CN102951282B - 电力推进内河运输船 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及运输船，具体是一种电力推进内河运输船。本发明解决了现有内河运输船动力性能差、节能环保性差、噪音和振动大、运行经济性差、以及操纵灵活性差的问题。电力推进内河运输船包括发电系统、配电系统、主推进系统、以及辅助系统；所述发电系统包括若干个恒速发电机组；所述配电系统包括主配电板、辅助配电板、主变压器、辅助变压器、若干个冷藏集装箱变压器、安装于主配电板上的AC690V汇流排、安装于辅助配电板上的AC400V母排、以及安装于辅助配电板上的AC220V母排；所述主推进系统包括两个推进变频器、两个推进电动机、两个齿轮箱、以及两个全回转螺旋桨。本发明适用于内河运输。
Description
技术领域
本发明涉及运输船，具体是一种电力推进内河运输船。
背景技术
内河运输船是在内河或近海进行货物运输的重要交通工具，其具有运量大、能耗低、经济性好的特点。在现有技术条件下，内河运输船的结构通常包括主推进系统和辅助系统。其中，主推进系统普遍采用柴油机+齿轮箱+螺旋桨的机械推进方式，具体如下：采用柴油机作为主机，主机通过齿轮箱带动螺旋桨旋转并产生推力，以此推动内河运输船完成前进、后退、制动运行。辅助系统通常包括冷藏集装箱、舵机、舱底水泵、通导设备、生活用电设备。辅助系统普遍采用一台三相AC400V辅助发电机组进行供电。实践表明，现有内河运输船由于自身结构所限，普遍存在如下问题：一、内河运输船在低速运行时需要主推进系统中的柴油机输出小功率，在高速运行时则需要主推进系统中的柴油机输出高功率。然而柴油机的运行受到转速、功率、转矩等多种因素的限制，导致当内河运输船的运行阻力变大和变小时，柴油机的输出功率很难发挥额定功率，进而导致内河运输船在低速运行和高速运行时的动力性能差。二、主推进系统中的柴油机低速运行时，其油耗大、污染大、排放差，导致内河运输船的节能环保性差。三、主推进系统中的柴油机运行时，其噪音和振动大，导致内河运输船的噪音和振动大。四、辅助系统采用单独的辅助发电机组进行供电，导致内河运输船的运行经济性差。五、主推进系统中的螺旋桨采用传统螺旋桨，传统螺旋桨的转弯半径大，导致内河运输船的操纵灵活性差。基于此，有必要发明一种全新的内河运输船，以解决现有内河运输船动力性能差、节能环保性差、噪音和振动大、运行经济性差、以及操纵灵活性差的问题。
发明内容
本发明为了解决现有内河运输船动力性能差、节能环保性差、噪音和振动大、运行经济性差、以及操纵灵活性差的问题，提供了一种电力推进内河运输船。
本发明是采用如下技术方案实现的：电力推进内河运输船，包括发电系统、配电系统、主推进系统、以及辅助系统；所述发电系统包括若干个恒速发电机组；所述配电系统包括主配电板、辅助配电板、主变压器、辅助变压器、若干个冷藏集装箱变压器、安装于主配电板上的AC690V汇流排、安装于辅助配电板上的AC400V母排、以及安装于辅助配电板上的AC220V母排；所述主推进系统包括两个推进变频器、两个推进电动机、两个齿轮箱、以及两个全回转螺旋桨；所述辅助系统包括若干个冷藏集装箱、若干个舵机、若干个舱底水泵、若干个通导设备、以及若干个生活用电设备；AC690V汇流排上分别连接有若干个AC690V输入端子和若干个AC690V输出端子；每个AC690V输入端子上均连接有一个AC690V输入开关；每个AC690V输出端子上均连接有一个AC690V输出开关；AC400V母排上分别连接有一个AC400V输入端子和若干个AC400V输出端子；AC400V输入端子上连接有一个AC400V输入开关；每个AC400V输出端子上均连接有一个AC400V输出开关；AC220V母排上分别连接有一个AC220V输入端子和若干个AC220V输出端子；AC220V输入端子上连接有一个AC220V输入开关；每个AC220V输出端子上均连接有一个AC220V输出开关；各个恒速发电机组的输出端子分别通过各个AC690V输入开关与各个AC690V输入端子一一对应连接；两个推进变频器的输入端子分别通过其中两个AC690V输出开关与其中两个AC690V输出端子一一对应连接；两个推进变频器的输出端子分别与两个推进电动机的电源输入端子一一对应连接；两个推进电动机的动力输出轴分别与两个齿轮箱的动力输入轴一一对应连接；两个齿轮箱的动力输出轴分别与两个全回转螺旋桨的动力输入轴一一对应连接；主变压器的输入端子通过另外一个AC690V输出开关与另外一个AC690V输出端子连接；主变压器的输出端子通过AC400V输入开关与AC400V输入端子连接；各个冷藏集装箱变压器的输入端子分别通过其余各个AC690V输出开关与其余各个AC690V输出端子一一对应连接；各个冷藏集装箱变压器的输出端子分别与各个冷藏集装箱的电源输入端子一一对应连接；辅助变压器的输入端子通过其中一个AC400V输出开关与其中一个AC400V输出端子连接；辅助变压器的输出端子通过AC220V输入开关与AC220V输入端子连接；各个舵机的电源输入端子、各个舱底水泵的电源输入端子分别通过其余各个AC400V输出开关与其余各个AC400V输出端子一一对应连接；各个通导设备的电源输入端子、各个生活用电设备的电源输入端子分别通过各个AC220V输出开关与各个AC220V输出端子一一对应连接。
具体工作过程如下：合上AC690V输出开关、AC690V输出开关、AC400V输入开关、AC400V输出开关、AC220V输入开关、AC220V输出开关。各个恒速发电机组发出三相AC690V工频交流电，并经安装于主配电板上的AC690V汇流排并网组成动力电站。AC690V汇流排通过其中两个AC690V输出端子将三相AC690V工频交流电供给两个推进变频器，两个推进变频器将三相AC690V工频交流电变换为电压、频率均连续可调的交流电并供给两个推进电动机，两个推进电动机分别通过两个齿轮箱带动两个全回转螺旋桨旋转并产生推力，推动内河运输船完成前进、后退、制动运行，并实现低速运行和高速运行。与此同时，AC690V汇流排通过另外一个AC690V输出端子将三相AC690V工频交流电供给主变压器，主变压器将三相AC690V工频交流电变换为三相AC400V工频交流电并供给安装于辅助配电板上的AC400V母排。AC690V汇流排通过其余各个AC690V输出端子将三相AC690V工频交流电供给各个冷藏集装箱变压器，各个冷藏集装箱变压器将三相AC690V工频交流电进行变换并供给各个冷藏集装箱。AC400V母排通过其中一个AC400V输出端子将三相AC400V工频交流电供给辅助变压器。辅助变压器将三相AC400V工频交流电变换为三相AC220V工频交流电并供给安装于辅助配电板上的AC220V母排。AC400V母排通过其余各个AC400V输出端子将三相AC400V工频交流电供给各个舵机、各个舱底水泵。AC220V母排通过各个AC220V输出端子将三相AC220V工频交流电供给各个通导设备、各个生活用电设备。在此过程中，通过发电系统和配电系统实现了主推进系统和辅助系统用电的统一调配。发电系统因其包括若干个恒速发电机组而具备了故障冗余功能，即当其中一个恒速发电机组出现故障时，其余各个恒速发电机组仍可正常发电，由此保证了主推进系统和辅助系统正常用电，提高了内河运输船的运行可靠性和安全性。若干个恒速发电机组可以根据实际运行工况选择同时运行或单独运行（互为备用），避免了传统内河船主机大功率柴油机在低速运行时输出小功率的不利工况，由此提高了内河运输船的运行经济性。同样，主推进系统因其包括两个推进变频器而具备了故障冗余功能，即当其中一个推进变频器出现故障时，另一个推进变频器仍可正常工作，由此保证了主推进系统正常运行，提高了内河运输船的运行可靠性和安全性。两个推进变频器可以根据实际运行工况选择同时运行或单独运行（互为备用），由此提高了内河运输船的运行经济性。基于上述过程，本发明所述的电力推进内河运输船将恒速发电机组的大部分电能供给主推进系统，将恒速发电机组的剩余电能供给辅助系统，同时实现了主推进系统电气化和辅助系统电气化。与现有内河运输船相比，本发明所述的电力推进内河运输船具有如下优点：一、主推进系统采用由变频器控制的推进电动机作为主机。与柴油机相比，变频器和推进电动机的运行不会受到转速、功率、转矩等多种因素的限制。因此，采用变频器和推进电动机作为主机能够实现低速恒转矩运行和高速恒功率运行，本发明所述的电力推进内河运输船在低速运行和高速运行时的动力性能更好。二、主推进系统采用变频器和推进电动机作为主机。与柴油机机械推进相比，避免了柴油机低速运行时冒烟、高速运行时过载等不利工况，恒速发电机组的污染更小、排放更低。因此，本发明所述的电力推进内河运输船的节能环保性更好。三、采用多个小柴油发电机组并联替代一个大的柴油机主机，柴油机振动噪音减小；主推进系统采用变频器和推进电动机作为主机，变频器和推进电动机运行时噪音和振动更小。因此，本发明所述的电力推进内河运输船的噪音和振动更小。四、辅助系统中的辅助用电设备无需采用单独的辅助发电机组进行供电，而与主推进系统统一用电，减少了辅助柴油发电机组。因此，本发明所述的电力推进内河运输船的运行经济性更好。五、主推进系统中的螺旋桨采用全回转螺旋桨。与传统螺旋桨相比，全回转螺旋桨的转弯半径更小。因此，本发明所述的电力推进内河运输船的操纵灵活性更好。六、采用多台发电机组组成发电系统，当某一发电机组故障时，其他机组可以正常发电；采用两台变频器及两台推进电机，当单台变频器故障或单台推进电机故障时，仍可维持单机正常运行。因此，本发明所述的电力推进内河运输船具有故障冗余，运行可靠性高的特点。综上所述，本发明所述的电力推进内河运输船通过采用全新结构，同时实现了主推进系统电气化和辅助系统电气化，有效解决了现有内河运输船动力性能差、节能环保性差、噪音和振动大、运行经济性差、以及操纵灵活性差的问题。
本发明有效解决了现有内河运输船动力性能差、节能环保性差、噪音和振动大、运行经济性差、以及操纵灵活性差的问题，适用于内河运输。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：n（n为正整数，且n≥1）为恒速发电机组的数目；恒速发电机组1，恒速发电机组2，……，恒速发电机组n均为恒速发电机组；推进变频器1、推进变频器2均为推进变频器；推进电动机1、推进电动机2均为推进电动机；齿轮箱1、齿轮箱2均为齿轮箱；全回转螺旋桨1、全回转螺旋桨2均为全回转螺旋桨。
具体实施方式
电力推进内河运输船，包括发电系统、配电系统、主推进系统、以及辅助系统；
所述发电系统包括若干个恒速发电机组；
所述配电系统包括主配电板、辅助配电板、主变压器、辅助变压器、若干个冷藏集装箱变压器、安装于主配电板上的AC690V汇流排、安装于辅助配电板上的AC400V母排、以及安装于辅助配电板上的AC220V母排；
所述主推进系统包括两个推进变频器、两个推进电动机、两个齿轮箱、以及两个全回转螺旋桨；
所述辅助系统包括若干个冷藏集装箱、若干个舵机、若干个舱底水泵、若干个通导设备、以及若干个生活用电设备；
AC690V汇流排上分别连接有若干个AC690V输入端子和若干个AC690V输出端子；每个AC690V输入端子上均连接有一个AC690V输入开关；每个AC690V输出端子上均连接有一个AC690V输出开关；AC400V母排上分别连接有一个AC400V输入端子和若干个AC400V输出端子；AC400V输入端子上连接有一个AC400V输入开关；每个AC400V输出端子上均连接有一个AC400V输出开关；AC220V母排上分别连接有一个AC220V输入端子和若干个AC220V输出端子；AC220V输入端子上连接有一个AC220V输入开关；每个AC220V输出端子上均连接有一个AC220V输出开关；
各个恒速发电机组的输出端子分别通过各个AC690V输入开关与各个AC690V输入端子一一对应连接；两个推进变频器的输入端子分别通过其中两个AC690V输出开关与其中两个AC690V输出端子一一对应连接；两个推进变频器的输出端子分别与两个推进电动机的电源输入端子一一对应连接；两个推进电动机的动力输出轴分别与两个齿轮箱的动力输入轴一一对应连接；两个齿轮箱的动力输出轴分别与两个全回转螺旋桨的动力输入轴一一对应连接；
主变压器的输入端子通过另外一个AC690V输出开关与另外一个AC690V输出端子连接；主变压器的输出端子通过AC400V输入开关与AC400V输入端子连接；各个冷藏集装箱变压器的输入端子分别通过其余各个AC690V输出开关与其余各个AC690V输出端子一一对应连接；各个冷藏集装箱变压器的输出端子分别与各个冷藏集装箱的电源输入端子一一对应连接；
辅助变压器的输入端子通过其中一个AC400V输出开关与其中一个AC400V输出端子连接；辅助变压器的输出端子通过AC220V输入开关与AC220V输入端子连接；各个舵机的电源输入端子、各个舱底水泵的电源输入端子分别通过其余各个AC400V输出开关与其余各个AC400V输出端子一一对应连接；各个通导设备的电源输入端子、各个生活用电设备的电源输入端子分别通过各个AC220V输出开关与各个AC220V输出端子一一对应连接；
具体实施时，各个恒速发电机组均采用中高速恒速柴油发电机组。各个恒速发电机组的电压等级可以根据功率大小及实际需要选择AC400V或AC1140V。两个推进电动机的电压等级也可以根据功率大小及实际需要选择AC400V或AC1140V。
Claims (1)
1.一种电力推进内河运输船，其特征在于：包括发电系统、配电系统、主推进系统、以及辅助系统；
所述发电系统包括若干个恒速发电机组；
所述配电系统包括主配电板、辅助配电板、主变压器、辅助变压器、若干个冷藏集装箱变压器、安装于主配电板上的AC690V汇流排、安装于辅助配电板上的AC400V母排、以及安装于辅助配电板上的AC220V母排；
所述主推进系统包括两个推进变频器、两个推进电动机、两个齿轮箱、以及两个全回转螺旋桨；
所述辅助系统包括若干个冷藏集装箱、若干个舵机、若干个舱底水泵、若干个通导设备、以及若干个生活用电设备；
AC690V汇流排上分别连接有若干个AC690V输入端子和若干个AC690V输出端子；每个AC690V输入端子上均连接有一个AC690V输入开关；每个AC690V输出端子上均连接有一个AC690V输出开关；AC400V母排上分别连接有一个AC400V输入端子和若干个AC400V输出端子；AC400V输入端子上连接有一个AC400V输入开关；每个AC400V输出端子上均连接有一个AC400V输出开关；AC220V母排上分别连接有一个AC220V输入端子和若干个AC220V输出端子；AC220V输入端子上连接有一个AC220V输入开关；每个AC220V输出端子上均连接有一个AC220V输出开关；
各个恒速发电机组的输出端子分别通过各个AC690V输入开关与各个AC690V输入端子一一对应连接；两个推进变频器的输入端子分别通过其中两个AC690V输出开关与其中两个AC690V输出端子一一对应连接；两个推进变频器的输出端子分别与两个推进电动机的电源输入端子一一对应连接；两个推进电动机的动力输出轴分别与两个齿轮箱的动力输入轴一一对应连接；两个齿轮箱的动力输出轴分别与两个全回转螺旋桨的动力输入轴一一对应连接；
主变压器的输入端子通过另外一个AC690V输出开关与另外一个AC690V输出端子连接；主变压器的输出端子通过AC400V输入开关与AC400V输入端子连接；各个冷藏集装箱变压器的输入端子分别通过其余各个AC690V输出开关与其余各个AC690V输出端子一一对应连接；各个冷藏集装箱变压器的输出端子分别与各个冷藏集装箱的电源输入端子一一对应连接；
辅助变压器的输入端子通过其中一个AC400V输出开关与其中一个AC400V输出端子连接；辅助变压器的输出端子通过AC220V输入开关与AC220V输入端子连接；各个舵机的电源输入端子、各个舱底水泵的电源输入端子分别通过其余各个AC400V输出开关与其余各个AC400V输出端子一一对应连接；各个通导设备的电源输入端子、各个生活用电设备的电源输入端子分别通过各个AC220V输出开关与各个AC220V输出端子一一对应连接。
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