船舶电站及其自动化装置 课件 7 船舶轴带发电机装置

第七章船舶轴带发电机装置

船舶轴带发电机（ShaftGenerator，简称SG）系统简称轴发系统或轴机系统，是由主机（ME）驱动轴带发电机（SG），利用主机富裕功率发电馈送至船舶电网，以达到节能的目的。伴随着经济全球化的发展，海运已经成为最重要的运输方式之一。进入21世纪以后，石油价格不断上涨、化石燃料的枯竭和排放污染问题日益严重，节能减排的呼声日益高涨。在船舶营运费用中，燃料费用约占50～60%，为了降低营运成本，国际航运界对于船舶节能的要求越来越强烈，世界各大航运企业在新造船舶上力求使设备的选型、组合更加经济合理。

索引第一节概述

（1）船舶节能是船舶设计和营运中的一项重要内容。（2）利于能量综合利用。（3）减少润滑油消耗及副机维护保养费用。（4）使用交流轴带发电装置后，可以少设置柴油发电机组的台数，从而节约了柴油发电机购置费用，改善了机舱工作环境。索引1.轴带发电机的优点节能第二节轴带发电机分类及基本工作原理船用轴带发电装置就是由船舶主机通过变速装置直接驱动一台发电机发电，它有各种类型，根据船舶的种类、吨位、主机型式和主要动力装置的选用情况等选用何种类型的轴带发电装置。根据螺旋桨形式不同，轴带发电机可分为定距桨（FPP）和变距桨（CPP）轴带发电两种装置。（1）变螺距螺旋桨（CPP）船舶轴带发电装置变距桨轴带发电装置适用变距桨船舶。无论舶舶是机动航行还是正常航行，变距桨主机转速基本保持不变，轴带发电装置电压频率基本保持恒定，因此可以采用一般的船用交流发电机组，其工作原理及操作均比较简单，但是在轴带发电机和主轴之间需采用中间传动机构，以提高轴带发电机的转速，使发电机体积不致太大。在船舶航行中，主机转速恒定，轴带发电装置利用率近似为100%。由于主机与柴油机组的速度特性不一致，变距桨轴带发电装置不能与船舶柴油发电机组长时并联运行。（2）定螺距螺旋桨（FPP）船舶的轴带发电装置当主机驱动定距桨时，随着主机工况变化、转速变化，轴带发电机的转速随之变化，其电压和频率不能保持稳定。为使轴带发电机的频率稳定在允许的范围内，就必须配备自动调节装置。当前经常采用的是转速补偿装置和频率补偿装置。对于定距桨型轴带发电装置解决频率不同的方式，归纳起来主要有：旋转变流机组稳频型，行星齿轮传动型，液力传动型以及晶闸管（可控硅）整流—逆变器型。

2.2.2定距桨恒频轴带发电装置（FPP+CF+S/G）

随着电气控制技术的发展，大功率晶闸管变流技术被应用到船舶轴带发电装置中。这种轴带发电装置由轴带发电机和恒定频率装置CF组成，用于广泛使用的定螺距桨的船舶上。现在船舶中使用最广泛的就是定距桨恒频轴带发电装置。（2）可逆式晶闸管轴带发电－电动装置

可逆式晶闸管轴带发电－电动装置，如图7-5所示，它是用晶闸管变流器实现电气连接的一种较先进的轴带发电－电动装置。它利用主机废气加热锅炉，由废气透平发电机组T—G向电网供电。当负荷增加，T—G容量不够时，轴带发电机SG也同时向电网供电。当电力负荷减少，T-G有剩余功率时，SG作为电动机运行，吸收T—G部分功率，帮助驱动螺旋桨轴，以减少主机出力。

（1）轴带发电机系统起动程序当船舶离港进入正常航行工况后，主机转速达到要求时，可投入轴带发电机系统。按以下步骤进行：①接通控制系统的电源；②检查起动条件，当系统无故障报警和车钟在大于最小转速（＞75%额定转速）位时，允许起动调相机（发出允许起动信号）；索引第三节AEG型轴带发电机实例及运行原理3.1恒频控制原理。为了达到恒压目的，轴带发电机系统必须提供无功功率来平衡电网的无功负荷，该装置是采用一台动态性能好，具有大功率晶体管自动电压调整器的过激同步机来产生无功功率，它不仅提供了负载所需的无功功率，而且它提供逆变器及电抗器的无功功率。索引3.2恒压原理轴带同步发电机是一种他激式交流同步发电机，与普通同步发电机相反，它没有设置阻尼绕组，因而具有较大的暂态电抗，以致定子电枢绕组中几乎没有高次谐波电流，这样发电机的短路冲击电流小。而且一旦发生过流，直流主电路中SCR关断，不会造成整流器、逆变器的SCR（或二极管）损坏。索引3.4轴带发电机外部短路电流的提供4.1定距桨恒频晶闸管轴带发电装置运行操作1、轴带发电装置启动当船舶离港进入正常航行工况后，主机转速达到要求时，可投入轴带发电机系统。由于有源逆变器需要有交流电源才能工作，且同步补偿机由异步电动机拖动启动，所以轴带发电装置必须在电网有电的情况下才能启动。索引第四节轴带发电机运行操作和注意事项

索引轴带发电装置的启动流程图

索引4.2轴带发电机的同步操作

船舶在整个航行过程中必然会遇到移泊、紧急停车和紧急倒车等情况。这些均涉及轴带发电机和辅助柴油发电机带电转换和并联运行问题。

船舶在进出港口和靠离码头时一般都不使用轴带发电机，而是使用辅助柴油发电机。轴带发电机要与辅助柴油发电机长期并联运行，要求轴带发电机系统中的频率变换器的控制电路具有与调速器相同的特性，因此在选用轴带发电机组时，一般不考虑连续并联运行的要求。于是，船舶在航行中需临时停车，或在进出港时，必须考虑与辅助柴油发电机组进行带电转换，带电转换必须在主机额定转速的60%～110%的范围内方可进行。主机在紧急停车和