淺談現(xiàn)代船舶電氣的應(yīng)用及發(fā)展前景

肖福多 尹麗莎 陳杰

摘 要：隨著我國(guó)對(duì)外貿(mào)易發(fā)展速度的不斷提升，運(yùn)輸行業(yè)得到了大力發(fā)展，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)地位也越來越高，當(dāng)然在這些發(fā)展中少了船舶電氣的作用，它可有效地保證船舶的正常航行，可以正常航行的關(guān)鍵性因素就在于電氣系統(tǒng)?？茖W(xué)的不斷進(jìn)步，促使很多新技術(shù)、工藝、設(shè)備都應(yīng)用在了船舶上面，使船舶電力系統(tǒng)和其他相關(guān)設(shè)備都有不同程度的應(yīng)用和發(fā)展。主要針對(duì)船舶電力系統(tǒng)、電氣設(shè)備、船舶電氣自動(dòng)化三個(gè)方面的應(yīng)用和發(fā)展情況作出詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：船舶電力系統(tǒng)；電氣設(shè)備；船舶自動(dòng)化

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是在電氣設(shè)備方面，由原來那種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大的設(shè)備轉(zhuǎn)換成現(xiàn)在的智能化、模塊化、集成化的高智能型設(shè)備。在電氣自動(dòng)化技術(shù)方面，智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化逐漸代替了原來傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的機(jī)電式控制方式。

一、電氣設(shè)備的發(fā)展及應(yīng)用

1.發(fā)展過程

船舶設(shè)備經(jīng)過不同時(shí)期的發(fā)展已經(jīng)逐漸走向機(jī)電一體化，其中也經(jīng)歷了從直流到交流的過程。電力驅(qū)動(dòng)在國(guó)際上不僅運(yùn)用在船舶的輔機(jī)設(shè)備上，還運(yùn)用到船舶的主動(dòng)力上，船舶完全實(shí)現(xiàn)電氣化也因?yàn)檫@種轉(zhuǎn)變而有了新的起點(diǎn)。

2.吊艙式電力推進(jìn)裝置

采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳推進(jìn)船舶運(yùn)行的方式是船舶電力推進(jìn)，這種方式已經(jīng)有了很長(zhǎng)時(shí)間的歷史，電動(dòng)機(jī)通過接收原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)從而使供電能源帶動(dòng)螺旋槳，使非機(jī)械傳動(dòng)有了能量。電力推進(jìn)的特點(diǎn)具有操作靈活、安全性好、機(jī)動(dòng)性好等特點(diǎn)。20世紀(jì)80年代以來，飛速發(fā)展的電力電子技術(shù)、交流調(diào)速技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)等都日益成熟，突破性地發(fā)展了船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)，尤其是在機(jī)動(dòng)性、可靠性、運(yùn)行效率和推進(jìn)功率等方面，且范圍也不斷擴(kuò)大，還運(yùn)用到特種工程船舶、游輪、油船等方面。其中應(yīng)用最為成功的莫過于吊艙式電力推進(jìn)器，而一些船舶電力推進(jìn)裝置的也是首選它。

（1）應(yīng)用

在民用船舶上，不同型號(hào)的吊艙式電力推進(jìn)器得到了廣泛的游泳，都是由ABB，ALSTOM，SIEMENS和STN ATLAS等幾大船用設(shè)備生產(chǎn)廠商所提供的。在新建的船舶中將近30%都在使用吊艙式電力推進(jìn)器。吊艙推進(jìn)系統(tǒng)的開創(chuàng)者是ABB公司在1990年研制的系統(tǒng)Azipo。Azipo的設(shè)計(jì)原理是一個(gè)具有變頻調(diào)速的交流馬達(dá)，裝入一個(gè)殼體內(nèi)，這個(gè)殼體帶是流行型的，里面配有固定螺距螺旋槳，在殼體的前端安置它的槳，在很低的狀態(tài)下它照樣可以運(yùn)行，想要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的話就要小于10%的額定轉(zhuǎn)速，可以像Z型推進(jìn)器一樣做360°回轉(zhuǎn)。想使螺旋槳達(dá)到最佳狀態(tài)需要各種流動(dòng)動(dòng)力，最大達(dá)到40MW是Azipod的單機(jī)功率的最大優(yōu)勢(shì)。而另外一種吊艙式電力推進(jìn)裝置是由德國(guó)Siemens公司和Schottel公司聯(lián)合開發(fā)的SSP，SSP配有兩個(gè)螺旋槳，裝在同一軸的兩端，轉(zhuǎn)向相同。這種推進(jìn)器適合用于所有海船。

（2）發(fā)展趨勢(shì)

吊艙式電力推進(jìn)裝置的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：首先在對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳方面。對(duì)于推進(jìn)器采用對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳是一種新的發(fā)展趨勢(shì)，不僅可以有效地減少槳葉漩渦造成的能量損耗，而且空泡性能也能有所提高，使推進(jìn)效率進(jìn)一步得到提升。對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳的運(yùn)用可以采用Kamewa和Cegelec公司聯(lián)合開發(fā)的產(chǎn)品。其次，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面。推進(jìn)電機(jī)、軸和槳的組成是目前吊艙式電力的推進(jìn)器，以后還可以將變壓器、變頻器和濾波器加進(jìn)來。再次，電力推進(jìn)系統(tǒng)的綜合能力。想要形成一個(gè)船舶綜合全電力推進(jìn)系統(tǒng)，就要把日常用電供電設(shè)備和吊艙式電力推進(jìn)裝置供電的發(fā)電融為一體，可使能量的利用率有所提高，增加系統(tǒng)的可靠性。

二、現(xiàn)代船舶電氣自動(dòng)化

1.自動(dòng)化的應(yīng)用

將程序控制分為小型的智能單位實(shí)施就地操縱是船舶自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)。比如，西門子公司的sI～0SIMA就是采用這樣的方式，它是具有開放式和監(jiān)測(cè)報(bào)警以及故障診斷于一體的系統(tǒng)，它可以監(jiān)測(cè)和控制無人機(jī)艙管理中所有重要的方面。在船舶自動(dòng)化的應(yīng)用方面具有十分有效的意義。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)船舶工作的電氣自動(dòng)化已有很大轉(zhuǎn)變，不管是在性能還是在技術(shù)水平上都有不同程度的提高，都為我國(guó)的船舶事業(yè)做出了不少的貢獻(xiàn)。

2.自動(dòng)化的發(fā)展

隨著通信技術(shù)的日益成熟，計(jì)算機(jī)技術(shù)在駕馭、機(jī)艙管理和裝貨等方面都得到了全面應(yīng)用，集機(jī)艙自動(dòng)化已經(jīng)是如今船舶自動(dòng)化的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，它是集中多種性能于一體的多功能綜合系統(tǒng)，該系統(tǒng)由若干工作分站和若干分控制系統(tǒng)組成，機(jī)艙控制室設(shè)置有一個(gè)工作母站，駕駛室設(shè)置另外一個(gè)。兩個(gè)工作母站相互獨(dú)立，不僅可以當(dāng)作備胎來使用還可單獨(dú)操作。根據(jù)船舶的種類和自動(dòng)化程度才能決定分控制系統(tǒng)的使用，如液位遙測(cè)、機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警、電站管理、冷藏集裝箱監(jiān)控等。采用高速傳輸技術(shù)組成綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)才能適用于所有工作母站和分控制系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)上還要建立工作分站，對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)控和操作，可最大化地提高船舶航行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

綜上所述，科學(xué)技術(shù)在不斷地推進(jìn)船舶事業(yè)在向前發(fā)展，不管在是推進(jìn)方法上，還是電力系統(tǒng)以及全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化方面上都有一定的變化。我國(guó)的造船界和航運(yùn)界應(yīng)該對(duì)此引起高度的重視，多向國(guó)外借鑒外展經(jīng)驗(yàn)來充實(shí)自己的能力，才可正確引導(dǎo)我國(guó)船舶業(yè)向前繼續(xù)發(fā)展。

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