船舶轴带发电机

1、第12章第6节轴带发电机系统,1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性； 2、轴带发电机系统的组成原理； 3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项； 4、轴带发电机的几种主要工作模式。 轴带发电机可节能、提高经济效率节能：利用主机的功率储备；经济效率：减少燃油成本。,浙江国际海运职业技术学院,主讲：陈建良,船舶电气设备与系统,1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性,组成：主机直接（或通过变速机构）带动轴带发电机SC发电。可充分利用主机的“储备余量”（一般主机额定功率+余量=主机可长期运行功率）。 特点： 优点： 1.有效利用主机能源，经济高效； 2.利于能量综合利用，（排气余热等）

2、； 2.节约费用，节省空间，改善机舱环境； 3.减少滑油消耗，减少维修保养费用。 缺点： 1.只能定速航行时工作； 2.控制较复杂； 3.初投资大。,船舶电气设备与系统, 船舶轴带发电机主要类型 主要类型 ： 1.直流轴带机；2.交流轴带机。 说明： 1.虽然直流轴带机电压稳定，转速的影响相对较小。但由于直流电机维护工作量大，目前在船上的应用非常有限。因此，直流轴带发电机较少用。若将直流电逆变成交流电，则逆变麻烦。 2.交流轴带机为了使频率减小主机转速变化的影响，其控制较复杂。 有定（FPP）、变距浆(CPP)2种。,1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性,船舶电气设备与系统,变螺距螺旋

3、桨船舶的轴带发电机,变距桨系统特点：转速不变，改变螺距可改变螺旋桨推力大小和方向。 控制： 需要两方面的控制 1.主机油门控制； 2.螺旋桨螺距控制。 而且要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转速恒定）。 存在的问题 ： 1.风浪对转速的波动有影响； 2.需要解决主机低速问题（传动机构） 3.主机与柴油机组速度特性不一样， 不能长时 并联运行。,1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性,船舶电气设备与系统,定螺距桨的主机轴带发电机,系统特点： 主机转速和转向是可变的。 只有在船舶定速航行时才是不变的。因此，要求船舶定速航行时才能让轴带发电机并网投入工作。 同时，由于风浪等对转速可造成影响，

4、因此，必须采取措施稳定转速，从而稳定频率。 总体措施： 具体措施下面分别讨论 1.转速补偿；（例如行星齿轮传动型、液力传动型） 2.频率补偿。（例如晶闸管整流-逆变型）,1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性,船舶电气设备与系统,转速补偿方法： 1.变流机组稳定供电频率； 2.行星齿轮传动系统； 3.轴带异步发电机； 4.电磁滑差离合器恒速系统。 变流机组：控制可控硅导通角稳定电压，可稳定发电机转速。 行星齿轮：液压系统提供附加传动，稳定发电机转速。 异步发电机：与变流机组相似，也是稳定电动机和发电机转速。 滑差离合器：励磁电流大小可控制转矩，从而稳定转速。,1、轴带发电机系统的特点、分

5、类和功率输出特性,频率补偿 方法：采用整流 逆变装置作为中间环节的系统。 非恒定频率交流电经整流后，供给晶闸管三相逆变器变换为恒定频率三相交流电，三相逆变器提供有功功率，而无功功率由同步补偿机来提供。 同步补偿机励磁电流根据负载变化进行控制，具有自动电压调整器功能。,可专设同步补偿机。通常采用辅助发电机替代，通过柴油机拖入同步后，用离合器脱开。,1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性,船舶电气设备与系统,、轴带发电机的功率输出特性 受电枢电流和励磁电流额定值的限制， 不同的转速范围有不同的输出功率。 额定功率输出特性表明： 1、主机转速在75%-100%额定转速 范围内可以输出额定功率，

6、 2、40%-75%范围内输出功率随 转速的下降成正比下降， 3、低于40%时，无法维持 逆变器工作，停止运行。,1.2,1,0.5,0.6,0.4,0.75,1,过载范围 （30S内）,Nsg,Psge,1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性,船舶电气设备与系统,2、轴带发电机系统的组成原理,定距浆晶闸管变流器轴带发电机系统 由三部分组成： 1）主回路有功通道 由1、2、3、4、5构成。 2)无功通道 由具有自动调压器的调相机构成。 3）控制器 频率和逆变角控制器调节和控制系统频率和有功功率。,1.轴带发电机 2.晶闸管整流器 3.直流平滑滤波电抗器 4.晶闸管逆变器 5.交流电抗器

7、6.调相机 7.晶闸管整流器 8.频率和逆变角控制器 9.熔断器 10.空气开关 11.变压器,该图是定距浆晶闸管,船舶电气设备与系统,工作原理：SG输出非恒定频率的交流电，经整流变直流电，再经逆变器变标准频率的交流电。SG只提供有功功率，SC向电网输出无功功率。开始时，异步电机带动调相机建立正常频率的额定电压，当逆变器已输出与调相机相同的电压和频率式，SC的异步电机自动断电。此时，SC相当于并联运行中逆功率运行的发电机。 系统频率调节:改变SG的励磁电流.励磁电流增加，电压升高，输出功率增加，调相机SC的输入功率增加，转速增加、频率上升。 系统有功功率的调节：电网负载有功功率增加，引起调相机

8、速度和频率下降，控制器增加励磁电流，使逆变器输出增加。 系统无功功率的调节：当负载无功功率变化时，引起调相机无功电流变化，引起电压变化，AVR自动改变励磁电流，保持电压恒定和无功功率平衡。,2、轴带发电机系统的组成原理,船舶电气设备与系统,3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项,1）起动程序（正常航行，主机转速达到要求时） 接通控制系统电源； 检查起动条件(无故障报警，主机转速大于75%）起动调相机建立电压； 接通SG的励磁电路，发电机起压； 给整流器、逆变器触发脉冲，逆变器输出功率，异步电机断电； 起动成功 2）与辅助发电机并联和转换 与手动准同步并车相同 3）停机条件 按停机按钮 电源

9、故障 运行故障 系统中任一电机绕组过热等 4）正常停机的操作程序（机动航行） 起动柴油发电机 切除次要负载 完成并车，转移负载后主机才可减速 主机转速40%以下，SG主开关跳闸，逆变器停止触发。,船舶电气设备与系统,5）轴带发电机在运行中的问题 紧急停车，紧急倒车等情况，有可能导致轴带发电机和柴油发电机带电转换和并联运行 必须在主机额定转速60%110%的范围内进行 主机紧急停车和紧急倒车时采用两种方法: 1、主机转速降到60%以下，采用失电转换； 2、主机转速维持在60%，带电转换后急剧减速。 轴带发电机的布置形式 可布置在自由端或齿轮端，除了作发电机外，还可以作为电动机，实现船舶应急推进。

10、,3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项,船舶电气设备与系统,4、轴带发电机的几种主要工作模式,1、工作模式 以多用途船为例 主要有三种模式 1）PTI模式 轴带发电机作为电动机，从电网获电。 2）PTO模式 轴带发电机作为发电机，向电网供电。 3）BOOSTER模式 两台轴带发电机从电网获电，与两台主机一起推进船舶。 2、控制模式的实现 通过PLC对离合器的控制来实现 由可调距桨控制系统、电站控制系统、主机三大系统相互作用完成。,船舶电气设备与系统,4、轴带发电机的几种主要工作模式,想一想,1、船舶轴带发电机优越性有哪些？有哪些类型？ 2、对于主机转速变化的定距浆船舶，如何维持轴带发电机

11、的电压和频率恒定？ 3、采用轴带发电机装置为何还要配备辅助发电机组？,船舶电气设备与系统,练一练,1、轴带发电机是指船舶主发电机 。 A、和柴油机同轴制造 B、由皮带轮传动 C、由专用柴油机驱动 D、由船舶主机驱动 2、轴带发电机通常在船舶 运行。 A、机动航行期间 B、定速航行期间 C、抛锚期间 D、装卸 货期间 3、 船舶配置交流轴带发电机较为方便。 A、定距桨 B、变距桨 C、远洋 D、内河 4、交流轴带发电机必须解决的主要问题是 问题。 A、频率稳定 B、电压稳定 C、功率因数 D、提高效率 5、采用轴带发电装置时，配备辅助发电机组的目的是保证 时的供电。 A、发生故障 B、出现应急情况 C、停航或机动航行 D、用电量增加,船舶电气设备与系统,小 结,通过本章学习我们了解了 轴带发电机系统的基本知识；特别是对定螺距浆