一種半潛船電力和推進系統以及包含該系統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以及包含該系統的半潛船，所述的一種半潛船電力和推進系統，包括用于推進半潛船的主發動機(11、21)、與所述主發動機相連的軸帶電機(14、24)、用于發電的輔助發動機(31、41)和與所述輔助發動機相連的主發電機(32、42)，所述電力和推進系統采用直流電網為船上負載供電。本實用新型還提供了一種使用前述電力和推進系統的半潛船。通過前述結構，提高了運行效率且改善了燃料經濟性。
【專利說明】
一種半潛船電力和推進系統以及包含該系統的半潛船
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種半潛船電力和推進系統，以及一種包含這種系統的半潛船。 【背景技術】
[0002]半潛式遠洋運輸船在現代經濟發展中越來越重要，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、預制橋梁構件等超長超重但又無法分割吊運的超大型設備。但是，隨著全球節能減排的要求進一步提高以及對船型經濟性的要求，現有半潛船的運行效率和燃料消耗等越來越不能滿足要求，因此有必要開發一種運行效率更高、燃料經濟性更好的半潛船電力和推進系統。【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術中的缺陷，提供一種既能提高運行效率且改善燃料經濟性的半潛船電力和推進系統。
[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，其特征在于，包括用于推進半潛船的主發動機、與所述主發動機相連的軸帶電機、用于發電的輔助發動機和與所述輔助發動機相連的主發電機，所述電力和推進系統采用直流電網為船上負載供電，所述軸帶電機可以根據半潛船的狀況作為發電機或者電動機。當所述軸帶電機用作發電機時， 其被與其相連的主發動機驅動以產生電能；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。
[0006]在一種實施方式中，正常航行時由主發動機帶動螺旋槳，軸帶電機工作在發電機狀態，向船上直流電網供電。
[0007]在一種實施方式中，所述半潛船電力和推進系統包括兩個或多個主發動機和對應的兩個或多個軸帶電機，在全部或部分主發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，電網中的電力輸入軸帶電機使其作為推進設備，單獨或與主發動機共同作用，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包括兩個或多個主發動機和對應的兩個或多個軸帶電機，當部分主發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。電網中的電能則可能來自于由主發電機產生的電能，也可能來自于由作為發電機工作的軸帶電機產生的電能。
[0009]在一種實施方式中，正常運行的主發動機通過對應的軸帶電機進行發電，產生的電能通過軸帶電機間的直聯直流母線直接驅動不可用或不適用主發動機側的軸帶電機進行輔助推進。通過與主電網隔斷運行，可以減小損耗和干擾。
[0010]在一種實施方式中，與所述主發動機相連的螺旋槳是可調螺旋槳。
[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。
[0012]在一種實施方式中，所述主發動機以及對應的軸帶電機安裝于船尾，輔助發動機和對應的主發電機安裝于船首。
[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主發動機電動啟動。直流電網亦可以節省燃料、降低排放、提高系統性能、 減少維護成本，同時也便于新能源接入。【附圖說明】
[0014]圖1示出了本實用新型一種半潛船電力和推進系統的示意圖；和
[0015]圖2示出了主發動機、變速箱、螺旋槳和軸帶電機的幾種連接方式。【具體實施方式】
[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]混合推進結合直流電網是半潛運輸船電力和推進系統的一種新的解決方案。
[0018]具體而言，如圖1所示，該系統包括了主發動機11和21(包括但不限于柴油機、天然氣發動機或者雙燃料機)、變速箱12和22、螺旋槳13和23(包括但不限于可調螺旋槳)、軸帶電機14和24(發電機/電動機)、變流器15和25、輔助發動機31和41、主發電機32和42以及變流器33和43。經過變流器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。一般情況下主發動機11和21以及對應的軸帶電機安裝于船尾，主發電機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就近供電，從而減少傳輸損耗。[〇〇19]該系統的工作原理如下:它采用主發動機11和21作為主推進設備，軸帶電機14和 24作為輔助推進設備。正常航行時由發動機11和21分別經由變速箱12和22帶動螺旋槳13和 23,軸帶電機14和24工作在發電機狀態，通過變流器33和43向船上直流電網供電。特殊情況下，如主發動機11和21不可用或在冰區等水域航行，則軸帶電機14和24進入電動機工作狀態，變流器15和25將電網中的電力輸入軸帶電機14和24使其作為推進設備，單獨或與主發動機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主發動機電動啟動。
[0020]當一側的主發動機，例如主發動機11不可用時，該側可以使用軸帶電機14借助電網的電力進行驅動。這樣使得系統靈活性和可靠性更好。優選地，正常運行的主發動機21可以通過軸帶電機24進行發電，并通過變流器25以及與軸帶電機14間的直聯直流母線50,驅動不可用側的軸帶電機14進行輔助推進，并可選擇與主電網隔斷運行，以減小損耗和干擾。
[0021]船上的電力負載10由主發電機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、主發電機32和42或兩者并聯。通過使用軸帶電機，可以充分利用主發動機11和21可提供的多余能量，提高發動機效率。在所用總電量不變的情況下，可以減小輔助發動機31和41的功率或者減少其數量。由于輔助發動機31和41以及主發電機均安裝于船首，船首部的發電機臺數和容量大幅減少，從而居住和工作環境噪音大幅降低。
[0022]該系統采用了直流電網。與交流電網相比，直流電網可以節省燃料、降低排放、提高系統性能、減少維護成本、便于新能源接入，同時使軸帶電機與主發電機并網運行更加容易和可靠。此外，配合適當的控制策略和協調保護，環形的直流配電網絡結構可以根據需要，運行在開環狀態或閉環狀態，優化系統的供電可靠性和靈活性。由于采用直流電網、整流裝置和變速發電機，發電機可以根據負載情況工作于不同轉速。這不僅可以有效降低燃料消耗，還可以提高發電機運行效率，尤其在低負荷率情況下。
[0023]此外，螺旋槳13和23可以采用可調螺旋槳的結構，從而可以在低推進負荷時，將更多的主發動機冗余功率用于發電。這不僅可以提高發動機的效率，還可以減少在網發電機的數量，節省燃料和維護成本。
[0024]針對一種母型船的油耗和維護成本分析表明，與現有典型方案相比，采用本設計可節省將近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，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，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利要求為準。
【主權項】
1.一種半潛船電力和推進系統，其特征在于，包括用于推進半潛船的主發動機(11、 21)、與所述主發動機相連的軸帶電機(14、24)、用于發電的輔助發動機(31、41)和與所述輔 助發動機相連的主發電機(32、42)，所述電力和推進系統采用直流電網為船上負載供電。2.根據權利要求1所述的半潛船電力和推進系統，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。3.根據權利要求1至2中任一項所述的半潛船電力和推進系統，其特征在于，所述半潛 船電力和推進系統包括兩個或多個主發動機和對應的兩個或多個軸帶電機，所述兩個或多 個軸帶電機間設置有直聯直流母線。4.根據權利要求3所述的半潛船電力和推進系統，其特征在于，與所述主發動機相連的 螺旋槳是可調螺旋槳。5.—種半潛船，其包含根據上述權利要求任一項所述的半潛船電力和推進系統。6.根據權利要求5所述的半潛船，其特征在于，所述主發動機以及對應的軸帶電機安裝 于船尾，輔助發動機和對應的主發電機安裝于船首。
【文檔編號】B63H21/20GK205589447SQ201620016961
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年1月8日
【發明人】李勇, 馮昊, 鄂飛
【申請人】Abb技術有限公司