CN208963294U - 化学品/油船的永磁电机交替推进系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了化学品/油船的永磁电机交替推进系统，包括主发电机组、主配电板、变频器、永磁电机、主机、离合器、配油器、CPP螺旋桨，主配电板正向电能输入端与主发电机组电连接，主配电板正向电能输出端与变频器正向电能输入端电连接，变频器正向电能输出端与永磁电机的正向电能输入端电连接，永磁电机反向电能输出端与变频器反向电能输入端电连接，变频器反向电能输出端与主配电板反向电能输入端电连接，永磁电机的动力输入轴通过离合器与主机连接，永磁电机的动力输出轴通过配油器与CPP螺旋桨连接，交替推进系统还包括用于监测主机运行状态的检测装置。该系统结构简单、操作方便、工作效率高、安全性好、设备投入和运营成本均较低。

Description

化学品/油船的永磁电机交替推进系统

技术领域

本实用新型涉及一种水上运输工具，特别是一种用于载重能力为18600吨化学品/油船的永磁电机交替推进系统。

背景技术

目前，在现有技术中，船舶正常航行时，通常都是主机在转动，通过轴的转动从而带动齿轮箱的运转，以确保螺旋桨的驱动。但是一旦主机发生故障，船就不能前行，存在较大安全隐患，而且单靠主机带动船前进的航速也不高，燃油消耗量大，运营成本高。

中国专利ZL200920233510.8公开了二类化学品船的交替推进系统，包括主发电机组、主配电板、主机、齿轮箱、螺旋桨，在主发电机和主配电板之间用第一电线相连接，主机与齿轮箱通过第一轴相连接，齿轮箱和所述螺旋桨通过第二轴相连接，在齿轮箱和主配电板之间设有轴带发电机，而轴带发电机与主配电板之间通过第二电线连接，轴带发电机与齿轮箱通过第三电线相连接。该实用新型一定程度的提高了主机燃油消耗赋予功率利用率，但是齿轮箱占有较大的体积空间，螺旋桨叶螺距不可调，推进系统启动能耗较高，且主机故障时需要30分钟才能切换成由轴带发电机来驱动螺旋桨。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供化学品/油船的永磁电机交替推进系统，该系统结构简单、操作方便、工作效率高、安全性好、设备投入和运营成本均较低，且故障时仅需10分钟即可切换至主发电机组对CPP螺旋桨的电力驱动。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是提供了化学品/油船的永磁电机交替推进系统，包括主发电机组、主配电板、变频器、永磁电机、主机、离合器、配油器、CPP螺旋桨，所述永磁电机通过电缆依次与变频器、主配电板、主发电机组电连接，所述主配电板正向电能输入端与主发电机组电连接，主配电板正向电能输出端与变频器正向电能输入端电连接，变频器正向电能输出端与永磁电机的正向电能输入端电连接，所述永磁电机反向电能输出端与变频器反向电能输入端电连接，变频器反向电能输出端与主配电板反向电能输入端电连接，所述永磁电机的动力输入轴通过离合器与主机连接，所述永磁电机的动力输出轴通过配油器与CPP螺旋桨连接，所述交替推进系统还包括用于监测主机运行状态的检测装置。

本实用新型推进系统将现有技术中带离合器功能的齿轮箱和高弹性联轴器等效替换为离合器，同时将FPP螺旋桨替换为配油器和CPP螺旋桨，降低了推进系统的设备投入费用、传统齿轮箱和高弹性联轴器的维护费用，系统还增加了变频器和主机检测装置，降低了运营成本，增加了主机监测功能，提高了推进系统安全性。

优选地，所述永磁电机的动力输入轴和永磁电机的动力输出轴均为碳纤维管材，或在钢轴的外部套装有碳纤维管材。碳纤维管材连接轴不仅具有钢材的强度，还具有重量轻、耐腐蚀、耐蠕变等优良性能。

优选地，所述永磁电机外壳设置为中空结构，外壳外表面设置有进水口和出水口，外壳连接有水循环系统，水循环系统包括蓄水池、水泵，进水口与水泵连接，出水口与蓄水池进水口连接。永磁电机外壳连接有冷却水循环系统，可以很好的为永磁电机降温，避免了永磁电机内部温度过高故障。

优选地，所述检测装置设置于主机输出转轴上，检测装置包括温度传感器、转速传感器、扭矩传感器中的任意一种或其任意组合。通过对主机输出轴温度、转速、扭矩的监测，便于及时发现主机故障并进行主机检修工作。

优选地，所述检测装置设置于主机内部，检测装置包括温度传感器、噪音传感器、流量传感器，温度传感器安装于主机排气管内，流量传感器安装于主机燃油进口处。通过对主机内部温度、噪音、油量供应情况的监测，便于及时发现主机故障并进行主机检修工作。

优选地，在所述主配电板和变频器之间设有继电器。当船体处于装货、卸货、检修时，打开主配电板和变频器之间的继电器，切断主发电机组对CPP螺旋桨的电力供应，仅为主配电板供电，以达到节省主发电机组能耗的目的。

优选地，所述永磁电机为发电机和电动机两用电机。永磁电机结构紧凑，体积小，极低的噪音；效率高，采用稀土永磁材料，磁场强度大，永磁电机转子为永磁体，无需励磁，减少了定子电流和定子电阻的损耗；启动转矩大，电流小，调速范围宽，调速精度高，永磁电机具有较低的惯性，转矩一定，响应速度快；节能效果显著，转子实现了稀土永磁化，所以无滑差，无电励磁、转子无基波铁、铜损耗。

优选地，所述电机外壳外表面喷塑有防腐塑料薄膜，所述CPP螺旋桨采用聚四氟乙烯或聚醚醚酮镀膜。防腐塑料薄膜可以防止外界环境中的气体或液体对电机外壳的腐蚀，聚四氟乙烯或聚醚醚酮镀膜防止海水对CPP螺旋桨的腐蚀。

本实用新型的优点和有益效果在于：

1、设备投入成本低：本实用新型推进系统采用CPP螺旋桨，同时将结构复杂的齿轮箱和高弹性联轴器等效替换为离合器，在保证了正常使用功能的前提下降低了设备投入成本。

2、运营成本低：一方面，由于主机的单位油耗比常规中高速发电机单位油耗低，所以在同等发电功率条件下，主机油耗更低；另一方面，离合器较齿轮箱和高弹性联轴器故障频率低，变频器可以确保永磁发电机在较大的转速范围内都可以发电，并将电能供给主配电板使用，提高了主机输出功率利用率；再次，离合器故障频率低，降低了维护费用。

3、节省空间：一方面，将体积较大的齿轮箱和高弹性联轴器等效替代为体积较小的离合器；另一方面，永磁电机发电时的单位体积输出功率比励磁发电机单位体积输出功率大，同等功率下永磁电机体积更小。

4、安全性好：首先，在主机故障的时候，在10分钟内主发电机组恢复船舶动力，船舶仍然能以不小于7节的航速航行；其次，通过调节CPP螺旋桨螺距实现在较低的扭力下回复推进系统，更加安全可靠；再次，当CPP螺旋桨故障时，通过手动调节螺距，此时CPP螺旋桨（可调螺距螺旋桨）相当于FPP螺旋桨（定螺距螺旋桨）模式推进。

附图说明

图1是交替推进系统结构示意图。

附图标记说明：

1、主发电机组；2、主配电板；3、变频器；4、永磁电机；5、主机；6、离合器；7、配油器；8、CPP螺旋桨；9、检测装置；10、继电器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，化学品/油船的永磁电机交替推进系统，包括主发电机组1、主配电板2、变频器3、永磁电机4、主机5、离合器6、配油器7、CPP螺旋桨8，其特征在于，所述永磁电机4通过电缆依次与变频器3、主配电板2、主发电机组1连接，所述主配电板2正向电能输入端与主发电机组1电连接，主配电板2正向电能输出端与变频器3正向电能输入端电连接，变频器3正向电能输出端与永磁电机4的正向电能输入端电连接，所述永磁电机4反向电能输出端与变频器3反向电能输入端电连接，变频器3反向电能输出端与主配电板2反向电能输入端电连接，所述永磁电机4的动力输入轴通过离合器6与主机5连接，所述永磁电机4的动力输出轴通过配油器7与CPP螺旋桨8连接，所述交替推进系统还包括用于监测主机运行状态的检测装置9。在所述主配电板2和变频器3之间设有继电器10。

交替推进系统工作原理：

化学品/油船在正常航行时，交替推进系统中的主机5驱动离合器6带动永磁电机4工作，永磁电机4将产生的电能经永磁电机4反向电能输出端传输给变频器3反向电能输入端，变频器3反向电能输出端将电能传输给主配电板2反向电能输入端，为主配电板2提供工作电能，永磁电机4同时带动CPP螺旋桨8工作，为船体提供动力；在主机5故障时，继电器10电路闭合，同时离合器6脱开主机5，主发电机组1开始发电，主发电机组1产生的电能传输给主配电板2正向电能输入端，主配电板2正常工作，同时主配电板2将电能经主配电板2正向电能输出端传输给变频器3正向电能输入端，变频器3正向电能输出端将电能传输给永磁电机4正向电能输入端，永磁电机4工作并通过配油器7带动CPP螺旋桨8转动为船舶提供驱动力。

主机故障原因：主机噪音大于正常工作分贝D_max，主机油量供应不足、间断、过大或不供油，主机排气管内温度高于正常工作温度范围最大值T_max1或主机输出转轴温度高于正常工作温度范围最大值T_max2，主机输出转轴转速在正常工作范围R_min~R_max之外，主机输出转轴扭矩在正常工作范围F_min~F_max之外。当检测装置监测到主机发生上述故障时，离合器脱开主机，同时继电器电路闭合，主发电机组开始发电，通过主配电板及变频器，驱动永磁电机工作并带动CPP螺旋桨转动为船舶提供动力。操作方便，在10分钟内恢复船舶动力，并确保船舶在不低于7节的航速持续航行。

当船舶静止不需要动力供应时，离合器脱开主机，同时继电器电路闭合，主发电机组开始发电，关闭主配电板和变频器之间的电路开关，主发电机仅为主配电板供电，减少主发电机组的能源浪费。

当CPP螺旋桨故障时，通过手动调节螺距，此时CPP螺旋桨（可调螺距螺旋桨）相当于FPP螺旋桨（定螺距螺旋桨）模式推进。

本实施例中优选的方式为，所述永磁电机为发电机和电动机两用电机。

本实施例中优选的方式为，所述永磁电机的动力输入轴和永磁电机的动力输出轴均为碳纤维管材，或在钢轴的外部套装有碳纤维管材。

本实施例中优选的方式为，所述永磁电机外壳设置为中空结构，外壳外表面设置有进水口和出水口，外壳连接有水循环系统，水循环系统包括蓄水池、水泵，进水口与水泵连接，出水口与蓄水池进水口连接。

本实施例中优选的方式为，所述检测装置设置于主机输出转轴上，检测装置包括温度传感器、转速传感器、扭矩传感器中的任意一种或其任意组合。

本实施例中优选的方式为，所述检测装置设置于主机内部，检测装置包括温度传感器、噪音传感器、流量传感器，温度传感器安装于主机排气管内，流量传感器安装于主机燃油进口处。

本实施例中优选的方式为，所述永磁电机为发电机和电动机两用电机。

本实施例中优选的方式为，所述电机外壳外表面喷塑有防腐塑料薄膜，所述CPP螺旋桨采用聚四氟乙烯或聚醚醚酮镀膜。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.化学品/油船的永磁电机交替推进系统，包括主发电机组、主配电板、变频器、永磁电机、主机、离合器、配油器、CPP螺旋桨，其特征在于，所述永磁电机通过电缆依次与变频器、主配电板、主发电机组电连接，所述主配电板正向电能输入端与主发电机组电连接，主配电板正向电能输出端与变频器正向电能输入端电连接，变频器正向电能输出端与永磁电机的正向电能输入端电连接，所述永磁电机反向电能输出端与变频器反向电能输入端电连接，变频器反向电能输出端与主配电板反向电能输入端电连接，所述永磁电机的动力输入轴通过离合器与主机连接，所述永磁电机的动力输出轴通过配油器与CPP螺旋桨连接，所述交替推进系统还包括用于监测主机运行状态的检测装置。

2.如权利要求1所述的化学品/油船的永磁电机交替推进系统，其特征在于：所述永磁电机的动力输入轴和永磁电机的动力输出轴均为碳纤维管材，或在钢轴的外部套装有碳纤维管材。

3.如权利要求2所述的化学品/油船的永磁电机交替推进系统，其特征在于：所述永磁电机外壳设置为中空结构，外壳外表面设置有进水口和出水口，外壳连接有水循环系统，水循环系统包括蓄水池、水泵，进水口与水泵连接，出水口与蓄水池进水口连接。

4.如权利要求3所述的化学品/油船的永磁电机交替推进系统，其特征在于：所述检测装置设置于主机输出转轴上，检测装置包括温度传感器、转速传感器、扭矩传感器中的任意一种或其任意组合。

5.如权利要求3所述的化学品/油船的永磁电机交替推进系统，其特征在于：所述检测装置设置于主机内部，检测装置包括温度传感器、噪音传感器、流量传感器，温度传感器安装于主机排气管内，流量传感器安装于主机燃油进口处。

6.如权利要求1~5任意一项所述的化学品/油船的永磁电机交替推进系统，其特征在于：在所述主配电板和变频器之间设有继电器。

7.如权利要求6所述的化学品/油船的永磁电机交替推进系统，其特征在于：所述永磁电机为发电机和电动机两用电机。

8.如权利要求7所述的化学品/油船的永磁电机交替推进系统，其特征在于：所述电机外壳外表面喷塑有防腐塑料薄膜，所述CPP螺旋桨采用聚四氟乙烯或聚醚醚酮镀膜。