低资本支出(CapEx)/运营成本(OpEx),高可靠性及紧凑性。这是客户考虑在新船舶或升级船舶上增加电机时考虑的三个最重要指标。但是,可以同时具备三者吗?可以,只需采用日渐风行的的永磁技术。
传统船舶设计师在设计新船舶时不得牺牲电机性能,认为不可能完全满足上述标准。通常,他们会采用电励磁同步电机等技术,但由于发电机效率较低而导致燃料成本增加,从而增加了运营成本。此外,如果设计师们追求可靠性,他们会使用超低速感应电机,这是一个简单的解决方案,但体积大且重,而效率和功率因系数也相对较低。
降低资本支出(CapEx)/运营成本(OpEx)
相反,永磁电机简化了结构,因为不需要转子绕组、励磁机、旋转整流器或自动电压调节器。
节约成本的好处涉及三方面。首先,成本比传统技术低。第二,它具备更有效的功率转换,特别是在低速应用,如直接驱动轴发电机或推进电机时。另外,主发动机/辅助发电机组消耗的燃料更少,这一点很重要,因为在一般情况下,电机整个生命周期超过 95% 成本均来自燃料。第三,与传统机器类型相比,永磁电机需要非常少量的维护,从而进一步降低生命周期成本。
总的来说,永磁电机生命周期成本较低,且永磁电机初始投资成本与传统技术相较处于同一水平或更低。
更高可靠性
接下来是可靠性问题。提高可靠性的最佳方法是将直接驱动技术 (无齿轮) 与永磁电机相结合。船用动力传动系中的齿轮通常具有多个齿接触和单独的轴承,这使得它更容易发生故障。尽管不具有直接的可比性,但根据对大型风力发电机齿轮进行的研究,三分之一的齿轮在投入使用的前七年就出现轴承故障。选择低速直驱技术即可消除变速箱风险,显著提高运行效率。永磁电机未配置传统电机中容易发生故障的转子相关部件。
节省空间
低速直接驱动系统,如电励磁同步电机或超低速感应电机,体积巨大且笨重。与永磁电机相比,它们因效率较低常导致损耗显著增加。为避免过热,它们的功率密度始终保持偏低水平。此外,它们的体积占用船舱更多空间。而电励磁同步电机需配置励磁机单元向旋转转子提供电流,轴向长度因此额外增加一米。根据我们的经验,传统同步电机通常要多占 40-50% 的空间,而低速感应电机则更大。因此,它们通常不会得到采用。
经过验证的经验
我们认为永磁技术的未来发展一片光明。我们已为各类船型提供数十台永磁电机系统。其中,大多数都是直驱轴带发电机,与传统技术相比,优势更为明显。最终,在大型液化石油气/液化天然气油轮上,轴带发电机与永磁技术相结合的产物将取代传统解决方案,不再仅使用辅助发电机组发电。
此外,部分主要石油公司承诺在不久的将来实现零碳排放,而应用这一全新技术也是实现碳中和的关键步骤。该项技术正在飞速发展,而我们希望您能从中获益。
毋庸置疑,永磁技术正在飞速发展,而我们希望您能从中获益。