一種半潛船電力和推進系統(tǒng)以及包含該系統(tǒng)的半潛船的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種半潛船電力和推進系統(tǒng)以及包含該系統(tǒng)的半潛船，所述的一種半潛船電力和推進系統(tǒng)，包括用于推進半潛船的主發(fā)動機(11、21)、與所述主發(fā)動機相連的軸帶電機(14、24)、用于發(fā)電的輔助發(fā)動機(31、41)和與所述輔助發(fā)動機相連的主發(fā)電機(32、42)，所述電力和推進系統(tǒng)采用直流電網(wǎng)為船上負載供電。本實用新型還提供了一種使用前述電力和推進系統(tǒng)的半潛船。通過前述結(jié)構(gòu)，提高了運行效率且改善了燃料經(jīng)濟性。
【專利說明】
一種半潛船電力和推進系統(tǒng)以及包含該系統(tǒng)的半潛船
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及一種半潛船電力和推進系統(tǒng)，以及一種包含這種系統(tǒng)的半潛船。 【背景技術(shù)】
[0002]半潛式遠洋運輸船在現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展中越來越重要，其例如可以用于運輸大型海上石油鉆井平臺、大型艦船、潛艇、龍門吊、預制橋梁構(gòu)件等超長超重但又無法分割吊運的超大型設(shè)備。但是，隨著全球節(jié)能減排的要求進一步提高以及對船型經(jīng)濟性的要求，現(xiàn)有半潛船的運行效率和燃料消耗等越來越不能滿足要求，因此有必要開發(fā)一種運行效率更高、燃料經(jīng)濟性更好的半潛船電力和推進系統(tǒng)?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種既能提高運行效率且改善燃料經(jīng)濟性的半潛船電力和推進系統(tǒng)。
[0004]具體而言，本實用新型提供了一種半潛船電力和推進系統(tǒng)，其特征在于，包括用于推進半潛船的主發(fā)動機、與所述主發(fā)動機相連的軸帶電機、用于發(fā)電的輔助發(fā)動機和與所述輔助發(fā)動機相連的主發(fā)電機，所述電力和推進系統(tǒng)采用直流電網(wǎng)為船上負載供電，所述軸帶電機可以根據(jù)半潛船的狀況作為發(fā)電機或者電動機。當所述軸帶電機用作發(fā)電機時， 其被與其相連的主發(fā)動機驅(qū)動以產(chǎn)生電能；當所述軸帶電機用作電動機時，其用于推進所述半潛船。
[0005]在一種實施方式中，所述半潛船電力和推進系統(tǒng)還包括第一變流器，用于將所述軸帶電機連接到所述直流電網(wǎng)。
[0006]在一種實施方式中，正常航行時由主發(fā)動機帶動螺旋槳，軸帶電機工作在發(fā)電機狀態(tài)，向船上直流電網(wǎng)供電。
[0007]在一種實施方式中，所述半潛船電力和推進系統(tǒng)包括兩個或多個主發(fā)動機和對應的兩個或多個軸帶電機，在全部或部分主發(fā)動機不可用或不適用時，全部或部分軸帶電機進入電動機工作狀態(tài)，電網(wǎng)中的電力輸入軸帶電機使其作為推進設(shè)備，單獨或與主發(fā)動機共同作用，為船舶提供必要的推進力。
[0008]在一種實施方式中，所述半潛船電力和推進系統(tǒng)包括兩個或多個主發(fā)動機和對應的兩個或多個軸帶電機，當部分主發(fā)動機不可用或不適用時，與其相連的軸帶電機進入電動機工作狀態(tài)推進所述半潛船。所述軸帶電機使用的電能來自于船上的直流電網(wǎng)。電網(wǎng)中的電能則可能來自于由主發(fā)電機產(chǎn)生的電能，也可能來自于由作為發(fā)電機工作的軸帶電機產(chǎn)生的電能。
[0009]在一種實施方式中，正常運行的主發(fā)動機通過對應的軸帶電機進行發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過軸帶電機間的直聯(lián)直流母線直接驅(qū)動不可用或不適用主發(fā)動機側(cè)的軸帶電機進行輔助推進。通過與主電網(wǎng)隔斷運行，可以減小損耗和干擾。
[0010]在一種實施方式中，與所述主發(fā)動機相連的螺旋槳是可調(diào)螺旋槳。
[0011]本實用新型還提供了一種半潛船，其包含如上所述的半潛船電力和推進系統(tǒng)。
[0012]在一種實施方式中，所述主發(fā)動機以及對應的軸帶電機安裝于船尾，輔助發(fā)動機和對應的主發(fā)電機安裝于船首。
[0013]這種混合推進的方式，配合半潛運輸船的運行工況，能夠有效降低燃料消耗，提高運行效率。當軸帶電機電動運行時，可以提高船舶推進可靠性和推進能力，同時，在特殊情況下還可以實現(xiàn)主發(fā)動機電動啟動。直流電網(wǎng)亦可以節(jié)省燃料、降低排放、提高系統(tǒng)性能、 減少維護成本，同時也便于新能源接入?！靖綀D說明】
[0014]圖1示出了本實用新型一種半潛船電力和推進系統(tǒng)的示意圖；和
[0015]圖2示出了主發(fā)動機、變速箱、螺旋槳和軸帶電機的幾種連接方式?！揪唧w實施方式】
[0016]以下參考附圖，給出了本實用新型的可選實施方式的具體描述。
[0017]混合推進結(jié)合直流電網(wǎng)是半潛運輸船電力和推進系統(tǒng)的一種新的解決方案。
[0018]具體而言，如圖1所示，該系統(tǒng)包括了主發(fā)動機11和21(包括但不限于柴油機、天然氣發(fā)動機或者雙燃料機)、變速箱12和22、螺旋槳13和23(包括但不限于可調(diào)螺旋槳)、軸帶電機14和24(發(fā)電機/電動機)、變流器15和25、輔助發(fā)動機31和41、主發(fā)電機32和42以及變流器33和43。經(jīng)過變流器15和25以及變流器33和43生成的直流電用于供應船上的各種負載 10。一般情況下主發(fā)動機11和21以及對應的軸帶電機安裝于船尾，主發(fā)電機32和42則安裝于船首。由于半潛船首尾供配電跨度大，這種布局便于某些工況實現(xiàn)就近供電，從而減少傳輸損耗。[〇〇19]該系統(tǒng)的工作原理如下:它采用主發(fā)動機11和21作為主推進設(shè)備，軸帶電機14和 24作為輔助推進設(shè)備。正常航行時由發(fā)動機11和21分別經(jīng)由變速箱12和22帶動螺旋槳13和 23,軸帶電機14和24工作在發(fā)電機狀態(tài)，通過變流器33和43向船上直流電網(wǎng)供電。特殊情況下，如主發(fā)動機11和21不可用或在冰區(qū)等水域航行，則軸帶電機14和24進入電動機工作狀態(tài)，變流器15和25將電網(wǎng)中的電力輸入軸帶電機14和24使其作為推進設(shè)備，單獨或與主發(fā)動機11和21共同作用，為船舶提供必要的推進力。這種混合推進的方式，配合半潛運輸船的運行工況，能夠有效降低燃料消耗，提高運行效率。當軸帶電機電動運行時，可以提高船舶推進可靠性和推進能力，同時，在特殊情況下還可以實現(xiàn)主發(fā)動機電動啟動。
[0020]當一側(cè)的主發(fā)動機，例如主發(fā)動機11不可用時，該側(cè)可以使用軸帶電機14借助電網(wǎng)的電力進行驅(qū)動。這樣使得系統(tǒng)靈活性和可靠性更好。優(yōu)選地，正常運行的主發(fā)動機21可以通過軸帶電機24進行發(fā)電，并通過變流器25以及與軸帶電機14間的直聯(lián)直流母線50,驅(qū)動不可用側(cè)的軸帶電機14進行輔助推進，并可選擇與主電網(wǎng)隔斷運行，以減小損耗和干擾。
[0021]船上的電力負載10由主發(fā)電機32和42以及軸帶電機14和24供電。不同工況下，電能來自軸帶電機14和24、主發(fā)電機32和42或兩者并聯(lián)。通過使用軸帶電機，可以充分利用主發(fā)動機11和21可提供的多余能量，提高發(fā)動機效率。在所用總電量不變的情況下，可以減小輔助發(fā)動機31和41的功率或者減少其數(shù)量。由于輔助發(fā)動機31和41以及主發(fā)電機均安裝于船首，船首部的發(fā)電機臺數(shù)和容量大幅減少，從而居住和工作環(huán)境噪音大幅降低。
[0022]該系統(tǒng)采用了直流電網(wǎng)。與交流電網(wǎng)相比，直流電網(wǎng)可以節(jié)省燃料、降低排放、提高系統(tǒng)性能、減少維護成本、便于新能源接入，同時使軸帶電機與主發(fā)電機并網(wǎng)運行更加容易和可靠。此外，配合適當?shù)目刂撇呗院蛥f(xié)調(diào)保護，環(huán)形的直流配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要，運行在開環(huán)狀態(tài)或閉環(huán)狀態(tài)，優(yōu)化系統(tǒng)的供電可靠性和靈活性。由于采用直流電網(wǎng)、整流裝置和變速發(fā)電機，發(fā)電機可以根據(jù)負載情況工作于不同轉(zhuǎn)速。這不僅可以有效降低燃料消耗，還可以提高發(fā)電機運行效率，尤其在低負荷率情況下。
[0023]此外，螺旋槳13和23可以采用可調(diào)螺旋槳的結(jié)構(gòu)，從而可以在低推進負荷時，將更多的主發(fā)動機冗余功率用于發(fā)電。這不僅可以提高發(fā)動機的效率，還可以減少在網(wǎng)發(fā)電機的數(shù)量，節(jié)省燃料和維護成本。
[0024]針對一種母型船的油耗和維護成本分析表明，與現(xiàn)有典型方案相比，采用本設(shè)計可節(jié)省將近16%的油耗，并且顯著降低了維護成本。
[0025]應當理解，主發(fā)動機、變速箱、螺旋槳和軸帶電機的連接方式不限于圖中所示的方式，而是可以采取如圖2所示的各種方式。
[0026]以上所述的僅是本實用新型的原理和較佳的實施例，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
【主權(quán)項】
1.一種半潛船電力和推進系統(tǒng)，其特征在于，包括用于推進半潛船的主發(fā)動機(11、 21)、與所述主發(fā)動機相連的軸帶電機(14、24)、用于發(fā)電的輔助發(fā)動機(31、41)和與所述輔 助發(fā)動機相連的主發(fā)電機(32、42)，所述電力和推進系統(tǒng)采用直流電網(wǎng)為船上負載供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛船電力和推進系統(tǒng)，其特征在于，還包括第一變流器(15、 25)，用于將所述軸帶電機連接到所述直流電網(wǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的半潛船電力和推進系統(tǒng)，其特征在于，所述半潛 船電力和推進系統(tǒng)包括兩個或多個主發(fā)動機和對應的兩個或多個軸帶電機，所述兩個或多 個軸帶電機間設(shè)置有直聯(lián)直流母線。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半潛船電力和推進系統(tǒng)，其特征在于，與所述主發(fā)動機相連的 螺旋槳是可調(diào)螺旋槳。5.—種半潛船，其包含根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的半潛船電力和推進系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半潛船，其特征在于，所述主發(fā)動機以及對應的軸帶電機安裝 于船尾，輔助發(fā)動機和對應的主發(fā)電機安裝于船首。
【文檔編號】B63H21/20GK205589447SQ201620016961
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年1月8日
【發(fā)明人】李勇, 馮昊, 鄂飛
【申請人】Abb技術(shù)有限公司