CN205418045U - 电推船用供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电推船用供电系统，包括电力负载系统以及为所述电力负载系统供电的发电系统，所述发电系统包括并联的第一发电机组和第二发电机组，所述第一发电机组的额定功率为所述发电系统的总装机功率的60％～70％，所述第二发电机组的额定功率为所述发电系统的总装机功率的30％～40％，所述第一发电机组的额定功率与所述第二发电机组的额定功率之和为所述发电系统的总装机功率。本实用新型通过将两台发电机组的额定功率进行合理地分配，使每台发电机组尽可能长期保持在80％左右高负载率的经济运行状态，以达到节能、高效的效果。

Description

电推船用供电系统

技术领域

本实用新型涉及电推船技术领域，具体涉及电推船用供电系统。

背景技术

对于传统主机推进模式的船舶，对多台发电机组的功率大小组合并没有任何的硬性规定，而最常见的是多台发电机组采用同等功率大小的组合、并联使用方式。而新兴起的电力推进船舶，即电推船，也由于市场运营经验短缺，发电机组的配置基本都是沿用传统船舶的方式。

对于主机推进方式的传统船来说，功耗最大的是推进主机(一般为柴油机)，但它不是电负载，而船上主要的电负载基本上是一些驱动泵类的电机、栖装电器设备、生活用电设备，比较杂散且总功率不大。通常情况下，发电机组的设计与电负载相对应，其使用情况对发电机组的原动机的效能数据影响不大。而对于电力推进船舶来说，最主要、最大的负载是推进电机，该部分负载占到了全船总负载的70％左右。但电力推进船舶正常航行时，推进电机的常用负载只有额定负载的30％左右，作为电源端的发电机组，其功率组合比例不科学，与正常航行时的常用负载情况不对应，容易造成发电机组的原动机(一般为柴油机)长期工作在不高效、不经济的工作点，从而造成能耗高的现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电推船用供电系统，通过优化发电机组的组合比例，使每台发电机组尽可能长期保持在80％左右的经济运行负载率，以达到节能、高效的效果。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种电推船用供电系统，包括电力负载系统以及为所述电力负载系统供电的发电系统，所述发电系统包括并联的第一发电机组和第二发电机组，所述第一发电机组的额定功率为所述发电系统的总装机功率的60％～70％，所述第二发电机组的额定功率为所述发电系统的总装机功率的30％～40％，所述第一发电机组的额定功率与所述第二发电机组的额定功率之和为所述发电系统的总装机功率。

作为本实用新型的优选方案，所述电力负载系统包括第一电力负载和第二电力负载，所述第一电力负载为推进电机，所述第二电力负载为除所述推进电机以外的其它电推船用电气设备；

还包括控制器，所述控制器分别与所述电力负载系统和所述发电系统连接，当所述推进电机的使用功率为其额定功率的30％或以下时，所述控制器控制所述电力负载系统与所述第二发电机组连通，与所述第一发电机组断开，即所述第二发电机组为所述电力负载系统供电。

作为本实用新型的优选方案，当所述推进电机的使用功率在其额定功率的67％至30％之间时，所述控制器控制所述电力负载系统与所述第一发电机组连通，与所述第二发电机组断开，即所述第一发电机组为所述电力负载系统供电。

作为本实用新型的优选方案，当所述推进电机的使用功率大于其额定功率的67％时，所述控制器控制所述电力负载系统与所述第一发电机组、所述第二发电机组同时连通，即所述第一发电机组、所述第二发电机组同时为所述电力负载系统供电。

作为本实用新型的优选方案，还包括第一发电机组控制开关柜，所述第一发电机组控制开关柜中安装有第一框架断路器以及与所述第一框架断路器连接的第一同步控制器，所述第一框架断路器和所述第一同步控制器均与所述控制器连接，所述第一框架断路器与所述第一发电机组连接。

作为本实用新型的优选方案，还包括第二发电机组控制开关柜，所述第二发电机组控制开关柜中安装有第二框架断路器、以及与所述第二框架断路器电连接的第二同步控制器，所述第二框架断路器和所述第二同步控制器均与所述控制器连接，所述第二框架断路器与所述第二发电机组连接。

作为本实用新型的优选方案，所述推进电机至少包括并联的第一推进电机与第二推进电机，所述第一推进电机、所述第二推进电机分别与所述控制器连接。

作为本实用新型的优选方案，还包括并联的第一负载柜与第二负载柜，所述第一负载柜中安装有第三框架断路器，所述第二负载柜中安装有第四框架断路器，所述第三框架断路器与所述第一推进电机连接，所述第四框架断路器与所述第二推进电机连接，所述第三框架断路器、所述第四框架断路器还分别与所述控制器连接。

作为本实用新型的优选方案，所述第一负载柜与所述第一推进电机之间还设置有串联的第一滤波器与第一变频器，所述第一滤波器与所述第三框架断路器连接，所述第一变频器与所述第一推进电机连接；

所述第二负载柜与所述第二推进电机之间还设置有串联的第二滤波器与第二变频器，所述第二滤波器与所述第四框架断路器连接，所述第二变频器与所述第二推进电机连接。

作为本实用新型的优选方案，还包括第三负载柜，所述第三负载柜中安装有第五框架断路器，所述第五框架断路器与所述第二电力负载连接，所述第五框架断路器还与所述控制器连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型的电推船用供电系统，其第一发电机组的额定功率为发电系统的总装机功率的60％～70％，第二发电机组的额定功率为发电系统的总装机功率的30％～40％；通过将两台发电机组的额定功率进行合理地分配，使每台发电机组尽可能长期保持在80％左右的经济运行负载率，以达到节能、高效的效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的电推船用供电系统的示意图。

图2为实用新型实施例所述的捷能2508#电推船的功率-航速曲线图。

附图中：

1、第一发电机组；2、第二发电机组；3、第一推进电机；4、第二推进电机；5、第一滤波器；6、第一变频器；7、第二滤波器；8、第二变频器；

10、第一发电机组控制开关柜；11、第一框架断路器；12、第一同步控制器；

20、第二发电机组控制开关柜；21、第二框架断路器；22、第二同步控制器；

30、第一负载柜；31、第三框架断路器；

40、第二负载柜；41、第四框架断路器；

50、第三负载柜；51、第五框架断路器；

100、第一排出线；200、第二排出线。

具体实施方式

下面结合图1～2并通过具体实施例来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施例的电推船用供电系统，包括电力负载系统以及为电力负载系统供电的发电系统，发电系统包括并联的第一发电机组1和第二发电机组2，第一发电机组1的额定功率为发电系统的总装机功率的60％～70％，第二发电机组2的额定功率为发电系统的总装机功率的30％～40％，第一发电机组1的额定功率与第二发电机组2的额定功率之和为发电系统的总装机功率。本实施例中，第一发电机组1与第二发电机组2相互并联，发电系统的总装机功率即为第一发电机组1和第二发电机组2的额定功率之和，本实施例将两台发电机组的额定功率进行合理分配，即第一发电机组1的额定功率为发电系统的总装机功率的60％～70％，第二发电机组2的额定功率为发电系统的总装机功率的30％～40％，以使每台发电机组尽可能长期保持在80％左右的经济运行负载率，以达到节能、高效的效果。本实施例中的第一发电机组1与第二发电机组2通过第一排出线100并联，第一排出线100为铜母排，用作导电线，具有大电流流通能力。

上述实施例的电力负载系统包括第一电力负载和第二电力负载，第一电力负载为推进电机，推进电机为与推进电机连接的舵浆提供动力，推动电推船运动，第二电力负载为除推进电机以外的其它电推船用电气设备，用来为电推船提供照明等用途；本实施例的电推船用供电系统还包括控制器，控制器分别与电力负载系统和发电系统连接，用来自动控制发电系统与电力负载系统，当推进电机的使用功率为其额定功率的30％或以下时，控制器控制电力负载系统与第二发电机组2连通，与第一发电机组1断开，即第二发电机组2为电力负载系统供电，此时第一发电机组1处于非工作状态，第二发电机组2处于工作状态，第二发电机组2的负载率可达到80％左右。

作为本实施例的另一种工作状态，当推进电机的使用功率在其额定功率的67％至30％之间时，需要较大的电力供应，此时控制器控制电力负载系统与第一发电机组1连通，与第二发电机组2断开，即第一发电机组1为电力负载系统供电，此时第二发电机组2处于非工作状态，第一发电机组1处于工作状态，第一发电机组1的负载率约为80％。

当推进电机的使用功率大于其额定功率的67％时，控制器控制电力负载系统与第一发电机组1、第二发电机组2同时连通，即第一发电机组1、第二发电机组2同时为电力负载系统供电。此时，第一发电机组1、第二发电机组2均处于工作状态，第一发电机组1的负载率可达到80％以上，第二发电机组2的负载率约为80％。

上述三种工作状态中，电推船通常处于第一种工作状态，第二种工作状态比较少，第三种工作状态只有在特殊情况下才会存在，基本上极少出现。

本实施例的电推船用供电系统还包括第一发电机组控制开关柜10，第一发电机组控制开关柜10中安装有第一框架断路器11以及与第一框架断路器11连接的第一同步控制器12，第一框架断路器11和第一同步控制器12均与控制器连接，第一框架断路器11还与第一发电机组1连接。本实施例中，断路器指的是一种能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通、承载一定时间和分断电流的机械开关电器，而框架式断路器指的是断路器的所有零件都装在一个绝缘的金属框架内，主要由断路器本体、脱扣单元以及附件组成。本实施例通过控制器控制第一框架断路器11以及第一发电机组1的开关，以实现第一发电机组1的启停。

本实施例的电推船用供电系统还包括第二发电机组控制开关柜20，第二发电机组控制开关柜20中安装有第二框架断路器21以及与第二框架断路器21电连接的第二同步控制器22，第二框架断路器21和第二同步控制器22均与控制器连接，第二框架断路器21还与第二发电机组2连接。本实施例通过控制器控制第二框架断路器21以及第二发电机组2的开关，以实现第二发电机组2的启停。

上述实施例中的推进电机至少包括并联的第一推进电机3与第二推进电机4，第一推进电机3、第二推进电机4分别与控制器连接。如图1所示，推进电机包括并联的第一推进电机3与第二推进电机4，第一推进电机3、第二推进电机4分别与第一排出线100连接，上述的第一发电机组1和/或第二发电机组2为分别与第一推进电机3、第二推进电机4连接的舵浆提供动力，用以推动本实施例的电推船运动。

如图1所示，本实施例的电推船用供电系统还包括并联的第一负载柜30与第二负载柜40，第一负载柜30中安装有第三框架断路器31，第二负载柜40中安装有第四框架断路器41，第三框架断路器31与第一推进电机3连接，第四框架断路器41与第二推进电机4连接，第三框架断路器31、第四框架断路器41还分别与控制器连接。本实施例通过控制器控制第三框架断路器31的开关供电，并通过第一变频器6来控制第一推进电机3的电流输入，以启动第一推进电机3带动其舵浆工作，从而推动电推船运动；本实施例通过控制器控制第四框架断路器41的开关供电，并通过第二变频器8来控制第二推进电机4的电流输入，以启动第二推进电机4带动其舵浆工作，从而推动电推船运动。

如图1所示，本实施例中，第一负载柜30与第一推进电机3之间还设置有串联的第一滤波器5与第一变频器6，第一滤波器5与第三框架断路器31连接，第一变频器6与第一推进电机3连接；第二负载柜40与第二推进电机4之间还设置有串联的第二滤波器7与第二变频器8，第二滤波器7与第四框架断路器41连接，第二变频器8与第二推进电机4连接。滤波器是由电感器和电容器构成的网路，使混合的交直流电流分开。本实施例的第一滤波器5可以处理不同频段的信号，抑制各种干扰和噪声，控制合适频段的交流或者直流电流输入至第一推进电机3中；本实施例的第二滤波器7作用与上述实施例中的第一滤波器5的作用相同，也是用以处理不同频段的信号，抑制各种干扰和噪声，控制合适频段以及交、直流电流输入至第二推进电机4中。本实施例不限于使用第一滤波器5、第二滤波器7，可以根据实际需求设置更多个滤波器。

上述实施例还包括第三负载柜50，第三负载柜50中安装有第五框架断路器51，第五框架断路器51分别与第二电力负载、控制器连接，第五框架断路器51还与第一排出线100连接；本实施例通过控制器控制第五框架断路器51的开关，来控制第二电力负载(其他电推船用电气设备)的电流输入。本实施例中，第三负载柜50中还安装有第二排出线200，第二排出线200分别与第五框架断路器51、第二电力负载连接，本实施例的第二排出线200为铜母排或者铝母排，优选为铜母排，其表面可做绝缘处理，主要用作导线。

上述实施例中，所有的“连接”均指的是电连接。

本实施例中的电推船用供电系统适用于2000t-6000t的电推船，超过6000t的电推船需要使用更多台发电机组，发电机组的功率配置需要根据实际情况来选择。但是对于超过6000t的电推船，只要是按照本实用新型的发电机组的功率配置原理来对发电机组的台数及功率进行配置，均落入本实用新型的保护范围。

下面以载重4500t的捷能2508#电推船为例进一步说明本实用新型的技术方案，上述捷能2508#电推船用供电系统如图1所示。

该捷能2508#电推船发电系统的总装机功率为960KW，其中，推进系统由两套推进电机驱动的舵桨组成，推进电机分别为第一推进电机3与第二推进电机4，其额定功率均为360KW，占装机功率的75％，其他电推船用电气设备的总功率为240KW，占装机功率的25％；第一框架断路器11的额定电流为1250A，第二框架断路器21的额定电流为800A，第三框架断路器31的额定电流为800A，第四框架断路器41的额定电流为800A，第五框架断路器51的额定电流为630A。

该电推船在满载的情况下，即推进电机在额定功率进行推进工作时，电推船的航速约为17.5公里/小时。但在实际使用过程中，基于航道条件、油耗等方面的原因，会将电推船的航行速度控制在10～12公里/小时左右。

从该电推船的功率-航速曲线(图2)中可以看出，两台推进电机工作在额定功率下(总功率为720KW)，电推船的航速约为17.5公里/小时；而航速约为12公里/小时的时候，两台推进电机总功率只有230KW左右；而电推船的航速约为10公里/小时的时候，两台推进电机的功率消耗非常低。因此，在实际使用过程中，两台推进电机基本上处于30％左右的额定总功率状态。如果将该电推船的第一发电机组1按发电系统的总装机功率的60％～70％(即600KW左右)来配置，第二发电机组2按发电系统的总装机功率的30％～40％(即400KW左右)来配置，两台发电机组将能实现与实际使用的各电气设备的功率灵活配对。

对应地，在该电推船的实际使用过程中，两台推进电机的总功率约为230KW，其他电推船用电气设备的通常的使用功率一般是设备本身额定功率的40％左右，约为100KW左右，即全船总电力负载为330KW左右，此时可启用400KW左右的第二发电机组2，第二发电机组2将工作在80％左右的负载率工况状态，对于原动机(一般为柴油机)来说，这是它的最佳工作状态点，经济性能好，效能高。

当然，需要较大电力供应的状态下(该情况较少)，可以启用600KW左右的第一发电机组1；或者根据特殊情况，必要时同时启用两台发电机组(这种情况基本上极少)，均能使发电机组处于80％左右的负载率的经济运行状态。

本实用新型结合电推船的实际使用情况，通过对发电机组的额定功率进行合理地配置，确保每台发电机组长期处于80％左右负载率的经济运行状态，原动机(一般为柴油机)的油耗大大降低，排放状态好，既节能，又实现提高环保指标。另外，对于原动机(一般为柴油机)来说，长期保持这种工况，可以减少机器故障，维修率低，运行成本低。

于本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种电推船用供电系统，包括电力负载系统以及为所述电力负载系统供电的发电系统，其特征在于，所述发电系统包括并联的第一发电机组(1)和第二发电机组(2)，所述第一发电机组(1)的额定功率为所述发电系统的总装机功率的60％～70％，所述第二发电机组(2)的额定功率为所述发电系统的总装机功率的30％～40％，所述第一发电机组(1)的额定功率与所述第二发电机组(2)的额定功率之和为所述发电系统的总装机功率。

2.根据权利要求1所述的电推船用供电系统，其特征在于，所述电力负载系统包括第一电力负载和第二电力负载，所述第一电力负载为推进电机，所述第二电力负载为除所述推进电机以外的其它电推船用电气设备；

还包括控制器，所述控制器分别与所述电力负载系统和所述发电系统连接，当所述推进电机的使用功率为其额定功率的30％或以下时，所述控制器控制所述电力负载系统与所述第二发电机组(2)连通，与所述第一发电机组(1)断开，即所述第二发电机组(2)为所述电力负载系统供电。

3.根据权利要求2所述的电推船用供电系统，其特征在于，当所述推进电机的使用功率在其额定功率的67％至30％之间时，所述控制器控制所述电力负载系统与所述第一发电机组(1)连通，与所述第二发电机组(2)断开，即所述第一发电机组(1)为所述电力负载系统供电。

4.根据权利要求3所述的电推船用供电系统，其特征在于，当所述推进电机的使用功率大于其额定功率的67％时，所述控制器控制所述电力负载系统与所述第一发电机组(1)、所述第二发电机组(2)同时连通，即所述第一发电机组(1)、所述第二发电机组(2)同时为所述电力负载系统供电。

5.根据权利要求4所述的电推船用供电系统，其特征在于，还包括第一发电机组控制开关柜(10)，所述第一发电机组控制开关柜(10)中安装有第一框架断路器(11)以及与所述第一框架断路器(11)连接的第一同步控制器(12)，所述第一框架断路器(11)和所述第一同步控制器(12)均与所述控制器连接，所述第一框架断路器(11)还与所述第一发电机组(1)连接。

6.根据权利要求2所述的电推船用供电系统，其特征在于，还包括第二发电机组控制开关柜(20)，所述第二发电机组控制开关柜(20)中安装有第二框架断路器(21)以及与所述第二框架断路器(21)电连接的第二同步控制器(22)，所述第二框架断路器(21)和所述第二同步控制器(22)均与所述控制器连接，所述第二框架断路器(21)还与所述第二发电机组(2)连接。

7.根据权利要求2所述的电推船用供电系统，其特征在于，所述推进电机至少包括并联的第一推进电机(3)与第二推进电机(4)，所述第一推进电机(3)、所述第二推进电机(4)分别与所述控制器连接。

8.根据权利要求7所述的电推船用供电系统，其特征在于，还包括并联的第一负载柜(30)与第二负载柜(40)，所述第一负载柜(30)中安装有第三框架断路器(31)，所述第二负载柜(40)中安装有第四框架断路器(41)，所述第三框架断路器(31)与所述第一推进电机(3)连接，所述第四框架断路器(41)与所述第二推进电机(4)连接，所述第三框架断路器(31)、所述第四框架断路器(41)还分别与所述控制器连接。

9.根据权利要求8所述的电推船用供电系统，其特征在于，所述第一负载柜(30)与所述第一推进电机(3)之间还设置有串联的第一滤波器(5)与第一变频器(6)，所述第一滤波器(5)与所述第三框架断路器(31)连接，所述第一变频器(6)与所述第一推进电机(3)连接；

所述第二负载柜(40)与所述第二推进电机(4)之间还设置有串联的第二滤波器(7)与第二变频器(8)，所述第二滤波器(7)与所述第四框架断路器(41)连接，所述第二变频器(8)与所述第二推进电机(4)连接。

10.根据权利要求2至9任一项所述的电推船用供电系统，其特征在于，还包括第三负载柜(50)，所述第三负载柜(50)中安装有第五框架断路器(51)，所述第五框架断路器(51)分别与所述第二电力负载、所述控制器连接。