復合傳動型船舶恒頻軸帶發電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及船舶電站技術領域，具體地說是一種以船舶主機為動力源并可輸出恒定頻率和電壓的復合傳動型船舶恒頻軸帶發電裝置。
【背景技術】
[0002]通常船舶的動力系統和電力系統是兩個獨立的系統。動力系統是由船用主機、主軸、變速箱及推進螺旋槳等主要部件組成；電力系統通常是由數臺柴油發電機組組成船舶電站，為全船的電氣負載供電。船舶軸帶發電系統是由船舶主機驅動發電機的供電裝置，利用船舶航行時的剩余功率進行發電的一種發電形式。軸帶發電系統對于提高船舶的運行經濟性，減小碳排放等方面具有眾多好處，主要表現在:(I)船舶主機是采用重柴油作為主要燃料的動力裝置，重柴油的價格成本較低；而船上的獨立的柴油發電機采用的是輕柴油，輕柴油的價格比較高，成本大約是重柴油的一倍。船舶軸帶發電系統將發電機的驅動建立在船舶主機的動力裝置上，這樣就省去了用輕柴油發電的船用輔助發電機組，用重油代替輕油產生機械能來發電，可以很大程度上節省船舶航行的燃料成本。(2)船用主機的額定功率通常配置10~15%的后備功率，軸帶發電系統的額定功率一般為船舶主機的10%左右。在載重量較小、經濟巡航、低速航行等工況下，往往船用主機的實際功率較小，長期處于輕載運行，主機的效率很低，燃油經濟性差，造成能源浪費。軸帶發電系統載荷直接施加與船舶主機，可以充分利用主機后備功率，提高發動機經濟性。(3)軸帶發電系統的應用，可以減小或完全取消獨立柴油發電機組，因此還可以減小船舶維修和保養的費用，提高整船的可靠性。
[0003]由于以上船舶軸帶發電系統的顯著優勢，從20世紀50年代開始，大型船舶上已經逐漸配備船舶軸帶發電系統。特別是遠洋船舶、特種作業船舶及遠海漁船等，為了船舶的航行安全和便于作業，迫切需要配置該系統。軸帶發電系統的核心技術難點在于船舶行駛時主軸轉速的變化會對軸帶發電機的輸出頻率產生直接影響。在這種情況下，要獲得頻率恒定的交流電源，軸帶發電系統就必須具有轉速或頻率補償的能力。
[0004]隨著我國船舶工業的發展，中小噸位的各類船舶應用越來越廣泛，隨著船舶功能的擴展和乘員對舒適性要求的提高，船舶上的用電設備功率也越來越大，但是低成本、高性能的恒頻軸帶發電系統在中小噸位船舶上仍然沒有滿意的產品和解決方案。
【發明內容】
[0005]本實用新型針對現有技術中存在的缺點和不足，提出了一種解決了非穩頻直驅軸帶發電系統的低精度和使用限制問題，也省掉了高成本的AC-DC-AC逆變系統，能夠輸出恒定頻率和電壓的復合傳動型船舶恒頻軸帶發電裝置。
[0006]本實用新型可以通過以下措施達到:
[0007]—種復合傳動型船舶恒頻軸帶發電裝置，其特征在于包括斷軸取力機構、前端能量轉換機構、后端能量轉換機構、動力耦合器、以及發電機，其中所述斷軸取力機構用于從船舶主機輸出軸取出動力并將其分成兩部分，一部分采用機械傳動直接驅動動力耦合器的一個輸入端，另一部分則經過前端能量轉換機構和后端能量轉換機構經兩次能量變換后驅動動力親合器的另一個輸入端；動力親合器的輸出送入發電機。
[0008]本實用新型還設有控制器，控制器分別與前/后端能量轉換機構、發電機相連接，其中控制器采集前端能量轉換機構的工作狀態信息，并向其下達控制命令；發電機向控制器反饋其工作狀態信息。
[0009]本實用新型中所述前端能量轉換機構和后端能量轉換機構可以是發電機/電動機或液壓泵/馬達，可四象限運行或兩象限運行，用于將能量在機械能和液壓能或電能之間進行轉換，從而實現機械能在傳輸過程中的速度解耦。
[0010]本實用新型所述前端能量轉換機構與后端能量轉換機構之間還設有能量傳輸調節機構，所述的能量傳輸調節機構用于對傳輸的液壓能或電能進行調節并輸送，使動力耦合器可以獲得適當的輸入能量；控制器用于實時監測前/后端能量轉換機構、能量輸送調節機構、發電機的工作狀態，并同步輸出對應的控制信號控制前、后端能量轉換機構和能量輸送調節機構，實現發電機的恒頻恒壓電源輸出。
[0011]本實用新型與現有技術相比，同時采用機械傳動和液壓(或電氣)傳動兩種傳動方式從船舶主機中取出動力，復合后的動力用于驅動發電機，實現了與船舶主機與發電機轉速的解耦，使系統能夠輸出恒壓恒頻的電源。動力的直接機械傳動部分保證了系統的高效率，動力的液壓(或電氣)傳動部分實現了轉速的解耦和發電機的恒壓恒頻輸出，具有低成本、高效率等顯著的優點。
[0012]【附圖說明】:
[0013]附圖1是本實用新型的結構框圖。
[0014]附圖2是本實用新型采用液壓傳動和機械傳動復合時的實施方式示意圖。
[0015]附圖3是本實用新型采用電氣傳動和機械傳動復合時的實施方式示意圖。
[0016]附圖標記:船舶主發動機1、斷軸取力機構2、前端能量轉換機構3、后端能量轉換機構4、動力耦合器5、發電機6、控制器7、能量傳輸調節機構8、變量液壓泵馬達9、變量液壓泵馬達10、流量壓力調節單元11、船舶齒輪箱12、電動機13、電動機14、AC/AC控制器15、船舶螺旋槳16、原船用傳動箱17。
[0017]【具體實施方式】:
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0019]如附圖1所示，本實用新型直接以船舶主發動機I為動力源，在船舶主發動機I轉速不斷變化的情況下，實現恒頻發電，輸出恒壓恒頻電源，其中包括斷軸取力機構2、前端能量轉換機構3、后端能量轉換機構4、動力耦合器5以及發電機6，其中所述斷軸取力機構2用于從船舶主機I輸出軸取出動力并將其分成兩部分，一部分采用機械傳動直接驅動動力耦合器5的一個輸入端，另一部分則經過前端能量轉換機構3和后端能量轉換機構4經兩次能量變換后驅動動力耦合器5的另一個輸入端；動力耦合器5的輸出送入發電機6。
[0020]本實用新型還設有控制器7，控制器7分別與前端能量轉換機構3、后端能量轉換機構4、發電機6相連接，其中控制器7采集前/后