The Switch - Mika Koli

颠覆传统的传动系统


斯维奇的基于永磁技术的新一代传动系统将凭借自身实力颠覆传统,因为它们能够达到最高的能源效率并降低运行成本。此外,它们还有助于遵守未来的环保法规。借助此类解决方案,船东可以在激烈的海洋竞争中保持不败并获得利润。

永磁电机 – 轴带发电机的“特种部队”

在过去 30 年中,轴带发电机在船舶上的应用取得了成功。增加轴带发电机的主要好处是可以利用主引擎产生电能,这样可以降低燃油消耗,并使用相对更为便宜的重油运行,因此可以显著减少辅助发电机的使用量。但是,缺点是推进装置只能以恒速运行。

另一种选择是不使用轴带发电机。在这种情况下,船只可以继续利用主引擎变速运行的优势,而利用船上的辅助发电机发电。缺点是,船舶的经营者需要支付额外费用,例如更高的燃油成本以及辅助发电机的维护成本。

现在,商船可以通过采用颠覆传统的解决方案将两种方法的优势结合在一起,这种解决方案可以将先进的控制装置与斯维奇永磁电机和变频器技术结合起来。这使得船只能够以更高的效率为船只的电网供电,通过关闭辅助发电机降低成本,并且使主引擎能够变速运行并发电。总的来说,这可以为四冲程发动机船只节约大量运行成本,不过二冲程发动机船只的节约更为明显。

新一代电气传动系统的主要部件为永磁电机和变频器,可以显著提高能源效率并降低运行成本。控制装置是船只保证能源效率的大脑,可保持电网稳定,不受外部条件(例如波浪、速度和其他影响因素)的影响。

虽然永磁技术对于船运业来说还是一门新技术,但是凭借无与伦比的设计灵活性,永磁技术已在其他众多产业中取得了空前的成功。由于功率密度提高,永磁电机可以更为紧凑,重量更轻,尺寸更小。

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颠覆传统的传动系统解决方案

  • 永磁电机: 提供无与伦比的高功率密度和设计灵活性,节能增效,运行可靠
  • 变频器: 耐用型水冷变频器
  • 控制装置: 船只的大脑,保证节能增效
  • Take me home / 助力模式: 启用辅助发电机和/或蓄电池
  • DC-link: 保证全船的能源效率

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永磁技术可提供无与伦比的功率密度

永磁技术已在多个行业中得到广泛应用,事实证明该技术能保证能源效率、高功率密度、设计灵活性和运行可靠性。现在,船舶工业的诸多应用也可享受同样的优势。

节能增效

永磁电机可在整个运行范围内表现出高效性能,显著降低燃油消耗。通常来说,与感应电机相比,永磁电机的全负荷效率要高出2-4%,部分负荷时效率要高出 10%。效率提高的原因是减少了转子中的电流损失、取消了励磁机并降低了绕组损耗。

高功率密度

同步永磁电机含有钕铁硼 (NdFeB) 磁体,这是一种磁通量密度很高的材料,是制作全速域变速发电机的理想选择。生成磁场时,转子损耗几乎为零。

设计灵活性

由于功率密度的提高,永磁电机可以更加紧凑,重量更轻,尺寸更小。这使其灵活性更好,可以适应船舶配置中有限的可用空间。

运行可靠性

事实证明,在多种工业应用中的极端严酷运行条件下,永磁电机都具有很高的可靠性和耐用性。它们具有出色的性能以及耐腐蚀性和抗温能力。借助先进的热管理技术,可以将运行温度控制在较低水平,进而延长电机的寿命。

变频器的优越性能

通过为轴带发电机添加变频器,船只可以控制速度,并确保船只电网电源的稳定。通过采用变频器,船只可以选择其认为最佳的发电方式:或者利用主发动机发电,或者利用辅助发电机发电。

为最佳效率而优化

斯维奇变频器的基础是采用先进的矢量控制技术的绝缘栅双极晶体管 (IGBT)。该变频器经过优化,可与永磁电机配合使用,以实现最佳总体系统效率。我们的变频器采用模块化轻质结构设计,可以高效利用船只内部的空间。

活动前端整流技术

借助活动前端整流技术(AFE),斯维奇变频器可实现功率引入 (PTI) 和功率引出 (PTO),从而使轴带发电机能够变速运行。通过采用这项技术,可根据具体应用要求将永磁电机用作电动机或发电机。AFE 还可实现利用制动能量发电,从而不需要安装耗能电阻,将多余能量反馈回系统并实现传动系统的优化使用。AFE 还有其他优势,例如谐波更低,从而改善电能质量。

水冷和热管理

斯维奇变频器采用水冷和杰出的热管理设计。这使得变频器尺寸更为紧凑,可以在有限的船内空间中方便地进行布置。此外,水冷式变频器不需要额外的风道,这也可以节省空间。

最严酷运行条件下的可靠性

斯维奇变频器采用坚固的 IP54 级机柜。这种机柜经过设计,可用于海上等严酷环境,并可以轻松地进行安装和维护。

商船的全新机遇

斯维奇永磁和变频器技术的结合使用为采用混合推进系统的大型商船运输领域带来全新机遇,最能收益的是使用二冲程主引擎的船只。

远洋商船的主要推进装置是由低速二冲程主引擎驱动的定距螺旋桨。二冲程主引擎的可靠性很高,而且能够将燃油消耗保持在比中速四冲程主引擎至少低 20 g/kWh 的水平。

由于商船大部分运行时间都是在远海长距离航行,因此燃油经济性是仅次于安全性和可靠性的重要因素。二冲程主引擎可以在与所需螺旋桨转速相等的低速下运行。因此,此类发动机可以通过中间轴与螺旋桨直接相连,无需借助额外的传动装置即可实现所需的转速匹配。这就造就了更为直接、部件更少的推进系统。

传统上,向此类系统中添加轴带发电机需要特殊设备,例如配有发电机驱动用递升式 PTO 轴的旋度齿轮。这些配置增加了系统的复杂性,而且相当昂贵。采用可变频率驱动的直驱式永磁轴带发电机可以让二冲程主发动机驱动式推进系统同样拥有混合驱动系统的优点。

在直驱式永磁轴带发电机中,转子安装在推进系统的中间轴上。转子的质量和惯量都非常低,因此,对推进系统扭振计算 (TVC) 的影响也保持在最低水平。由于无需额外的轴承,因此螺旋桨轴系统的设计不会受到影响。

 

每月节约燃油成本高达 50,000 欧元

这些大型商船可获得多种优势,包括能源效率提高和运行成本降低。首先,借助新型传动系统,可利用主引擎发电,与采用辅助发电机相比,可大幅提高能源效率。其次,可以使用重油或液化天然气 (LNG) 作为燃料,此类燃料比辅助发电机使用的船用柴油便宜很多。

最后,从电气角度来说,斯维奇传动系统的尺寸可以定制,这样一来,船只运行时就可以采用可控桨距、角度和转速相结合的模式。这样可以确保船只能够借助可用的最好技术以最高效的方式运行。

让具体数字来说话吧:商业用船每降低4节(海里/小时)速度,可以节约50%的能源消耗;以更低的速度航行意味着更少的维护;此外,通过使用最新的技术,船东可以节约大概五万欧元的的燃油成本,这就意味着每年可以增加7%的利润。