船舶电力推进装置的应用和发展前景

船舶电力推进装置的应用和发展前景

何俊

关键词：船舶；电力推进装置；应用；发展前景

一、电力推进装置的应用优势

当前在船舶设计之中，各个国家都开始将电力推进作为船舶运行的新兴动力，国外已经研发了多种电力推进装置，并已经在多种船舶上进行应用，电力推进装置的应用对于提升船舶的运行推进方式，优化船舶建设有很大的意义。在船舶设计之中使用电力推进装置的主要优点是在船舶的建造过程之中，电力推进可以直接使用电缆来代替原先的机械结构，使得发动机的位置设置更为灵活，设计人员可以优化当前固有的船舶结构。除此之外，电力推进装置的推进轴系短，且可以在电路设计之中设置备用电源和电路，避免在船舶运行之中出现电路中断故障，当船舶受到损伤时可以避免动力系统的损坏，而且电力推进装置还具有使用噪音低的优势，极大的优化了船舶的使用质量。

1、与传统推进方式的对比优势

电力推进装置作为新时代船舶设计之中使用较多的动力供应形式，与传统的推进装置相比具有如下的优点：

（1）电力推进装置的使用可以有效优化船舶的内部结构设计，可以有效提升船舶设计过程之中的结构质量，电力推进装置安装位置的优化还可以有效提升维护工作的进行效率以及船体的水密性要求，有利于船舶的设计优化。

（2）电力推进装置的使用可以满足在船舶设计之中的动力集中要求，电能供应网络的集中可以简化电动推进装置的选择，在选择过程之中不需要考虑能源供给设备、发电机组和备用设备，只需要根据船舶的设计要求来合理选择安装方案以及使用价格，简化了船舶设计过程。

（3）电力推进装置的使用可以方便在船舶行进过程之中的动力调整，当船舶的电力推进装置和电网功率变化时，作为主推进的发电机可以恒速运行，提升了电力推进装置运行的稳定性，降低了出现故障的可能性。

（4）电力推进装置不需要像传统的燃油发动机一样在船舶内部设置机械结构来方便使用，其可以在设计之中采用统一电站的能源供应方式，有效减少了船舶动力系统之中机械总数的数量，简化了动力传递系统的结构。

（5）电力推进装置可以借助电气自动化技术实现精确的操纵和调节，在实际运行之中，船舶的驾驶人员可以将整个电动机的转速在一定的范围内进行灵活调节，且不会出现转速变化过快的现象，优化了船舶的操纵体验。

（6）电力推进装置的机械推进和驱动结构不需要在使用之中安装减速装置，安静性同步推进装置可以有效减少在动力装置运行过程之中产生的噪音，优化了船舶的运行情况和操纵体验。

（7）与传统的船舶推进装置相比，电力推进装置可以在系统设定的额定速度范围内高效产生额定扭矩，可以在允许时短时间内保证产生高于额定转速的扭矩。当推进装置传动轴上的扭矩达到最大时，电力推进装置可以保证在螺旋桨停止运行时快速转向，避免造成外界阻力对螺旋桨的冲击，防治急停操作对于推进装置的影响。且由于电力推进装置在设计上不需要考虑发动机的扭矩，因此可以有效降低电动机的装机容量。

（8）电力推进装置的使用可以简化推进系统的结构，提升系统运行可靠性。运行之中，电能的分配可以优先供应主用电设备，提升了船舶的经济性能。

2、电力推进装置的特性

（1）低速特性

在传统的船舶动力系统的设计之中使用的一般是柴油发动机，这种发动机在运行过程之中的速比一般为一比三，在实际运行过程之中可以获得高转速，但是，低转速的获得较为困难。电动机在运行过程之中的速比可以达到一比十甚至更低，可以较为简单的实现推进螺旋桨的低转速，有利于船舶的机动行驶，提升船舶的可操作性。

（2）操作快速性

电动机在运行之中可以更快的实现启动、停止以及速度变化的操控，因此，在船舶的使用和运行之中，电动推进装置可以更快实现船舶的目标操作，有效提升了船舶运行机动性。

（3）恒功率特性

在船舶的运行过程之中由于风浪等因素的影响，船舶受到的阻力会不断变化，对于船舶运行速度和发动机的运转效率有较大的影响。在船舶设计建设之中使用电力推进装置可以保证船舶在外界阻力变化的情况之下维持动力系统的运行功率稳定，使得动力装置效率保持在一定的水平上，充分发挥动力设备的实际运转功率。

（4）恒电流特性

电力推进装置在运行过程之中可以实现调节，因此可以保证推进装置运行电流的稳定，可以满足在主回路内安装多个电动机的要求。这些电动机可以在运行过程之中由机舱管理人员进行独立的调整，假如船舶运行之中有多个容量相近但是使用时间不同的负载时，就可以通过调节对应负载的运行电流来降低耗能，保证电动机的运行稳定。

3、可应用的船舶类型

在理论上来说，电力推进装置基本可以应用在所有类型的船舶上，但是鉴于实际使用要求和改造过程的经济支出，当前电力推进装置一般在如下几类船舶之中使用：第一，要求运行高机动性的船舶；第二，工作特殊的船舶；第三，运行之中携带多个大容量辅助机械的船舶。在这些船舶之中使用电力推进装置可以有效发挥电力装置运行调整相应速度快、可调整速度范围大以及运行电流恒定的优点，提升船舶的运行性能。除此之外，电力推进装置的低噪声特性也可以使其用于旅游业游轮使用，丰富了电力推进装置的可应用范围。

二、未来发展之中应当考虑的问题

1、电站容量

电站容量指的是在电力推进装置运行之中的设计容量，其主要是由电力推进、传动过程以及运行时的有功功率和无功功率综合进行计算。通过在电力推进动力系统的设计之中使用紧凑型输电线路，可以有效降低线路之间的距离，密集的导线可以节省建设空间，减小动力系统的设计和建设尺寸，减小需要建设的线路走廊，降低在动力系统设计建设中的支出。在这个优化过程之中，工程人员可以选择适当的分裂导线，增加导线数目并进行适当排列，这样可以有效提升线路的电能容量，保证电力推进过程的高效进行。

2、接地

一般在船舶设计之中为了运行安全考虑，会要求将推进装置电站进行接地处理，以防治在运行之中出现线对地故障，通常的处理方法是在地面和发电机的重点设置联接电抗器或是接地变压器来实现电力推进装置的接地，同时也可以使用接地电阻来防治漏电，阻尼用于点烟对地电流造成的电压震荡现象。扩大设备与地面的接触面积可以降低电荷在设备与地面相交点的电阻，对于接地的效果有很好的促进作用。从物理学的理论上来讲，地面的电阻率一般由于周围环境成分的固定一般是不会改变，相对固定的。为了降低地面的电阻，加强接地的效果，就只能增加设备的接地面积。在理论上，设备的接地电阻与地面的电阻成正比，而接地面的电阻与接地面积称反比，因此，增加设备的接地面积可以减小接地部分的电阻，提高设备接地对于漏电情况的防治作用。

三、结语

我国对电力推进系统设备的研究水平距发达国家还有很大差距,特别是一些关键设备,综合全电力推进系统是世界舰船发展的方向,应紧紧把握这一潮流,缩短与先进国家的差距,并力争早日突破。

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