1.3船舶電力推進(jìn)的應(yīng)用2課件講解

船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)1.3船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用1.3船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用客輪---—豪華游輪和渡輪鉆井船、生產(chǎn)船及穿梭油輪海洋工程支援船和海上施工船（鋪管起重船）挖泥船和施工船快艇和休閑艇破冰船和冰區(qū)航行船軍用艦艇科學(xué)考察船2024/7/15客船-游輪瑪麗女王二號(hào)海洋光譜號(hào)客船，游輪和渡輪對(duì)船上舒適性要求很高，不能有大的振動(dòng)和噪音。另外，考慮到乘客和船舶的安全，推進(jìn)裝置的可靠性和可用性要求很嚴(yán)。因此，電力推進(jìn)很早就被評(píng)估滿足以上要求并被投入應(yīng)用。今天，游輪采用電力推進(jìn)的案例名單有一大長(zhǎng)串并在不斷增加。因?yàn)殡娏ν七M(jìn)在機(jī)動(dòng)性和油耗方面有明顯改善，推進(jìn)效率可增加10%，新建船舶中很大一部分比例的船舶指定要采用電力推進(jìn)系統(tǒng)，比例還在不斷增加。對(duì)環(huán)境的關(guān)注也在不斷增加，減排和防污染的要求，減少船錨泊時(shí)對(duì)珊瑚礁的損害等關(guān)注都在不斷增加。因此，船舶必須能夠獨(dú)立通過(guò)DP控制側(cè)推器和主推進(jìn)器實(shí)現(xiàn)定位，這也增加了游輪市場(chǎng)中對(duì)電力推進(jìn)和吊艙推進(jìn)器的份額。

全電力推進(jìn)客輪的優(yōu)勢(shì)渡輪

跨海渡輪兩岸穿梭頻繁，需要經(jīng)常?？看a頭，采用吊艙式推進(jìn)系統(tǒng)所帶來(lái)的良好機(jī)動(dòng)性可顯著降低客輪的燃油消耗。電力推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)功率隨客輪大小而變化，小型渡輪電力推進(jìn)系統(tǒng)的功率只有幾兆瓦，而大型郵輪電力推進(jìn)系統(tǒng)的功率則高達(dá)30~40MW。一般來(lái)說(shuō)，客艙負(fù)荷通常要占用很大一部分總裝機(jī)功率，對(duì)于大型郵輪來(lái)說(shuō)，客艙負(fù)荷通常要占用10~15MW。二、鉆井船、采油船及油輪

新發(fā)現(xiàn)的油氣資源一般都位于難以開采的深海區(qū)域。為了確保這些油氣田的開采利潤(rùn)，必須使用具有更高成本效益的新開采方法。當(dāng)今動(dòng)力定位或推進(jìn)器輔助定位錨泊技術(shù)已使深海鉆井和浮式采油成為可能。推進(jìn)器輔助定位深海鉆并采油技術(shù)已經(jīng)在北海、加拿大海域以及一些環(huán)境惡劣區(qū)域得到應(yīng)用。同時(shí)動(dòng)力定位操縱的推進(jìn)器通常也是船舶行駛操作和機(jī)動(dòng)操作的主推進(jìn)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分（包括全部推進(jìn)裝置或部分推進(jìn)裝置）。鉆井平臺(tái)“海洋石油981”

是中國(guó)首次自主設(shè)計(jì)、建造的第六代3000米深水半潛式鉆井平臺(tái)，代表了當(dāng)今世界海洋石油鉆井平臺(tái)技術(shù)的最高水平。該平臺(tái)設(shè)計(jì)自重30670噸，長(zhǎng)度為114米，寬度為79米，面積比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)還大；從船底到鉆井架頂高度為130米，相當(dāng)于40多層的高樓；電纜總長(zhǎng)度800多公里，相當(dāng)于圍繞北京四環(huán)路跑10圈。平臺(tái)總造價(jià)近60億元。這臺(tái)鉆井平臺(tái)2015年進(jìn)入“東南亞海域”，一共完成32口探井的勘鉆，最深達(dá)1721米。2019年中國(guó)海洋石油集團(tuán)（簡(jiǎn)稱中海油）網(wǎng)站刊登的消息說(shuō)，近日在南海東部水域完鉆的油氣井是中海油的鉆井平臺(tái)打出的第一口深海開發(fā)井。這口深水井位于南海東部水域，是一口大斜度定向井，井深4660米，垂直深度2529米?！昂Ｑ笫?81”擁有多項(xiàng)自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)，平臺(tái)穩(wěn)性和強(qiáng)度按照南海惡劣海況設(shè)計(jì)，能抵御200年一遇的臺(tái)風(fēng)；選用大馬力推進(jìn)器及DP3動(dòng)力定位系統(tǒng)，在1500米水深內(nèi)可使用錨泊定位，甲板最大可變載荷達(dá)9000噸。該平臺(tái)可在中國(guó)南海、東南亞、西非等深水海域作業(yè)，設(shè)計(jì)使用壽命30年，平臺(tái)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和建造均在國(guó)內(nèi)進(jìn)行，中國(guó)海油擁有其知識(shí)產(chǎn)權(quán)。2010年2月26日9時(shí)30分許,巨大的“海洋石油981”平臺(tái)在10艘拖輪共同發(fā)力,開始從外高橋造船1號(hào)船塢緩緩移出;至11時(shí)30分許,平臺(tái)順利出塢并靠泊於外高橋造船碼頭5號(hào)泊位,開始后期建造工程。是我國(guó)首座自行設(shè)計(jì)建造的超深水半潛式鉆井平臺(tái)，具有勘探、鉆井、完井與修井作業(yè)等多種功能，最大作業(yè)水深3000米，鉆井深度可達(dá)10000米。深海鋪管船

2008年，熔盛重工深水鋪管起重船“海洋石油201”正式開工建設(shè)，2012年5月與“981”匯合?！昂Ｑ笫?01”船長(zhǎng)204.65米，型寬39.2米，型深14米，獨(dú)特的雙層甲板面積超過(guò)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)面積；安裝深水托管架后船長(zhǎng)約280米，主起重機(jī)作業(yè)時(shí)從船底到主起重機(jī)頂高度達(dá)136.77米，相當(dāng)于45層樓高；定員達(dá)380人，是中國(guó)海洋石油大型裝備和設(shè)施中定員最多的；續(xù)航能力達(dá)12000海里，自持力達(dá)60天；船舶自重達(dá)34832噸，排水量達(dá)59101噸，甲板可變載荷達(dá)（儲(chǔ)管能力）9000噸；航速12節(jié)，作業(yè)水深范圍15―3000米，起重能力4000/3500噸（艉固定后背繩/全回轉(zhuǎn)模式），鋪管速度5公里/天。南海資源經(jīng)初步估計(jì)，南海的石油地質(zhì)儲(chǔ)量大致在二百三十億至三百億噸，約占中國(guó)總資源量的三分之一，有“第二個(gè)波斯灣”之稱。2008年南海有1100座油井，但南海深海沒(méi)有一口是我們中國(guó)的。2014年南海有1380座油井。2014年5月9號(hào)，中國(guó)981鉆井平臺(tái)在南海開始鉆第一口油井，標(biāo)志中國(guó)走向了深海探油新時(shí)代。目前，我國(guó)公布開發(fā)的有14個(gè)油田和4個(gè)氣田,年產(chǎn)石油、天然氣約合1000萬(wàn)噸原油。FPSOFPSO(FloatingProductionStorageandOffloading),即浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置穿梭油輪海上作業(yè)有許多種卸貨方法，多數(shù)情況下，油輪都需要維持一個(gè)固定的位置（定位），要求抵御風(fēng)浪流的影響，精度要求較高。因此，多數(shù)的油輪裝備了DP系統(tǒng)。多數(shù)船舶裝備了電力隧推或AZIMUTH推進(jìn)器，有些主推進(jìn)裝置也采用柴油機(jī)電力推進(jìn)系統(tǒng)。對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，無(wú)論是運(yùn)輸還是定位，都要有高度的推進(jìn)能力冗余。解決方案是一般有一個(gè)冗余的發(fā)電和配電系統(tǒng)，有冗余的推進(jìn)變頻器，冗余的推進(jìn)電機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)支持船舶和海上建設(shè)作業(yè)船舶

不同類型的海上作業(yè)船國(guó)內(nèi)首艘全電力推進(jìn)耙吸挖泥船

中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院（MARIC）與長(zhǎng)江航道局再簽一單設(shè)計(jì)合同，將為其設(shè)計(jì)一型長(zhǎng)江下游12.5米深水航道維護(hù)疏浚6000方自航耙吸挖泥船。

該型6000方自航耙吸挖泥船主要用于長(zhǎng)江下游12.5米深水航道維護(hù)疏浚，兼顧長(zhǎng)江口及沿海區(qū)域航道的維護(hù)疏浚。該船設(shè)計(jì)采用球鼻艏、雙尾鰭線型、雙導(dǎo)管槳、全電力驅(qū)動(dòng)、雙耙、雙水下泵及艙內(nèi)泵。泥艙名義艙容為6000方、最大載泥量約為11600噸。采用國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用的全電力推進(jìn)方式。合同順利簽訂標(biāo)志著“長(zhǎng)江下游12.5米深水航道維護(hù)疏浚6000方耙吸挖泥船”項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造全面啟動(dòng)。該船計(jì)劃在2018年9月交付使用，屆時(shí)長(zhǎng)江航道治理將再添利器。

天鯤號(hào)是亞洲最大的重型自航絞吸船，由中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七○八研究所設(shè)計(jì)，上海振華重工集團(tuán)啟東公司建造的新一代重型自航絞吸挖泥船。“天鯤號(hào)”全船長(zhǎng)140米，寬27.8米，最大挖深35米，總裝機(jī)功率25843千瓦，設(shè)計(jì)每小時(shí)挖泥6000立方米，絞刀額定功率6600千瓦。2019年3月12日，亞洲最大的重型自航絞吸船“天鯤號(hào)”完成通關(guān)手續(xù)，從江蘇連云港開啟首航之旅，標(biāo)志著完全由我國(guó)自主研發(fā)、建造的疏浚重器“天鯤號(hào)”正式投產(chǎn)首航。

精確的機(jī)動(dòng)性及改善油耗，以及需要經(jīng)常移動(dòng)作業(yè)地點(diǎn)是電力推進(jìn)應(yīng)用在這些領(lǐng)域的典型標(biāo)準(zhǔn)。在船上裝有大功率的施工作業(yè)用電設(shè)備，電力可以很好地把施工用電和推進(jìn)用電結(jié)合利用，取得裝機(jī)功率較好的冗余配置和使用效果。

快艇休閑游艇

游艇市場(chǎng)是一個(gè)小的合適的電力推進(jìn)裝置應(yīng)用場(chǎng)所。舒適性和環(huán)境友好性是這類船舶的基本設(shè)計(jì)要求，電力推進(jìn)除高效率外還可以滿足低振動(dòng)和低噪音方面較高的要求，應(yīng)用比較普遍。在快艇這一小而專的應(yīng)用領(lǐng)域，電力推進(jìn)系統(tǒng)也得到了應(yīng)用。對(duì)于這類船舶來(lái)說(shuō)，舒適性和環(huán)境友好性是最重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，高效率、低振動(dòng)、低噪聲的電力推進(jìn)系統(tǒng)在這類船舶中日益普及。這類船舶的裝機(jī)推進(jìn)功率通常在500~2000kW這個(gè)范圍，該功率可隨船只規(guī)模的增大而提高。破冰船和冰區(qū)航行船

對(duì)于破冰船和冰區(qū)航行船來(lái)說(shuō)，由于其負(fù)荷隨時(shí)可能發(fā)生急劇變化，推進(jìn)系統(tǒng)必須具有非常好的動(dòng)力性能以免發(fā)生部件過(guò)載并出現(xiàn)意外跳閘現(xiàn)象。自從20世紀(jì)80年代開始，絕大部分新建破冰船和冰區(qū)航行船都采用了電力推進(jìn)系統(tǒng)。盡管破冰船通常不需要?jiǎng)恿Χㄎ幌到y(tǒng)，但其基本配置還是和大多數(shù)其他電力推進(jìn)船舶一樣，都配備冗余發(fā)電及配電系統(tǒng)。根據(jù)破冰能力大小的不同，這類船舶的裝機(jī)推進(jìn)功率一般在5~55MW范圍內(nèi)。由于北極地區(qū)開采石油的需要，對(duì)破冰船、冰區(qū)航行船舶、現(xiàn)場(chǎng)支持船舶、護(hù)航船及穿梭油輪的需求快速增長(zhǎng)。軍用艦艇盡管電力推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)軍用艦艇有著很大的吸引力，但目前真正采用純電力推進(jìn)系統(tǒng)的常規(guī)水上艦艇還非常少，更多項(xiàng)目尚處于計(jì)劃之中。在潛艇上，由柴油機(jī)發(fā)電和蓄電池儲(chǔ)能設(shè)備、燃料電池或核電站等提供動(dòng)力的電力推進(jìn)系統(tǒng)已得到應(yīng)用。航母

新型航母艦載機(jī)機(jī)庫(kù)總面積6480平方米，相當(dāng)于“無(wú)敵”級(jí)航空母艦機(jī)庫(kù)的3倍，裝機(jī)量大為增加。即便如此，該機(jī)庫(kù)最多也只能容納24架F-35B和10架“默林”EH-101HM1；剩下部分艦載機(jī)必須系留在露天甲板上。新航母不采用核動(dòng)力，主要是研制核反應(yīng)堆的成本太高，全壽命費(fèi)用也太高；而將采用新一代綜合全電力推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在艦上的布置相當(dāng)靈活；戰(zhàn)時(shí)即使部分艦體和設(shè)施遭到破壞，仍可持續(xù)作戰(zhàn)。與機(jī)械推進(jìn)相比，綜合全電力推進(jìn)系統(tǒng)還具有噪音低、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，而且便于維修和更換部件。英國(guó)“伊麗莎白女王”級(jí)航母就將采用常規(guī)動(dòng)力，但采用的是以新型燃?xì)廨啓C(jī)為基礎(chǔ)的聯(lián)合全電力推進(jìn)系統(tǒng)。驅(qū)逐艦

２００６年２月下水的英國(guó)最新的45型防空驅(qū)逐艦“勇敢”號(hào)(HMSDaring)戰(zhàn)艦，是英國(guó)海軍在建的6艘45型驅(qū)逐艦的第一艘，該級(jí)艦自服役后一直到21世紀(jì)中葉都將是英國(guó)海軍戰(zhàn)斗力最強(qiáng)的水面戰(zhàn)艦，它們?yōu)橛?guó)及其盟國(guó)提供空前的防空反導(dǎo)作戰(zhàn)能力。45型驅(qū)逐艦是世界上第一種采用全電力推進(jìn)系統(tǒng)的水面戰(zhàn)艦，它只用兩臺(tái)WR21燃?xì)廨啓C(jī)和兩臺(tái)柴油機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī)組，占用艦內(nèi)空間更小，動(dòng)能傳輸載體也由過(guò)去的機(jī)械軸改成了電纜，使艦艇內(nèi)部布局更加簡(jiǎn)潔。采用全電力推進(jìn)的艦艇在靜音效果方面具有極大優(yōu)勢(shì)，靜音能力是機(jī)械推進(jìn)艦艇所無(wú)法比擬的，這在反潛作戰(zhàn)時(shí)相當(dāng)重要。45型驅(qū)逐艦至少在四個(gè)方面勝過(guò)美國(guó)伯克級(jí)驅(qū)逐艦，而后者多年來(lái)一直有“驅(qū)逐艦之王”的美譽(yù)。

2018年報(bào)道：2013年前后，我國(guó)在多種型號(hào)的3000噸級(jí)海警船、海監(jiān)船上使用了綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)；2015年左右，這個(gè)噸位已經(jīng)擴(kuò)大到了4000噸級(jí)；但最新的央視報(bào)道稱，我國(guó)7000噸級(jí)的867號(hào)綜合搜潛救生船也使用了綜合推進(jìn)系統(tǒng)，“機(jī)動(dòng)性極強(qiáng)，可以自由的前進(jìn)、后退、橫向側(cè)移”——這真是一個(gè)驚喜。目前我們可知的是，近5000噸級(jí)的054B將采用電力推進(jìn)系統(tǒng)，052C/D也不過(guò)才6000-7000噸，顯然，很快，該技術(shù)的可使用的噸位將擴(kuò)大到萬(wàn)噸級(jí)別，也就是055這樣的級(jí)別。我們可以一起期待，055的后續(xù)改進(jìn)型能夠使用上這種推進(jìn)系統(tǒng)。

我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的055大型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦最大排水量接近13000噸，超過(guò)“阿里·伯克”級(jí)最新FlightⅢ型艦，比DDG-1000少那么1000多噸?？墒菗?jù)業(yè)內(nèi)人士透露，055型艦單艘造價(jià)不超過(guò)70億人民幣。就是說(shuō)，1艘DDG-1000的花費(fèi)可以買下約7艘055型驅(qū)逐艦了。而1艘055型的海上作戰(zhàn)能力，卻不是被戲稱為“淺水炮艦”的DDG-1000能比的?？茖W(xué)考察船

“實(shí)驗(yàn)1號(hào)”是目前我國(guó)最先進(jìn)的大型綜合科考船。它抗波浪性能優(yōu)異，在7、8級(jí)風(fēng)浪下能正常作業(yè)。它可以擺放多種大型科研設(shè)備；推進(jìn)系統(tǒng)采用電力，具有良好的低噪聲效果；采用國(guó)際最先進(jìn)的動(dòng)力定位技術(shù)，海上定點(diǎn)作業(yè)時(shí)，船體不會(huì)漂移。

地球勘察船，海洋地理探測(cè)船，漁業(yè)資源勘察船都對(duì)水下噪聲要求很嚴(yán)，通常要求是比其他應(yīng)用噪音水平低幾十分貝。

傳統(tǒng)應(yīng)用是用直流電機(jī)作推進(jìn)電機(jī)，主要是考慮到傳動(dòng)、電網(wǎng)濾波、振動(dòng)小及扭矩變化等因素。

使用現(xiàn)代變頻器及濾波技術(shù)后，交流電機(jī)也成為可以滿足如此高要求應(yīng)用方便的可用的選擇，在最近的船舶設(shè)計(jì)中被采用。

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