船舶混合推进系统制动过程分析与研究

混合动力系统采用轴带电机再生制动来吸收制动能量实现快速制动,但制动电阻的选型和控制分析需要大量的计算和校核。针对此问题,对混合动力船舶制动过程中螺旋桨负载的转矩随转速变化的特性进行仿真分析,提出基于轴带电机最大转矩电流比(MTPA)控制的制动控制策略和基于该控制方式的制动电阻选型过程、选型方法并进行仿真验证。仿真中轴带电机以MTPA控制方式实现了电磁转矩一直保持其最大转矩的快速制动;经仿真对比,小于等于5Ω的制动电阻选型方案能够满足目标船制动能量消耗需求。所形成的制动电阻选型及验证方法,能够在装船前对该关键部件与船舶的适配性进行很好地优化与验证,对于新型混合动力推进系统船舶关键部件的设计具有指导意义。

液化天然气船舶动力系统加速性能优化策略研究

针对船舶天然气发动机匹配定距桨(FPP)的直接推进动力系统存在加速速率慢、动态性能差的缺陷,提出了一种系统级优化方案,设计并联型式气电混合动力系统,通过轴带电机辅助推进优化系统的加速性能。建立船舶气电混合动力系统仿真模型,根据试验数据对天然气发动机的加速性能进行数据标定,保证模型动态精度,以仿真手段分别验证混合动力系统使用变频器(VFD)动态切换策略和变频器超前控制策略的加速优化效果。综合考虑实际工程控制难度和加速过程优化效果,变频器动态切换策略优于变频器超前控制策略。气电混合动力系统轴带电机辅助推进(PTI)模式使用变频器切换控制策略可达到较好的加速性能,在降低主机机械负荷和热力负荷的同时船舶快速性最大提升16%。气电混合动力系统轴带电机辅助发电(PTO)模式加速时轴带发电机负载转移至船舶辅机,稳定一段时间后切换至电动模式助推,加速性能可达到PTI模式加速水平。

柴电混合拖轮动力系统试验台设计及试验研究

为研究柴电混合动力系统在港作拖轮上的适用情况,以某型拖轮作为研究对象,建立柴电混合动力系统试验台,对柴电混合动力系统进行研究。试验研究表明:柴电混合系统各模式下,设备运行参数正常,系统稳定运行;在自航模式下,700(r·min-1)以下时电机推进模式较柴油机推进模式省油;和相似船型的比较分析显示:使用柴电混合动力系统,全年的节油率可达13. 24%。

R6160船用双燃料发动机的性能仿真与优化研究

针对改进型双燃料发动机燃烧效果较差的问题,采用一维仿真的方法,建立了R6160双燃料发动机模型。应用此模型研究了喷油正时、天然气喷气正时和过量空气系数对燃烧的影响;对喷油正时和天然气喷气正时的改进效果进行了试验验证。试验结果表明:合理调整喷油正时和天然气喷气正时能有效改进双燃料发动机的性能。

变速柴油发电机组最佳运行转速研究

燃油经济性好是变速柴油发电机组的一大优势,而柴油机运行转速与燃油消耗率密切相关。以变速柴油发电机组为研究对象,建立了变速柴油发电机组的数学模型,以燃油消耗率最低为准则,用数学模型寻优和试验数据寻优两种方法开展了变速柴油发电机组的最佳运行转速研究;并进行了变速柴油发电机组油耗试验。试验结果表明:在最佳运行转速曲线上运行的变速柴油发电机组的燃油消耗率小于恒速模式下运行时的燃油消耗率;试验数据寻优得到的最佳运行转速曲线的节油性更好。

混合动力船舶超级电容制动能量回馈装置

针对混合动力船舶采用制动电阻吸收制动能量不可避免造成能量浪费的问题,借鉴直流推进系统,采用超级电容储能装置作为能量回馈装置,研究混合动力船舶在典型工况下的制动过程,并对超级电容在制动过程中的控制方法、控制效果进行分析。结果表明:与制动电阻相比,超级电容制动能量回馈装置不仅能够提升直流母线电压的稳定性,还能有效吸收和储存在螺旋桨制动及减速过程中产生的制动能量,提升船舶能效。

LNG船舶推进系统动态性能分析研究

以某LNG动力工程船舶为研究对象,采用AMESim仿真软件对船舶推进系统进行建模仿真。为保证模型的精确性,采用试验数据进行标定,标定结果表明:各重要参数误差均在允许范围内。采用该仿真模型分别对分级加减速工况和负荷突变工况下推进系统各主要参数随时间的变化规律进行分析。结果表明:在上述动态过程中该气体机运行稳定。

某渔业资源调查船柴电混合动力系统设计及应用

基于船舶动力系统设计平台,根据某渔业资源调查船运行工况,从柴电混合动力系统运行模式分析、设备选型分析、推进轴系回转振动分析等方面着手,开展柴电混合动力系统设计。设计的柴电混合动力系统与传统柴油机动力系统相比,装机功率降低了17.9%,油耗降低了6.5%。经实船应用,各项性能指标均满足技术要求。

并联式船舶气电混合动力系统动态加速性能仿真

为提高并联式船舶气电混合动力系统的动态加速性能,设计新的变频器控制策略,充分利用电机的快速响应性。仿真结果表明,采用新的变频器控制策略使电机更早地投入加速过程,从而降低气体主机在加速过程中的功率负荷,有效提升系统的动态响应性能。应用变频器切换控制策略的气电混合动力系统较纯气体机动力系统在加速过程中有着更好的动态性能,主机加速到额定转速的时间最多可缩短32.81%,热力负荷可降低4.28%。