船舶电站浮动频率运行控制器及其节能探讨.pdfVIP

船舶电站浮动频率运行控制器及节能探讨 大连海事大学文元全朱周 I内容摘要】为在我国现有的船舶上采用电站浮动频率运行(FFR)达到节能目的，本文讨论 了FFR的可行性。结合广远“铜川”号轮降频实验数据，从理论上给予肯定并提出了一种 可靠易行的FFR控制器。对采用FFR技术运行的船舶经济收益情况作了分析。 关键词：浮动频率运行控制掺船舶电培船舶节学 九十年代初，挪威、德国开发了新一代节能船．已提出了船舶电站采用浮动频率运行 )的概念。这些国家船舶技术管理部门也相应将《海船规范》 Floating-Frequency-Run(FFR 恒定频率运行作了变动。例如：德国联邦劳氏船级社允许频率浮动范围为．12％～+5％。这 一概念提出的本质原因是浮动频率会带来节省能源的好处，满足了经济及日益受到重视的 环保问题之需要。能否在现有的恒定频率运行船舶基础上或少投资略加以技术改造前提下， 使得我国现有船舶也能FFR运行达到节能目的，使得经济和绿色环保双双收益呢?若可 能，如何设计浮动频率运行控制器?本文采用了在广远“铜川”号获得的详实的实验数据 针对上述问题作了回答并估算了FFR的经济收益。 1 降频节能技术的理论依据及经济性 船舶电站的负载构成一般可简单看成电动机感性负载及照明等纯阻性负载，特别是在 航行工况时，由电动机拖动的各类主、副机服务泵所形成的感性负载占总负载较大份额， 而这些电动机大多可近视认为拖动恒转矩负载(往往这些辅机容量选得偏大)。它们所耗有 功功率P为 P=P‘+P埘+P艮 (1) P。：电磁转矩，P。：电动机铜损，Ph：电动机铁损 ，一 P。==等(ML+Mo) (2) OU n：电动机转速，ML：负载转矩，Mo：空载摩擦转矩 6n， n-(1·s)二三一 (3) p s：转差率， D：电动机极对数， f．电网频率 当发电机进行降频运行时．频率f的降低使电动机转子转速n也降低，从而P。、P降 了下来。 实际上，转数n的降低．也会使空载摩擦转矩Mo减小。 值得注意的是(式1．1)．降频后Kl+PF。有所增加。这是因为交流电机有： U=4．44fkW巾。 (4) u：定子相电压，k：定子绕组分布系数，w：定子每相绕组匝数， 316 咖。：定子旋转磁场每极磁通量最大值 PFcO：(fBⅢ)‘ f5) B。：定子旋转磁场每极磁感应强度最大值 若U不变，当f降低时巾。、B。增高，这可能会导致铁心磁路中饱和。于是铁损P。 增加导致电机温升增加，会影响电机使用寿命。解决办法是通过f、U同时降落同一个百 分比。 表1是发电机降频实验二控制屏表记测量总结果。 表2是根据“铜川”号轮机和副机日志统计各工况负荷情况。那么．一年的发电量为 1 W2∑P×t=(266．45x 82+227．7x90+123．3X93)X24=1930891．2kwh (6) 油率2359／kwh计，全年可省柴油量G--2．35X 10。x148485．5--46．4吨。按目前市场柴油价 】70美元／吨计，全年节