船舶主机与飞轮储能系统联合工作装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种船舶主机与飞轮储能系统联合工作装置，包括：为船舶提供推进动力的主机系统、可储存能量的飞轮储能系统、配电系统和能量管理系统，船舶主机通过离合器传动连接有传动轴系，传动轴系前端设置有螺旋桨，传动轴系通过齿轮箱与轴带发电机连接，使传动轴系的旋转能够带动轴带发电机发电，或传动轴系在轴带发电机的驱动下旋转。本实用新型专利技术所述的船舶主机与飞轮储能系统联合工作装置，将飞轮储能系统应用于船舶，通过能量管理系统使飞轮储能装置与船舶主机联合工作，使主机可持续运转于低油耗工况，节省成本，并可维持船舶主机工作于较高负荷，有利于其运转以及减少有害排放，增加工作寿命，减少维修保养。

Joint working device of marine main engine and flywheel energy storage system

The utility model provides a joint working device of a ship main engine and a flywheel energy storage system, which comprises a main engine system, a flywheel energy storage system, a power distribution system and an energy management system for providing propulsion power for the ship. The main engine of the ship is connected with a transmission shaft system through a clutch transmission, the front end of the transmission shaft system is provided with a propeller, and the transmission shaft system generates electricity through a gearbox and a shaft belt The machine is connected so that the rotation of the drive shaft system can drive the shaft belt generator to generate electricity, or the drive shaft system rotates under the drive of the shaft belt generator. The combined working device of the main engine of the ship and the flywheel energy storage system of the utility model applies the flywheel energy storage system to the ship, through the energy management system, the flywheel energy storage device and the main engine of the ship work together, so that the main engine can operate continuously under the working condition of low oil consumption, save costs, and maintain the main engine of the ship to work at a higher load, which is beneficial to its operation, reduce harmful emissions, and increase Increase working life and reduce maintenance.

【技术实现步骤摘要】
船舶主机与飞轮储能系统联合工作装置
本技术涉及船舶主机领域，具体而言，尤其涉及一种船舶主机与飞轮储能系统联合工作装置。
技术介绍
海上货物运输以其运量大、运费低以及对货物适应性强等优点,成为国际贸易中主要的运输方式，尽管现在提出了全船电力推进的船舶，但是对于大型集装箱船、VLCC等大型船舶，未来一段时间内还是会采用传统的、效率高主机直接推进方式。而每种机型的船舶主机均有其自己的油耗—功率曲线，以6S60ME-C8.2(PartloadVT)为例，主机在75％负荷时，油耗率约为158.5g/kW.h，而在40％负荷时，油耗率约为167g/kW.h，大约上涨5.4％，而实际情况是，船舶在抛锚、等引水、靠离码头3～5小时，主机经常变负荷航行，有很多时候功率远远低于40％，油耗率会进一步升高导致油耗增加。另外由于低负荷、变负荷工况主机燃油、扫气不是最佳匹配，会导致排放超标、机器磨损加剧。
技术实现思路
根据上述提出船舶在抛锚、等引水、靠离码头3～5小时，主机经常变负荷航行，有很多时候功率远远低于40％，油耗率会进一步升高导致油耗增加，另外由于低负荷、变负荷工况主机燃油、扫气不是最佳匹配，会导致排放超标、机器磨损加剧的的技术问题，而提供一种船舶主机与飞轮储能系统联合工作装置。本技术将飞轮储能系统应用于船舶，通过能量管理系统使飞轮储能装系统与船舶主机联合工作，使船舶主机可持续运转于低油耗工况，节省成本，维持船舶主机工作于较高负荷，有利于其运转以及减少有害排放，增加工作寿命，减少维修保养。本技术采用的技术手段如下：一种船舶主机与飞轮储能系统联合工作装置，包括：主机系统，包括船舶主机、离合器、传动轴系、螺旋桨、齿轮箱和轴带发电机，所述船舶主机通过离合器传动连接有传动轴系，所述传动轴系前端设置有螺旋桨，且所述螺旋桨在传动轴系的驱动下旋转，推动船舶前进，所述传动轴系通过齿轮箱与轴带发电机连接，使所述传动轴系的旋转能够通过齿轮箱带动所述轴带发电机发电，或所述传动轴系通过齿轮箱在所述轴带发电机的驱动下旋转；飞轮储能系统，包括飞轮、可逆式电动/发电机和真空室，所述飞轮和可逆式电动/发电机设于所述真空室，且所述可逆式电动/发电机用于驱动所述飞轮旋转蓄能或在飞轮的惯性旋转驱动下带动所述可逆式电动/发电机发电；配电系统，包括主配电板、第一电子电力元件和第二电子电力元件，所述主配电板通过第一电子电力元件连接有所述轴带发电机，且所述轴带发电机通过第一电子电力元件向所述主配电板输送电力，或所述轴带发电机在主配电板分配的电力驱动下旋转，并通过齿轮箱、传动轴系带动所述螺旋桨旋转工作；当船舶主机低负荷工况至指定值，所述轴带发电机发电，且将电力依次通过第一电子电力元件、主配电板和第二电子电力元件，传输至飞轮储能系统，驱动所述可逆式电动/发电机旋转，进而带动飞轮旋转蓄能；当船舶主机高负荷工况至指定值，或故障不工作时，所述飞轮惯性旋转带动所述可逆式电动/发电机发电，且将电力依次通过第二电子电力元件、主配电板和第一电子电力元件，传输至所述轴带发电机，驱动所述轴带发电机旋转，通过齿轮箱带动传动轴系及螺旋桨旋转。进一步地，所述真空室内设有旋转轴，所述旋转轴的前后两端分别设有第一轴承和第二轴承，所述飞轮和可逆式电动/发电机设于所述旋转轴上。进一步地，所述的飞轮为高强度复合材料制成的高速飞轮。进一步地，所述的可逆式电动/发电机采用直流永磁无刷同步电机。进一步地，所述第一轴承和第二轴承为磁悬浮轴承，且在所述旋转轴上设有机械保护轴承，用于磁悬浮轴承失效时支撑旋转轴。进一步地，所述第一电子电力元件和第二电子电力元件为具有双向变流功能的电力转换器。进一步地，所述飞轮储能系统还设有监测飞轮转速的监控仪表。较现有技术相比，本技术具有以下优点：1、船舶主机可持续运转于低油耗工况，节省燃油费用。2、船舶主机可维持工作于较高负荷，有利于其长时间运转，增加工作寿命，降低维修保养成本。3、维持主机燃烧工况良好，从根本上减少有害物质产生，控制有害排放，满足排放要求。4、飞轮储能系统储能密度大，效率高，可在船舶主机故障时通过给轴带发电机迅速供电为船舶提供紧急动力，增强了船舶安全性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术船舶主机与飞轮储能系统联合工作装置的示意图。其中：1、船舶主机，2、离合器，3、传动轴系，4、轴带发电机，5、螺旋桨，6、主配电板，7、第一电子电力元件，8、第二电子电力元件，9、飞轮，10、第一轴承，11、可逆式电动/发电机，12、第二轴承，13、真空室，14、齿轮箱。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶主机与飞轮储能系统联合工作装置，其特征在于，包括：主机系统，包括船舶主机、离合器、传动轴系、螺旋桨、齿轮箱和轴带发电机，所述船舶主机通过离合器传动连接有传动轴系，所述传动轴系前端设置有螺旋桨，且所述螺旋桨在传动轴系的驱动下旋转，推动船舶前进，所述传动轴系通过齿轮箱与轴带发电机连接，使所述传动轴系的旋转能够通过齿轮箱带动所述轴带发电机发电，或所述传动轴系通过齿轮箱在所述轴带发电机的驱动下旋转；飞轮储能系统，包括飞轮、可逆式电动/发电机和真空室，所述飞轮和可逆式电动/发电机设于所述真空室，且所述可逆式电动/发电机用于驱动所述飞轮旋转蓄能或在飞轮的惯性旋转驱动下带动所述可逆式电动/发电机发电；配电系统，包括主配电板、第一电子电力元件和第二电子电力元件，所述主配电板通过第一电子电力元件连接有所述轴带发电机，且所述轴带发电机通过第一电子电力元件向所述主配电板输送电力，或所述轴带发电机在主配电板分配的电力驱动下旋转，并通过齿轮箱、传动轴系带动所述螺旋桨旋转工作；当船舶主机低负荷工况至指定值，所述轴带发电机发电，且将电力依次通过第一电子电力元件、主配电板和第二电子电力元件，传输至飞轮储能系统，驱动所述可逆式电动/发电机旋转，进而带动飞轮旋转蓄能；当船舶主机高负荷工况至指定值，或故障不工作时，所述飞轮惯性旋转带动所述可逆式电动/发电机发电，且将电力依次通过第二电子电力元件、主配电板和第一电子电力元件，传输至所述轴带发电机，驱动所述轴带发电机旋转，通过齿轮箱带动传动轴系及螺旋桨旋转。...

【技术特征摘要】
1.一种船舶主机与飞轮储能系统联合工作装置，其特征在于，包括：主机系统，包括船舶主机、离合器、传动轴系、螺旋桨、齿轮箱和轴带发电机，所述船舶主机通过离合器传动连接有传动轴系，所述传动轴系前端设置有螺旋桨，且所述螺旋桨在传动轴系的驱动下旋转，推动船舶前进，所述传动轴系通过齿轮箱与轴带发电机连接，使所述传动轴系的旋转能够通过齿轮箱带动所述轴带发电机发电，或所述传动轴系通过齿轮箱在所述轴带发电机的驱动下旋转；飞轮储能系统，包括飞轮、可逆式电动/发电机和真空室，所述飞轮和可逆式电动/发电机设于所述真空室，且所述可逆式电动/发电机用于驱动所述飞轮旋转蓄能或在飞轮的惯性旋转驱动下带动所述可逆式电动/发电机发电；配电系统，包括主配电板、第一电子电力元件和第二电子电力元件，所述主配电板通过第一电子电力元件连接有所述轴带发电机，且所述轴带发电机通过第一电子电力元件向所述主配电板输送电力，或所述轴带发电机在主配电板分配的电力驱动下旋转，并通过齿轮箱、传动轴系带动所述螺旋桨旋转工作；当船舶主机低负荷工况至指定值，所述轴带发电机发电，且将电力依次通过第一电子电力元件、主配电板和第二电子电力元件，传输至飞轮储能系统，驱动所述可逆式电动/发电机旋转，进而带动飞轮旋转蓄能；当船舶主机高负荷工...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文华，岳英杰，张存有，孙玉清，张君彦，张金男，周性坤，林珊颖，韩凤翚，刘雄雁，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21