船舶電動(dòng)機節能技術(shù)研究論文
摘要：船舶運行所需能耗較大，基于節能降耗理念，需要在現有基礎上針對其電動(dòng)機節能技術(shù)進(jìn)行研究，做好運轉方法與運行參數控制，在不影響運行效率的前提下，降低船舶運行能耗。對電動(dòng)機進(jìn)行節能設計，一般可以從三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行，即提高電動(dòng)機效率、應用合適運轉計劃圖表以及最佳軸輸出功率等，在實(shí)際設計中應基于船舶電動(dòng)機運行特點(diǎn)來(lái)確定優(yōu)化方案，達到節能目的，文章對此進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。
關(guān)鍵詞：船舶；電動(dòng)機；節能降耗
船舶運行成本較高，運行能耗大，雖然有更多新型技術(shù)與設備被應用其中，想要完全實(shí)現節能降耗目的，還需要針對電動(dòng)機運行能耗進(jìn)行分析，采取有效措施來(lái)對其進(jìn)行節能設計。
1船舶電動(dòng)機節能分析
電動(dòng)機為船舶主要直接用電負荷，提高其運行效率，是實(shí)現船舶電氣系統節能降耗的主要措施之一。就船舶運行特點(diǎn)來(lái)看，大部分輔機系統均處于連續運行狀態(tài)，包括主軸滑油泵、冷卻水泵、空調壓縮機以及通風(fēng)機等，為維持各系統正常運行，電動(dòng)機需要穩定運行，通過(guò)對其運行效率的優(yōu)化，可以在持續運行時(shí)間內，節省大量電能。在實(shí)際航行中因為工況不斷發(fā)生變化，電網(wǎng)電壓也會(huì )不斷變動(dòng)，使得各系統運行輸出功率大于額定功率，電動(dòng)機效率急劇降低，造成更多電能損耗�，F在對船舶電氣系統進(jìn)行節能設計，對促進(jìn)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義，例如近年來(lái)迅速發(fā)展的永磁同步電動(dòng)機，可以有效解決上述問(wèn)題，電動(dòng)機運行效率更高，在維持各項輔機系統運行的同時(shí)，減少電力損耗。
2船舶電動(dòng)機節能技術(shù)要點(diǎn)
2.1電動(dòng)機變速運轉
2.1.1電動(dòng)機作用
船舶電動(dòng)機主要用于驅動(dòng)泵類(lèi)以及風(fēng)機等轉速穩定的電動(dòng)機；以及甲板機械類(lèi)電動(dòng)機的驅動(dòng)，包括起錨機、系泊絞車(chē)等，且為了可以在低速狀態(tài)下發(fā)出轉矩，應盡量選擇應用變極式電動(dòng)機；還可以用于驅動(dòng)甲板機械類(lèi)起重機械，以及電力推進(jìn)裝置等轉速要求嚴格的電動(dòng)機。
2.1.2運轉方式選擇
�。�1）變速運轉。為達到節能降耗效果，可以設計泵類(lèi)與風(fēng)機等應用變速運轉方法。船舶電氣系統內，使用泵類(lèi)與風(fēng)機的設備數量較多，一般應用交流異步電動(dòng)機提供動(dòng)力，電動(dòng)機維持穩定轉速持續運行，在負載發(fā)生變化，出現低負載或者過(guò)負載情況時(shí)，能夠對風(fēng)門(mén)和閥進(jìn)行調節滿(mǎn)足負載變化要求，但是會(huì )造成一定損失。為減少此損失降低電力損耗，便可以選擇減速運轉方式。根據被驅動(dòng)機械運轉方式和設備為依據進(jìn)行選擇，例如輔助鍋爐應用鼓風(fēng)機，船舶航行與裝貨時(shí)，可以滿(mǎn)足風(fēng)量和風(fēng)壓大幅度變動(dòng)要求，并且如果選擇而應用二級控制方法，還可以應用變極式電動(dòng)機來(lái)提高節能效果。
�。�2）機組控制。驅動(dòng)甲板機械用電電動(dòng)機變速運轉模式現在已經(jīng)被廣泛的應用到船舶電氣系統建設中，選擇應用變極式電動(dòng)機，實(shí)現電動(dòng)機-發(fā)電機控制方式。變極式電動(dòng)機變速模式雖然運行成本低，但是并不適用于大容量電動(dòng)機，且控制效果不佳，基于起重機種類(lèi)差別，應選擇應用直流電動(dòng)機來(lái)進(jìn)行細微控制，提高控制效果。直流電動(dòng)機正常運轉狀態(tài)下，將直流可變電壓作為電源，并配置電動(dòng)機-發(fā)動(dòng)機，實(shí)現系統正常運行。并且，現在已經(jīng)有大功率電子元件的應用，可以更有效的實(shí)現從交流電源中產(chǎn)生直流可變電壓。
�。�3）其他運轉。直流電機在船舶電氣系統中的.應用，換向器在持續運行過(guò)程中，受電刷影響會(huì )降低線(xiàn)圈絕緣性，對電動(dòng)機運行效率產(chǎn)生影響。而同步電動(dòng)機的應用，完全可以避免此問(wèn)題，其可硅控整流器運轉，并且具有有直流電機相同的控制效果。與電動(dòng)機-發(fā)電機方式相比，可控硅發(fā)電機電動(dòng)機組控制方式效率更高，在節能設計中具有更大優(yōu)勢。
2.2高效率電動(dòng)機選擇
2.2.1電動(dòng)機效率
船舶電動(dòng)機需要維持連續運轉狀態(tài)，通過(guò)提高其運轉效率，便可達到節能效果�，F在絕緣技術(shù)水平不斷提高，元件體積不斷縮小，旋轉機械也實(shí)現了小型化生產(chǎn)，為減少電動(dòng)機內部損耗，就需要對電工材料特性進(jìn)行綜合分析，保證所選鐵芯材料質(zhì)量?jì)?yōu)良，同時(shí)在原有生產(chǎn)制作工藝上進(jìn)行更新優(yōu)化，爭取提高各元件制作效率，滿(mǎn)足電動(dòng)機節能優(yōu)化要求。
2.2.2軸輸出功率
對電動(dòng)機進(jìn)行節能設計，另一個(gè)要注意的問(wèn)題就是負載選用電動(dòng)機最佳額定功率的確定，一般電動(dòng)機效率在額定功率75%~100%負載下運轉時(shí)最高，如果處于低負載狀態(tài)下運轉，則會(huì )導致效率較低，產(chǎn)生較大損失。因此需要對軸輸出功率進(jìn)行分析，選擇高效率電動(dòng)機，保證其即便是處于低負載狀態(tài)下，也可以保證較高的效率�；谪撦d容量、最大轉矩以及啟動(dòng)轉矩等因素進(jìn)行綜合分析，保證所選電動(dòng)機效率可以滿(mǎn)足節能運行需求。
3船舶異步電動(dòng)機變頻調速節能技術(shù)
對于船舶動(dòng)力裝置來(lái)說(shuō)，存在大量風(fēng)機、水泵類(lèi)負載，基本上均選擇用鼠籠式異步電動(dòng)機拖動(dòng)，為達到節能效果，其電動(dòng)機便可選擇應用變頻調速、轉差離合器控制調速以及調壓調速等調速方式進(jìn)行優(yōu)化。其中，變頻調速可以對同步轉速進(jìn)行調整，更適于轉速降低時(shí)狀態(tài)，在風(fēng)機、水泵系統中應用具有良好效果。以某輪艙底水泵為例進(jìn)行分析，其水泵型號為CB65，流量為68m3/h，壓力為0.223MPa，電動(dòng)機型號為J02-61-2-H/D2，額定功率為18kW，額定轉速為2950r/min，額定電壓為380V。配備ACS800-01-0003直接轉矩控制變頻器，不同流量調節方法效率曲線(xiàn)如圖1所示。其中水泵型號為CB68，流量為65m3/h，壓力為0.228MPa，電動(dòng)機型號為J02-61-2-H/D2，額定功率為18kW，額定轉速為2950r/min。圖1不同流量調節方法效率曲線(xiàn)由圖可知，流量比小于80%時(shí)，應用變頻調速方式進(jìn)行流量控制，與其他調控方法相比，功率損失比最小，具有最好的節能效果。同時(shí)，基于流量調節時(shí)水泵會(huì )有揚程變化，還需要對不同實(shí)需流量和實(shí)需揚程下節電率數據進(jìn)行綜合分析。其中，將節電率與系統內裝設出口調節閥情況進(jìn)行對比，實(shí)需流量百分比數據與實(shí)際計算流量和水泵標稱(chēng)流量進(jìn)行對比，實(shí)需揚程百分比數據將實(shí)際計算泵揚程與水泵標稱(chēng)揚程進(jìn)行對比，確定水泵流量與揚程均存在一定富余量時(shí)，節能效果更為明顯。
4結束語(yǔ)
船舶電氣系統需要長(cháng)時(shí)間持續運行，整個(gè)航程運行產(chǎn)生的能耗巨大，為實(shí)現節能降耗設計，就需要重點(diǎn)做好電動(dòng)機分析，選擇高效率電動(dòng)機的同時(shí)，根據實(shí)際情況確定運轉控制方法，并應用變頻調速手段，來(lái)達到節能降耗目的。
參考文獻
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[2]陽(yáng)世榮，王云鶴，吳團結，等.船舶輔機電氣設備節能技術(shù)研究[J].電氣技術(shù)，2010（08）：182-184.
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