削减运营成本,扬帆金色海洋

随着成本压力的增加和环保法规日渐严格,造船厂需要更多创新的解决方案来应对面临的难题。对于主要在部分负荷条件下工作的多用途船只尤其如此。需要做的不是对传统的技术修修补补,如采用感应电动机等;而是尝试开发一种更好的解决方案,结果证明,有一种更好的节省运营成本的方法。 将永磁电动机和发电机作为先进传动系统的主要元件,允许船东充分利用更加灵活、模块化、高效和轻便的推进系统。 虽然对于船舶应用来说比较新鲜,事实上永磁技术在其它行业(如风能)成为“游戏规则改变者”已有多年,确保了最高能效和最低成本的运行。作为奖励,该技术即使在最严格的环保要求下也有助于船只经受未来的考验。

用创新的技术在海上获得永久的高性能

对于电力推进系统,基于永磁技术的解决方案最适合航海船只,如渡轮、游轮、拖船、海上作业、科考船、破冰船等。该技术能够让船只通过出色的效率、可靠性和设计灵活性降低燃油消耗,从而降低运营成本。

系统效率更高

同步永磁电机中包含钕铁硼(NdFeB)磁钢,这是一种磁通密度非常高的物质。这使得其在整个速度范围内都非常适用于变速电机和发电机。产生磁场的转子损耗几乎为零。 功率更高 永磁电机在整个工作范围内都具有高效率性能,可显著降低燃油消耗。与感应电机相比,永磁电机在满负荷条件下效率通常提高2~4%,在部分负荷条件下效率提高10%。这些效率的获得,得益于转子中零电流损失、无励磁器和降低绕组损失。 永磁推进电机及其变流器有效地将可用能量转化为推进力。虽然标准的感应电机在其标称工作范围附近的一个狭窄频带内可以达到较高的效率,但永磁电机的设计却能够在更大的速度和转矩范围内提供更高的效率。这对于削减燃料总消耗至关重要。 燃油消耗更低 最近的两项1250 kW柴油-电力推进传动系统研究发现,永磁电机通过同样的Z-驱推进器实现了每年节省3%以上。永磁电机可以使用L-驱推进器,再节省燃油1%以上,同时长度和重量上也有所减少,这主要得益于其堆叠能力。 更好的可调速度控制 变频器可以提供近海船只和特种船只严苛的负载循环和动态定位所需的准确可调的速度控制。永磁技术的高能量密度及其较低的转子惯性在船只需要高机动性和DP类推进系统时大有裨益。这会带来最佳燃油效率和较少的废气排放。 剧烈波动的电力需求也对船舶发动机的使用寿命构成了严重的威胁。提供短时全功率和较长时间的低功率对设备损耗很大。 为了处理高度变化的负载循环、确保较长的发动机寿命、削减燃油消耗和达到较低的排放量,可调的速度控制是理想的解决方案。这可以避免发电机低负荷运转或空转,最大限度地降低了发动机的热应力和燃油消耗,并避免了不必要的发动机启/停循环。 可靠性 永磁电机在许多行业应用中极其恶劣的工作条件下也具有较高的可靠性和耐用性。例如,它们甚至可用于风机,而在风场的安装环境比在海洋运行的船舶中安装,所需要面对的挑战更为严酷。 故障和维护更少 同它同步电机一样,在直接推进系统中,不需要变速箱或随附滑环和电刷。因此,永磁推进线性机故障较少,维护也是如此。

模块化,设计灵活性

永磁解决方案比常规传动系统的体积、重量和容量更小。各种配置都具有无与伦比的灵活性和较小的封装体积,尤其当空间是关键因素时。此外,永磁解决方案符合低碳环保的要求。 将永磁发电机作为发电机组的一部分,可显著减小重量和发电机组的总长度。在推进方面,使用永磁电机作为推进电机配合逆变器可减小重量和配电盘长度。 总之,这将完全改变机房拥挤的状态,让各类机器设备有空间摆放,方便维护人员进入。

变频器

斯维奇变流器经过优化可与永磁发电机协同工作,实现最佳的整体系统效率。所产生的电质量更好,频闪低,电噪声排放少,且THD <1.5%。此外,永磁传动系统始终展现出卓越的并网能力,即使在分布式环境中也是如此。 变频器采用坚固的IP54保护等级的机柜,可承受恶劣的海上环境。非常易于安装和维护。

案例1:渡轮充分利用模块化电力推进

在渡轮中,采用标准AC-总线变流器和气冷式逆变器的系统、电动机和发电机、和类似的依赖永磁技术的DC-总线配置的对比结果非常有说服力。 DC-总线配置重量比AC-总线配置低61%左右,而组件体积小62%左右。燃耗计算表明,不更改推进器和发电机的运行配置时可降低燃耗8%左右。在发电机组上同时更改为变速运行时,可节省燃耗高达15~20%。系统故障模式和效果分析显示,即使电源管理系统处于离线状态,故障穿越能力也有所提高。 最终对比结果证明了基于永磁技术的DC-总线系统的优越性。永磁逆变器和设备的规格远远超过AC-总线配置,证明基于永磁的DC-总线系统在海洋环境下效率更高。

案例2:内河船舶重量和体积显著减小

为了检验标准DC-总线和采用永磁技术的紧凑分布式DC-总线之间的性能差异,在配备2个500 kW推进系统的内河船舶上进行了对比。 除了降低燃耗大约5%,结构紧凑的DC-总线配置重量降低近40%,组件体积减小约63%。这一切再次证明了基于永磁技术的DC-总线系统在海洋应用环境下的优越性。

获得良好的口碑

在海洋与船舶领域,可以在许多方面提高效率,其目标都是降低运营成本。显然,船舶的环保方面还有改进的余地。 永磁电机在许多要求苛刻的行业应用(包括海洋应用)中都有着高效和环保的良好口碑。它们远远胜过感应电机。永磁传动系统不但可以降低燃耗和提供更大的功率,同时还更加持久,并且维护较少。此外,永磁传动系统的紧凑结构大大减轻了重量,节省了空间。 采用永磁传动系统,船舶行业的企业可以顺利开始新的征途,因为他们知道自己正使用市场上最有效的推进系统扬帆金色海洋。

>下载PDF全文