1.3船舶电力推进的应用2课件讲解

船舶电力推进系统1.3船舶电力推进系统的应用1.3船舶电力推进系统的应用客轮---—豪华游轮和渡轮钻井船、生产船及穿梭油轮海洋工程支援船和海上施工船（铺管起重船）挖泥船和施工船快艇和休闲艇破冰船和冰区航行船军用舰艇科学考察船2024/7/15客船-游轮玛丽女王二号海洋光谱号客船，游轮和渡轮对船上舒适性要求很高，不能有大的振动和噪音。另外，考虑到乘客和船舶的安全，推进装置的可靠性和可用性要求很严。因此，电力推进很早就被评估满足以上要求并被投入应用。今天，游轮采用电力推进的案例名单有一大长串并在不断增加。因为电力推进在机动性和油耗方面有明显改善，推进效率可增加10%，新建船舶中很大一部分比例的船舶指定要采用电力推进系统，比例还在不断增加。对环境的关注也在不断增加，减排和防污染的要求，减少船锚泊时对珊瑚礁的损害等关注都在不断增加。因此，船舶必须能够独立通过DP控制侧推器和主推进器实现定位，这也增加了游轮市场中对电力推进和吊舱推进器的份额。

全电力推进客轮的优势渡轮

跨海渡轮两岸穿梭频繁，需要经常停靠码头，采用吊舱式推进系统所带来的良好机动性可显著降低客轮的燃油消耗。电力推进系统的推进功率随客轮大小而变化，小型渡轮电力推进系统的功率只有几兆瓦，而大型邮轮电力推进系统的功率则高达30~40MW。一般来说，客舱负荷通常要占用很大一部分总装机功率，对于大型邮轮来说，客舱负荷通常要占用10~15MW。二、钻井船、采油船及油轮

新发现的油气资源一般都位于难以开采的深海区域。为了确保这些油气田的开采利润，必须使用具有更高成本效益的新开采方法。当今动力定位或推进器辅助定位锚泊技术已使深海钻井和浮式采油成为可能。推进器辅助定位深海钻并采油技术已经在北海、加拿大海域以及一些环境恶劣区域得到应用。同时动力定位操纵的推进器通常也是船舶行驶操作和机动操作的主推进系统的一个组成部分（包括全部推进装置或部分推进装置）。钻井平台“海洋石油981”

是中国首次自主设计、建造的第六代3000米深水半潜式钻井平台，代表了当今世界海洋石油钻井平台技术的最高水平。该平台设计自重30670吨，长度为114米，宽度为79米，面积比一个标准足球场还大；从船底到钻井架顶高度为130米，相当于40多层的高楼；电缆总长度800多公里，相当于围绕北京四环路跑10圈。平台总造价近60亿元。这台钻井平台2015年进入“东南亚海域”，一共完成32口探井的勘钻，最深达1721米。2019年中国海洋石油集团（简称中海油）网站刊登的消息说，近日在南海东部水域完钻的油气井是中海油的钻井平台打出的第一口深海开发井。这口深水井位于南海东部水域，是一口大斜度定向井，井深4660米，垂直深度2529米。“海洋石油981”拥有多项自主创新设计，平台稳性和强度按照南海恶劣海况设计，能抵御200年一遇的台风；选用大马力推进器及DP3动力定位系统，在1500米水深内可使用锚泊定位，甲板最大可变载荷达9000吨。该平台可在中国南海、东南亚、西非等深水海域作业，设计使用寿命30年，平台的详细设计和建造均在国内进行，中国海油拥有其知识产权。2010年2月26日9时30分许,巨大的“海洋石油981”平台在10艘拖轮共同发力,开始从外高桥造船1号船坞缓缓移出;至11时30分许,平台顺利出坞并靠泊於外高桥造船码头5号泊位,开始后期建造工程。是我国首座自行设计建造的超深水半潜式钻井平台，具有勘探、钻井、完井与修井作业等多种功能，最大作业水深3000米，钻井深度可达10000米。深海铺管船

2008年，熔盛重工深水铺管起重船“海洋石油201”正式开工建设，2012年5月与“981”汇合。“海洋石油201”船长204.65米，型宽39.2米，型深14米，独特的双层甲板面积超过两个标准足球场面积；安装深水托管架后船长约280米，主起重机作业时从船底到主起重机顶高度达136.77米，相当于45层楼高；定员达380人，是中国海洋石油大型装备和设施中定员最多的；续航能力达12000海里，自持力达60天；船舶自重达34832吨，排水量达59101吨，甲板可变载荷达（储管能力）9000吨；航速12节，作业水深范围15―3000米，起重能力4000/3500吨（艉固定后背绳/全回转模式），铺管速度5公里/天。南海资源经初步估计，南海的石油地质储量大致在二百三十亿至三百亿吨，约占中国总资源量的三分之一，有“第二个波斯湾”之称。2008年南海有1100座油井，但南海深海没有一口是我们中国的。2014年南海有1380座油井。2014年5月9号，中国981钻井平台在南海开始钻第一口油井，标志中国走向了深海探油新时代。目前，我国公布开发的有14个油田和4个气田,年产石油、天然气约合1000万吨原油。FPSOFPSO(FloatingProductionStorageandOffloading),即浮式生产储油卸油装置穿梭油轮海上作业有许多种卸货方法，多数情况下，油轮都需要维持一个固定的位置（定位），要求抵御风浪流的影响，精度要求较高。因此，多数的油轮装备了DP系统。多数船舶装备了电力隧推或AZIMUTH推进器，有些主推进装置也采用柴油机电力推进系统。对于许多应用来说，无论是运输还是定位，都要有高度的推进能力冗余。解决方案是一般有一个冗余的发电和配电系统，有冗余的推进变频器，冗余的推进电机。现场支持船舶和海上建设作业船舶

不同类型的海上作业船国内首艘全电力推进耙吸挖泥船

中国船舶及海洋工程设计研究院（MARIC）与长江航道局再签一单设计合同，将为其设计一型长江下游12.5米深水航道维护疏浚6000方自航耙吸挖泥船。

该型6000方自航耙吸挖泥船主要用于长江下游12.5米深水航道维护疏浚，兼顾长江口及沿海区域航道的维护疏浚。该船设计采用球鼻艏、双尾鳍线型、双导管桨、全电力驱动、双耙、双水下泵及舱内泵。泥舱名义舱容为6000方、最大载泥量约为11600吨。采用国内首次应用的全电力推进方式。合同顺利签订标志着“长江下游12.5米深水航道维护疏浚6000方耙吸挖泥船”项目设计、建造全面启动。该船计划在2018年9月交付使用，届时长江航道治理将再添利器。

天鲲号是亚洲最大的重型自航绞吸船，由中国船舶工业集团公司第七○八研究所设计，上海振华重工集团启东公司建造的新一代重型自航绞吸挖泥船。“天鲲号”全船长140米，宽27.8米，最大挖深35米，总装机功率25843千瓦，设计每小时挖泥6000立方米，绞刀额定功率6600千瓦。2019年3月12日，亚洲最大的重型自航绞吸船“天鲲号”完成通关手续，从江苏连云港开启首航之旅，标志着完全由我国自主研发、建造的疏浚重器“天鲲号”正式投产首航。

精确的机动性及改善油耗，以及需要经常移动作业地点是电力推进应用在这些领域的典型标准。在船上装有大功率的施工作业用电设备，电力可以很好地把施工用电和推进用电结合利用，取得装机功率较好的冗余配置和使用效果。

快艇休闲游艇

游艇市场是一个小的合适的电力推进装置应用场所。舒适性和环境友好性是这类船舶的基本设计要求，电力推进除高效率外还可以满足低振动和低噪音方面较高的要求，应用比较普遍。在快艇这一小而专的应用领域，电力推进系统也得到了应用。对于这类船舶来说，舒适性和环境友好性是最重要的设计准则，高效率、低振动、低噪声的电力推进系统在这类船舶中日益普及。这类船舶的装机推进功率通常在500~2000kW这个范围，该功率可随船只规模的增大而提高。破冰船和冰区航行船

对于破冰船和冰区航行船来说，由于其负荷随时可能发生急剧变化，推进系统必须具有非常好的动力性能以免发生部件过载并出现意外跳闸现象。自从20世纪80年代开始，绝大部分新建破冰船和冰区航行船都采用了电力推进系统。尽管破冰船通常不需要动力定位系统，但其基本配置还是和大多数其他电力推进船舶一样，都配备冗余发电及配电系统。根据破冰能力大小的不同，这类船舶的装机推进功率一般在5~55MW范围内。由于北极地区开采石油的需要，对破冰船、冰区航行船舶、现场支持船舶、护航船及穿梭油轮的需求快速增长。军用舰艇尽管电力推进系统对军用舰艇有着很大的吸引力，但目前真正采用纯电力推进系统的常规水上舰艇还非常少，更多项目尚处于计划之中。在潜艇上，由柴油机发电和蓄电池储能设备、燃料电池或核电站等提供动力的电力推进系统已得到应用。航母

新型航母舰载机机库总面积6480平方米，相当于“无敌”级航空母舰机库的3倍，装机量大为增加。即便如此，该机库最多也只能容纳24架F-35B和10架“默林”EH-101HM1；剩下部分舰载机必须系留在露天甲板上。新航母不采用核动力，主要是研制核反应堆的成本太高，全寿命费用也太高；而将采用新一代综合全电力推进系统，该系统在舰上的布置相当灵活；战时即使部分舰体和设施遭到破坏，仍可持续作战。与机械推进相比，综合全电力推进系统还具有噪音低、系统经济性好等特点，而且便于维修和更换部件。英国“伊丽莎白女王”级航母就将采用常规动力，但采用的是以新型燃气轮机为基础的联合全电力推进系统。驱逐舰

２００６年２月下水的英国最新的45型防空驱逐舰“勇敢”号(HMSDaring)战舰，是英国海军在建的6艘45型驱逐舰的第一艘，该级舰自服役后一直到21世纪中叶都将是英国海军战斗力最强的水面战舰，它们为英国及其盟国提供空前的防空反导作战能力。45型驱逐舰是世界上第一种采用全电力推进系统的水面战舰，它只用两台WR21燃气轮机和两台柴油机充当发电机组，占用舰内空间更小，动能传输载体也由过去的机械轴改成了电缆，使舰艇内部布局更加简洁。采用全电力推进的舰艇在静音效果方面具有极大优势，静音能力是机械推进舰艇所无法比拟的，这在反潜作战时相当重要。45型驱逐舰至少在四个方面胜过美国伯克级驱逐舰，而后者多年来一直有“驱逐舰之王”的美誉。

2018年报道：2013年前后，我国在多种型号的3000吨级海警船、海监船上使用了综合电力推进系统；2015年左右，这个吨位已经扩大到了4000吨级；但最新的央视报道称，我国7000吨级的867号综合搜潜救生船也使用了综合推进系统，“机动性极强，可以自由的前进、后退、横向侧移”——这真是一个惊喜。目前我们可知的是，近5000吨级的054B将采用电力推进系统，052C/D也不过才6000-7000吨，显然，很快，该技术的可使用的吨位将扩大到万吨级别，也就是055这样的级别。我们可以一起期待，055的后续改进型能够使用上这种推进系统。

我国自主设计建造的055大型导弹驱逐舰最大排水量接近13000吨，超过“阿里·伯克”级最新FlightⅢ型舰，比DDG-1000少那么1000多吨。可是据业内人士透露，055型舰单艘造价不超过70亿人民币。就是说，1艘DDG-1000的花费可以买下约7艘055型驱逐舰了。而1艘055型的海上作战能力，却不是被戏称为“浅水炮舰”的DDG-1000能比的。科学考察船

“实验1号”是目前我国最先进的大型综合科考船。它抗波浪性能优异，在7、8级风浪下能正常作业。它可以摆放多种大型科研设备；推进系统采用电力，具有良好的低噪声效果；采用国际最先进的动力定位技术，海上定点作业时，船体不会漂移。

地球勘察船，海洋地理探测船，渔业资源勘察船都对水下噪声要求很严，通常要求是比其他应用噪音水平低几十分贝。

传统应用是用直流电机作推进电机，主要是考虑到传动、电网滤波、振动小及扭矩变化等因素。

使用现代变频器及滤波技术后，交流电机也成为可以满足如此高要求应用方便的可用的选择，在最近的船舶设计中被采用。

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