绘制可持续发展路线图——船舶永磁电力推进系统

距离我们交付全球首台兆瓦级永磁轴带发电机，很快就 10 年了。使用永磁轴带发电机代替辅助发电机组可以显著降低燃料消耗。由于需要燃烧的燃料更少，因此排放量也更低。

由于最近收紧的排放法规，航运业的最终目标是到 2050 年左右实现净零排放，采用永磁技术的轴发电机系统已成为大型远洋船舶的标准解决方案。

到目前为止，我们已经为各种类型的船舶（例如集装箱船、LNG运输船、汽车运输船和各种油轮）销售了超过 300 台抱轴式永磁轴带发电机。现在，我们已累计运行了数百万小时，并且没有出现过现场故障，这证明了该技术的可靠性。

虽然我们预计在可预见的未来对永磁轴带发电机系统的需求将持续保持高位，但我们最近也看到另一个应用的快速增长：电力直驱推进。

目前，大型船舶（邮轮除外）的标准解决方案是使用二冲程柴油发动机来驱动螺旋桨。但这种情况可能会开始改变。

在柴-电推进中，电力由柴油发电机组产生，然后通过变压器和变频器输送到驱动螺旋桨的推进电机。明显的好处是不需要大型 2 冲程主发动机，而传统柴油机械推进器已经使用这种发动机很长时间了。

电力直驱推进的优势

虽然柴-电系统的投资成本通常较高，因为它需要整个动力传动系统中的更多部件 – 柴油发动机、发电机、变压器、变频器和电动机 – 但它具有许多优势，使其成为大型船舶的理想解决方案。

额定点的总效率通常低于柴油机械系统。尽管如此，船舶很少全速行驶以节省燃料并降低排放。这是因为螺旋桨功率和船速之间存在立方相关性。功率以速度的三次指数增加。

你也可以反过来看这个问题。如果你将船速降低 10%，你的电力需求将下降近 30%。当然，旅程将花费 10% 以上的时间。尽管如此，全速航行时提前到达的好处甚至无法与减速带来的燃料节省和减少的排放相提并论。

降低速度是减少船舶二氧化碳排放量的一种非常有效的方法。永磁在部分负载点的效率尤其高。此外，由于大型船舶上总是有 4-8 台发电机组，因此可以关闭其中一些发电机组，而其余发电机组可以在燃料消耗方面以最佳负载点运行。

除了提供更好的整体效率外，电力推进还能提高乘客的舒适度，因为电动机比低速柴油发动机运行更平稳。这是所有现代邮轮长期以来一直使用柴-电力推进主要原因之一。

除了通过提高效率来降低运营费用外，电动设备的维护成本通常也低于大型柴油发动机。尤其是永磁电机，磨损部件很少，进一步降低了维护成本。

采用柴-电推进的船舶几乎总是有两条或三条推进管线。这意味着电力系统中的任何一个部件发生故障都不会导致超过 50% 的推进功率损失，因为 50% 的功率仍可使船舶以最高速度的 80% 行驶。

柴-电推进系统还为船舶设计师提供了更多自由，因为电动元件在船舶上的安装位置比大型柴油发动机灵活得多。永磁电机也非常紧凑，因为扭矩密度高，为货物提供了更多空间，因此降低了每单位货物的运输成本。

最后，如果船上装有电池，就可以在港口区域实现零排放操作，这在许多地方正变得越来越普遍。

永磁推进电机选项

在过去的几年中，我们开发了各种推进概念，这些概念主要基于我们现有的产品平台。有时，由系统集成商提供推进轴和轴承是有益的，因此我们的电机与轴发电机设计相同，没有轴承或轴。这使得整个推进线更简单，因为可以使用通用轴承。

我们已经在北美五大湖区运营的 “Nukumi ”号船上安装了这样的系统。我们为该船提供了变速 永磁发电机组、直流配电环网（DC-Hub） 和 3 MW 直驱推进电机。

在一些情况下，我们的客户要求采用更传统的解决方案，即电动机有自己的轴承和轴，并通过传统的联轴器与推进管线连接。为此，我们对设备进行了一些机械设计更改以适应轴承。这两种解决方案如下图所示。

串联概念提供高冗余度

我们还开发了串联概念，即两台相同的机器连接在同一基座上。这种概念的独特之处在于，如果发动机发生故障，两台发动机中的任何一台都可以与推进器机械分离。

在传统的永磁电机解决方案中，如果最靠近螺旋桨的电机发生故障，则必须将该电机从推进管线中移除，并将第二台电机移至其位置。因此，从冗余的角度来看，这与传统的电动机类型一样好。永磁电机的主要缺点是，如果发生机器短路，磁场无法关闭。因此，它们通常需要配备特殊的保护概念，例如在星点处添加断路器。

但这种新的串联概念具有极好的冗余性。它也可以用于只有一个螺旋桨的船舶。目前，船级社不愿接受单螺旋桨船舶使用电力推进，无论电动机类型如何，除非有某种备用推进源，例如在电动机发生故障时可以让船舶以足够的速度移动的可伸缩推进器。

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我们现有的经过实地验证的船用机器功率范围从 1 MW 以下到 24 MW 以上，能够持续推动大型远洋船舶。我们的工厂还拥有独特的全功率测试能力，确保设备和变频器在运往造船厂之前能够按计划运行。

您可以在此处阅读有关我们的推进电机的更多信息，或者于 6 月份来阿姆斯特丹的电动和混合动力展览会上与我们会面。