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      2. 船舶電動機節(jié)能技術(shù)研究論文

        時間:2021-04-12 20:38:53 論文 我要投稿

        船舶電動機節(jié)能技術(shù)研究論文

          摘要:船舶運行所需能耗較大,基于節(jié)能降耗理念,需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上針對其電動機節(jié)能技術(shù)進行研究,做好運轉(zhuǎn)方法與運行參數(shù)控制,在不影響運行效率的前提下,降低船舶運行能耗。對電動機進行節(jié)能設(shè)計,一般可以從三個方面來進行,即提高電動機效率、應(yīng)用合適運轉(zhuǎn)計劃圖表以及最佳軸輸出功率等,在實際設(shè)計中應(yīng)基于船舶電動機運行特點來確定優(yōu)化方案,達到節(jié)能目的,文章對此進行了簡單分析。

        船舶電動機節(jié)能技術(shù)研究論文

          關(guān)鍵詞:船舶;電動機;節(jié)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(shè)備被應(yīng)用其中,想要完全實現(xiàn)節(jié)能降耗目的,還需要針對電動機運行能耗進行分析,采取有效措施來對其進行節(jié)能設(shè)計。

          1船舶電動機節(jié)能分析

          電動機為船舶主要直接用電負荷,提高其運行效率,是實現(xiàn)船舶電氣系統(tǒng)節(jié)能降耗的主要措施之一。就船舶運行特點來看,大部分輔機系統(tǒng)均處于連續(xù)運行狀態(tài),包括主軸滑油泵、冷卻水泵、空調(diào)壓縮機以及通風(fēng)機等,為維持各系統(tǒng)正常運行,電動機需要穩(wěn)定運行,通過對其運行效率的優(yōu)化,可以在持續(xù)運行時間內(nèi),節(jié)省大量電能。在實際航行中因為工況不斷發(fā)生變化,電網(wǎng)電壓也會不斷變動,使得各系統(tǒng)運行輸出功率大于額定功率,電動機效率急劇降低,造成更多電能損耗,F(xiàn)在對船舶電氣系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計,對促進行業(yè)的進一步發(fā)展具有重要意義,例如近年來迅速發(fā)展的永磁同步電動機,可以有效解決上述問題,電動機運行效率更高,在維持各項輔機系統(tǒng)運行的同時,減少電力損耗。

          2船舶電動機節(jié)能技術(shù)要點

          2.1電動機變速運轉(zhuǎn)

          2.1.1電動機作用

          船舶電動機主要用于驅(qū)動泵類以及風(fēng)機等轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的電動機;以及甲板機械類電動機的驅(qū)動,包括起錨機、系泊絞車等,且為了可以在低速狀態(tài)下發(fā)出轉(zhuǎn)矩,應(yīng)盡量選擇應(yīng)用變極式電動機;還可以用于驅(qū)動甲板機械類起重機械,以及電力推進裝置等轉(zhuǎn)速要求嚴格的電動機。

          2.1.2運轉(zhuǎn)方式選擇

         。1)變速運轉(zhuǎn)。為達到節(jié)能降耗效果,可以設(shè)計泵類與風(fēng)機等應(yīng)用變速運轉(zhuǎn)方法。船舶電氣系統(tǒng)內(nèi),使用泵類與風(fēng)機的設(shè)備數(shù)量較多,一般應(yīng)用交流異步電動機提供動力,電動機維持穩(wěn)定轉(zhuǎn)速持續(xù)運行,在負載發(fā)生變化,出現(xiàn)低負載或者過負載情況時,能夠?qū)︼L(fēng)門和閥進行調(diào)節(jié)滿足負載變化要求,但是會造成一定損失。為減少此損失降低電力損耗,便可以選擇減速運轉(zhuǎn)方式。根據(jù)被驅(qū)動機械運轉(zhuǎn)方式和設(shè)備為依據(jù)進行選擇,例如輔助鍋爐應(yīng)用鼓風(fēng)機,船舶航行與裝貨時,可以滿足風(fēng)量和風(fēng)壓大幅度變動要求,并且如果選擇而應(yīng)用二級控制方法,還可以應(yīng)用變極式電動機來提高節(jié)能效果。

         。2)機組控制。驅(qū)動甲板機械用電電動機變速運轉(zhuǎn)模式現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到船舶電氣系統(tǒng)建設(shè)中,選擇應(yīng)用變極式電動機,實現(xiàn)電動機-發(fā)電機控制方式。變極式電動機變速模式雖然運行成本低,但是并不適用于大容量電動機,且控制效果不佳,基于起重機種類差別,應(yīng)選擇應(yīng)用直流電動機來進行細微控制,提高控制效果。直流電動機正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下,將直流可變電壓作為電源,并配置電動機-發(fā)動機,實現(xiàn)系統(tǒng)正常運行。并且,現(xiàn)在已經(jīng)有大功率電子元件的應(yīng)用,可以更有效的實現(xiàn)從交流電源中產(chǎn)生直流可變電壓。

         。3)其他運轉(zhuǎn)。直流電機在船舶電氣系統(tǒng)中的.應(yīng)用,換向器在持續(xù)運行過程中,受電刷影響會降低線圈絕緣性,對電動機運行效率產(chǎn)生影響。而同步電動機的應(yīng)用,完全可以避免此問題,其可硅控整流器運轉(zhuǎn),并且具有有直流電機相同的控制效果。與電動機-發(fā)電機方式相比,可控硅發(fā)電機電動機組控制方式效率更高,在節(jié)能設(shè)計中具有更大優(yōu)勢。

          2.2高效率電動機選擇

          2.2.1電動機效率

          船舶電動機需要維持連續(xù)運轉(zhuǎn)狀態(tài),通過提高其運轉(zhuǎn)效率,便可達到節(jié)能效果,F(xiàn)在絕緣技術(shù)水平不斷提高,元件體積不斷縮小,旋轉(zhuǎn)機械也實現(xiàn)了小型化生產(chǎn),為減少電動機內(nèi)部損耗,就需要對電工材料特性進行綜合分析,保證所選鐵芯材料質(zhì)量優(yōu)良,同時在原有生產(chǎn)制作工藝上進行更新優(yōu)化,爭取提高各元件制作效率,滿足電動機節(jié)能優(yōu)化要求。

          2.2.2軸輸出功率

          對電動機進行節(jié)能設(shè)計,另一個要注意的問題就是負載選用電動機最佳額定功率的確定,一般電動機效率在額定功率75%~100%負載下運轉(zhuǎn)時最高,如果處于低負載狀態(tài)下運轉(zhuǎn),則會導(dǎo)致效率較低,產(chǎn)生較大損失。因此需要對軸輸出功率進行分析,選擇高效率電動機,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(zhuǎn)矩以及啟動轉(zhuǎn)矩等因素進行綜合分析,保證所選電動機效率可以滿足節(jié)能運行需求。

          3船舶異步電動機變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)

          對于船舶動力裝置來說,存在大量風(fēng)機、水泵類負載,基本上均選擇用鼠籠式異步電動機拖動,為達到節(jié)能效果,其電動機便可選擇應(yīng)用變頻調(diào)速、轉(zhuǎn)差離合器控制調(diào)速以及調(diào)壓調(diào)速等調(diào)速方式進行優(yōu)化。其中,變頻調(diào)速可以對同步轉(zhuǎn)速進行調(diào)整,更適于轉(zhuǎn)速降低時狀態(tài),在風(fēng)機、水泵系統(tǒng)中應(yīng)用具有良好效果。以某輪艙底水泵為例進行分析,其水泵型號為CB65,流量為68m3/h,壓力為0.223MPa,電動機型號為J02-61-2-H/D2,額定功率為18kW,額定轉(zhuǎn)速為2950r/min,額定電壓為380V。配備ACS800-01-0003直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器,不同流量調(diào)節(jié)方法效率曲線如圖1所示。其中水泵型號為CB68,流量為65m3/h,壓力為0.228MPa,電動機型號為J02-61-2-H/D2,額定功率為18kW,額定轉(zhuǎn)速為2950r/min。圖1不同流量調(diào)節(jié)方法效率曲線由圖可知,流量比小于80%時,應(yīng)用變頻調(diào)速方式進行流量控制,與其他調(diào)控方法相比,功率損失比最小,具有最好的節(jié)能效果。同時,基于流量調(diào)節(jié)時水泵會有揚程變化,還需要對不同實需流量和實需揚程下節(jié)電率數(shù)據(jù)進行綜合分析。其中,將節(jié)電率與系統(tǒng)內(nèi)裝設(shè)出口調(diào)節(jié)閥情況進行對比,實需流量百分比數(shù)據(jù)與實際計算流量和水泵標稱流量進行對比,實需揚程百分比數(shù)據(jù)將實際計算泵揚程與水泵標稱揚程進行對比,確定水泵流量與揚程均存在一定富余量時,節(jié)能效果更為明顯。

          4結(jié)束語

          船舶電氣系統(tǒng)需要長時間持續(xù)運行,整個航程運行產(chǎn)生的能耗巨大,為實現(xiàn)節(jié)能降耗設(shè)計,就需要重點做好電動機分析,選擇高效率電動機的同時,根據(jù)實際情況確定運轉(zhuǎn)控制方法,并應(yīng)用變頻調(diào)速手段,來達到節(jié)能降耗目的。

          參考文獻

          [1]陽世榮.船舶輔機節(jié)能控制與管理技術(shù)研究[J].中國造船,2012(S1):226-232.

          [2]陽世榮,王云鶴,吳團結(jié),等.船舶輔機電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)研究[J].電氣技術(shù),2010(08):182-184.

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