张抱月

摘 要：随着科技发展，电力推进逐步取代机械推进，在船舶动力中得到了广泛的应用。本文阐述了电力推进系统应用现状、概念及其重要组成部件，深入探讨了实际应用中电力推进的特点和不足，为电力推进技术的完善和更加广泛的应用提供了参考依据。

关键词：船舶 电力推进 应用 特点

1.船舶电力推进系统应用现状

伴随着社会经济的迅猛发展，科学技术水平不断突飞猛进，特别是在电子技术领域方面，伴随着大功率电子技术、集成电路、自动控制技术以及交流电动机调速技术的逐步成熟，使得电力推进船舶成为现实。早期直流电力推进系统具有调速系统简单、性能好的优点，但是由于电刷和机械换向器的存在，导致其体积及重量大、价格高、结构复杂、维护困难，并且受到使用场所和离心力和换向片之间的耐压的限制，直流电动机在功率和转速方面都存在着限制。近年来，随着科技的发展，特别是电子电力技术与永磁电机技术日趋成熟完善，电力推进方式也呈现多样化趋势，如具有电动机体积小、效率高等多重优点的交流永磁同步电力推进系统，得到了广发的推广应用。而PMW变频器带交流感应电动机驱动则具有转矩控制平滑、功率因素高的特点。交流电动机及其控制系统越来越广泛地应用于船舶电力推进系统，这些都归功于现代电力、电子技术在器件、电路及其控制技术方面，向着集成化、高频化、全控化、数字化方向的发展。

2.电力推进系统的概念及组成2.1电力推进系统的概念

船舶电力推进就是采用电动机驱动螺旋桨来推进船舶运行的一种推进方式。首先，由其他原动力提供能量给发电机，而后发电机又提供电能给电动机。其中电力推进又分为5类：独立电力推进，螺旋桨由推进电动机带动；联合电力推进，螺旋桨由电动机和柴油机联合推进；辅助电力推进，在航行时，主要工作机械不工作的情况下，主发电机供电给推进发动机；特殊电力推进，主机工作时带动螺旋桨和推进电动机，主机不工作时，由蓄电池供电；主动舵电力推进装置，在舵板内设潜水电动机，由电网供电后带动一小螺旋桨。

2.2电力推进系统组成

电力推进系统通常由电站和电站管理系统、配电系统、变压器、调速控制系统、推进电动机等组成。

2.2.1电站和电站管理系统

电站管理系统已逐渐摒弃柴油发电机组降速耦合方式，而采用同步运作方式，不但保证了船舶电网频率的稳定，同时也满足了高标准电源的要求。相互连接的计算机之间的数字同步和负荷控制器为电站管理系统的同步运作提供了实现的可能性。

2.2.2配电系统和变压器

低压交流电力系统在目前国内大多数船舶交流电网中占主导地位，但是随着经济的飞速发展，船舶用电量增加迅速，又根据电压等级的选择条件是将负荷电流及短路电流控制在各主要配电设备的额定值以内，低压交流电已经不能满足电力推进系统大功率的要求，主电力系统开始采用2.3KV、3.3KV、4.16KV、6.6KV的中压电力系统。为了保证中压电力系统的安全性，要在多处安装隔离开关和接地开关，最大程度地减少人员伤亡。

2.2.3调速控制系统

主推进电动机的调速控制系统作为船舶电力推进系统中不可或缺的重要组成部分，对整个系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。如果直流电动机在额定转速以下，可以通过改变中枢电压同时保持励磁电流恒定的方法实现恒转矩调速；而当其转速达到额定转速以上，要达到实现恒功率调速的目的，必须改变励磁电流。直流电动机的转速容易控制和调节，而交流电动机的控制和变速驱动依赖于变压变频技术。现代交流调速系统包括异步电动机调速系统和同步电动机调速系统两种，对于这两种调速系统，分别对应着不同的调速方法，对于同步电动机，可通过变频调速，对于异步电动机，除了改变电源频率，通过改变极对数也可以达到调速的目的。

2.2.4推进电动机

1）直流电动机，直流电动机由于具有逆转性能好，调整范围宽等众多优点而广泛应用于船舶电力推进系统，但直流电动机结构复杂，效率低等缺点限制了其只能在较小的船舶上使用。

2）交流电动机，交流电动机包括异步电动机和同步电动机两种，交流电动机相对于直流电动机结构简单、成本低、功率大。同步电动机和异步电动机各具其特点，由于同步电动机调速范围广，运行稳定等突出特点，使其在现代电力推进系统中得到了相对广泛的应用。

2.2.5永磁电动机

永磁电动机结构简单，体积小，重量轻，调速方便，比较适合于大功率低速推进，并且同时兼具其噪声低、效率高、维护性好的特点，但是生产成本较高。

3.电力推进的特点

1）系统效率高，相对于机械推进系统而言，电力推进系统的设计更加灵活多变，各个部件之间连接更加紧密，系统运行效率更高。

2）船舶噪声低，相对于机械推进系统，电力推进系统仅需要对从电动机到推进器部分进行精确布置，其他部件可以比较容易地灵活安装，电力驱动不存在机械连接，在降低噪声方面电力推进具备很大的优势。

3）操作灵活可靠，在满足动力源充足的条件下，综合电力系统只需较少的发动机，而且任何一个发电机组都可以根据需要使用，使得电力推进系统的维护更加方便，可用性更好。区别于以往的电站，现在推进器、船舶辅机及其他负载均有一套原动力装置供给能量，这种方式对于舰船速度的控制、航行效率的提高均有较大的改善作用。

4）船舶生命力强，机械推进系统的设备空间布置具有很大的独立性，导致整个系统很容易受到某一各部件的影响而不能正常工作，电力推进系统本身具备的灵活性和模块化能弥补机械推进系统这方面的弱点，能使各个部件相互连接交叉，使得整个系统更为安全稳定，同时也大幅度地提高了电力推进系统生命力。

5）增加可利用空间，电力推进系统省掉了齿轮和轴系，不再需要将原动机于螺旋桨进行连接，不但节省空间，而且可以根据动力的需要合理进行分配。

6）减少人工操作，相对于机械系统而言，船舶电力推动系统中的数字化和自动化控制，减少了相关人员的需求。

7）降低成本，电力推进系统可以较容易地根据需要获得不同的推进速度，从而提高燃料效率，节省成本。

4.电力推进的不足

1）电力推进装置本省成本高，尽管电力推进系统的运行费用较低，但相对于机械推进系统，采用电力推进成本较高。针对这一缺点，可以采用新技术，改善功率密度，也可以采用装置较少的系统结构。

2）能量损失，在实际应用中，相对于机械推进系统，由于电力推进系统在整个运作过程中要经历两次能量转化，不可避免地会损失一部分能量，导致系统中的总功率损失较多。

5.结语

文章通过探讨船舶中电力推进的组成部分及其各部件功能、电力推进特点以及在应用中的缺陷，了解到船舶电力推进系统的应用现状及发展前景。随着电力推进在船舶动力方面的应用的认识不断深化，以及电子电力、自动控制及相关技术的完善，都为电力推进技术在船舶动力中的应用奠定了基础。

参考文献：

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