屏、推进变压器屏和母连开关屏共七个屏组成
(3)推进变压器
两台推进变压器将6600V电压变为725V,输送给变频器。推进变压器采用星型与角型两套绕组变压,实现了十二脉冲整流,大大减少了谐波问题。推进变压器绕组由被水冷却的空气来冷却。
(4)变频器
电推系统的变频器为ABB公司的型号为A600 Marine DriveW的船用低压大功率水冷式变频器,额定电压为690V,额定功率为5140kVA,额定电流4272它采用目前最先进的直接转矩控制技术(DTC)。变频系统由整流、逆变及控制回路等部分组成,交流电源经整流、滤波后变成直流电源。控制回路有规则地控制逆变器的导通和截止,使之向电机输出电压和频率可变的电源,驱动电动机运行。
5)吊舱式推进器
吊舱式推进器由吊舱和螺旋桨组成。流线型吊舱悬挂在船体尾部,由法兰盘和船体相接,吊舱内安装的电动机直接驱动螺旋桨。吊舱可做360回转,能起到舵的作用,可显著改善船舶的操纵性能和紧急机动性能。
本渡船采用两套紧凑型牵引式吊舱,螺旋桨朝向船舷,吊舱由四台51kW、380V的异步电动机分成两组带动转舵齿轮机构进行旋转。每一组的两台转舵电动机由一台小功率ACS800变频器控制驱动。吊舱内推进电动机为ABB水磁同步电动机,额定电压660V,额定电流4348A,额定频率26.7Hz,额定功率4088kW,功率因数0.85,额定转速200r/min
(6)艏侧推
侧推采用川崎船用机械有限公司型号为KTFB3(液压可调螺距桨)的舷侧推,叶片
数为4叶,转速为475r/min。舷侧推电动机电压为中压6600V,功率为715kW。
(7)推进控制系统
对于每一推进系统,都有一独立的推力控制系统。推进控制系统集中在推进控制单元柜中,包括应用控制器、通信模块和调制解调器、S800就地V模块以及所需的电源。
应用控制器是一模块 ABB AC800M型可编程控制器(PLC),用于推进控制逻辑和调节控制。每一推进系统有其专用的控制器。应用控制器与推进驱动在同一个独立的柜中,包括就地O模块和24V电源单元。
S800型VO模块用于硬线连接的模拟和数字信号接口,专用的VO模块在S800系列中用于不同型式O信号(模拟输入、输出,数字输入、输出和PT00)标准的VO模块和可选择的O模块用于满足应用的VO需要,O模块可以装在就地或远处,或者两者同时安装采用就地安装时,标准的模块组件放在柜中,作为CPU组的延伸。
推进控制系统支持几种通信协议,所有通信对单一故障有冗余。作为一主要人口,系统采用内部通信的控制网,控制网是不公开的IP网域,专门为工业应用设计。控制网络用MMS(制造信息规格)以太网的通信协议。由可编程应用控制器运行的推进控制软件是基于标准的可升级软件。推进控制软件提供控制、保护和监视推进系统的功能。推进控制软件也包括功率限制功能,以防止供电网络过载系统的不安全运行和其他系统故障。推进系统保护功能用于防止被检测系统的故障或者部件故障。保护分为功率限制、速度限制以及连锁和脱扣功能。
来源：船舶讲武堂
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