一种船用抱轴式轴带发电系统及方法技术方案

本申请涉及一种船用抱轴式轴带发电系统及方法，其包括轴带发电机及并网装置，并网设备用于连接轴带发电机及用电设备，轴带发电机的输入轴用于连接于主机的输出轴且其输出轴连接螺旋桨；还包括：转向装置；辅机，通过转向装置连接于所述轴带发电机的输入轴或输出轴；第一离合器，连接于主机的输出轴与转向装置之间；第二离合器，连接于轴带发电机的输出轴与螺旋桨之间；第三离合器，连接于辅机与转向装置之间；状态监测模块，用于实时监测船舶状态，在监测到船停止时输出备电信息；切换控制模块，连接于状态监测模块，用于依据备电信息分离第一离合器及第二离合器，启动辅机，并闭合第三离合器。本申请具有满足停船长时用电的需求的效果。求的效果。求的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种船用抱轴式轴带发电系统及方法


[0001]本申请涉及称重设备的领域，尤其是涉及一种船用抱轴式轴带发电系统及方法。

技术介绍

[0002]船舶轴带发电机系统简称轴发系统或轴机系统，是由主机驱动船舶发电机，利用主机富裕功率达到节能的目的。主柴油机在低于75％～85％额定功率的低负荷下运行时，其经济性将下降，而利用轴带发电机，可以使主机长时间在较高负荷下运行，从而具有良好的经济性，也可以充分利用富余的功率储备，节省资源和能源。
[0003]一般的船舶会采用轴带发电机来满足船上用电，但当船只靠岸停船时，柴油机无需驱动船只航行，因此会关断柴油机，轴带发电机停止运转，导致停电。目前解决停船用电问题的方式主要分两种，一种是增加备用电源对轴带发电机产出的电能进行储存，优点是节省能源，缺点时无法支持长期停船用电；另一种方式是增加额外的柴油机与发电机，通过柴油机与发电机进行单独供电，优点是支持长时间用电，缺点是成本较高。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为目前的船只停船用电方式无法满足长时用电的需求。

技术实现思路

[0005]第一方面，为了满足停船长时用电的需求，本申请提供一种船用抱轴式轴带发电系统。
[0006]本申请提供的一种船用抱轴式轴带发电系统，采用如下的技术方案：
[0007]一种船用抱轴式轴带发电系统，包括轴带发电机及并网装置，所述并网设备用于连接轴带发电机及用电设备，所述轴带发电机的输入轴用于连接于主机的输出轴且其输出轴连接螺旋桨；还包括：
[0008]转向装置；
[0009]辅机，通过转向装置连接于所述轴带发电机的输入轴或输出轴；
[0010]第一离合器，连接于主机的输出轴与转向装置之间；
[0011]第二离合器，连接于轴带发电机的输出轴与螺旋桨之间；
[0012]第三离合器，连接于辅机与转向装置之间；
[0013]状态监测模块，用于实时监测船舶状态，在监测到船停止时输出备电信息；
[0014]切换控制模块，连接于状态监测模块，用于依据备电信息启动辅机，并闭合第三离合器，分离第一离合器及第二离合器。
[0015]通过采用上述技术方案，船停时，状态监测模块监测到船停止，输出备电信息，切换控制模块响应于备电信息，分离第一离合器及第二离合器时，主机、螺旋桨与轴带发电机断开，启动辅机，并闭合第三离合器后，辅机带动轴带发电机转动，满足停船长时用电的需求，提升节能性。
[0016]优选的，所述切换控制模块包括转速采集子模块、变速子模块及同步子模块，所述
变速子模块位于辅机与转向装置之间；
[0017]所述转速采集模块用于采集辅机的转速并得到第一转速值，采集轴带发电机的输入轴转速并得到第二转速值，采集变速子模块输出端的转速并得到第三转速值；
[0018]所述变速子模块连接于转速采集子模块，用于依据第一转速值及第二转速值调节差速比，使第三转速值与第二转速值一致；
[0019]所述同步子模块连接于转速采集模块，用于当第三转速值与第二转速值一致时闭合第三离合器。
[0020]通过采用上述技术方案，通过变速子模块改变辅机所输出的最终转速，使得变速子模块输出端的转速与轴带发电机的输入轴转速一致，此时可以减少转速不一致对第三离合器的冲击，减少设备故障或安全事故。
[0021]优选的，所述切换控制模块还包括联动子模块，所述联动子模块用于在所述同步子模块控制第三离合器闭合时，控制第二离合器、第一离合器同步分离。
[0022]通过采用上述技术方案，第三离合器闭合时，辅机与主机同时驱动螺旋桨转动，而若先闭合第一离合器，则辅机需要承受螺旋桨的扭矩，容易导致转速下降，干扰电网频率，辅机也易受损，因此控制第二离合器、第一离合器同步分离，使动力与负荷同步减小，实现平稳过渡。
[0023]优选的，所述切换控制模块还包括励磁调节子模块及电网频率检测子模块，所述励磁调节子模块连接于轴带发电机的励磁调节器，用于控制绕组磁场，所述电网频率检测子模块连接于并网设备，用于检测电网频率，还连接于励磁调节子模块及变速子模块，当电网频率超出设定区间时，控制励磁调节子模块调节励磁和/或控制变速子模块调节轴带发电机输入轴转速，使电网频率恢复到设定区间内。
[0024]通过采用上述技术方案，通过调节轴带发电机的励磁可以改变对其输入轴施加的扭矩，避免由于主机切换成辅机及螺旋桨分离导致的扭矩快速变化，配合变速子模块调节输入轴转速则可以使发电效率重新达到最大点，同时减小对电网频率的影响。
[0025]优选的，螺旋桨采用变距桨；
[0026]还包括：
[0027]指令获取模块，用于获取加速指令；
[0028]处理模块，连接于指令获取模块，用于解析加速指令，生成目标加速度，调取预设的变速配准库以确定变距桨的目标螺距角，依据第二转速值及目标螺距角判断是否需要增大扭矩；
[0029]若是，则所述切换控制模块启动辅机，并通过变速子模块使第三转速值与第二转速值一致，并闭合第三离合器，再控制变距桨调节至目标螺距角；
[0030]若否，则控制变距桨调节至目标螺距角。
[0031]通过采用上述技术方案，通过加速指令可解析得到所需的加速度，改变变距桨的螺距角可以在不损失转速，不影响电网频率的情况下改变施加于船只的推力，螺距角越大则推力越大，而同时螺距角越大对主机的输出轴的扭矩负荷越大，通过第二转速值及目标螺距角可以预估扭矩大小，当所需扭矩大于主机的负荷时，为避免转速下跌，因此启动辅机，通过辅机拉升扭矩，从而实现稳定提速。
[0032]优选的，还包括：
[0033]设备监控模块，用于监控主机是否发生故障；
[0034]变距模块，用于调节变距桨的螺距角；
[0035]应急控制模块，用于当监控主机故障时，通过变距模块控制变距桨的螺距角减小至设定值；控制辅机启动，通过变速子模块使第三转速值与第二转速值一致，并闭合第三离合器，分离第一离合器。
[0036]通过采用上述技术方案，当检测到主机发生故障时，先减小螺距角，降低对主机的负荷，然后启动辅机，通过变速子模块同步转速，接入辅机，断开主机，通过辅机实现不间断运行，方便对主机进行维护和测试。
[0037]优选的，所述应急控制模块还包括反制子模块及逆变子模块，所述反制子模块连接于逆变子模块，用于当监控到主机发生故障时启动逆变子模块，启用储能装置，所述储能装置通过逆变子模块向轴带发电机供电。
[0038]通过采用上述技术方案，当主机故障时，通过辅机带动变距桨转动，实现应急推进，此时可关闭轴带发电机，当辅机故障或动力不足时，可反向启用轴带发电机，作为电动机使用，配合储能装置进行供电，提升变距桨的推力。
[0039]优选的，所述并网设备上连接有储能装置，储能装置用于储存多余的电能；
[0040]还包括：
[0041]时间输入模块，用于获取停船时长；
[0042]电量监测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用抱轴式轴带发电系统，其特征在于，包括轴带发电机(4)及并网装置，所述并网设备(41)用于连接轴带发电机(4)及用电设备，所述轴带发电机(4)的输入轴用于连接于主机(1)的输出轴且其输出轴连接螺旋桨(5)；还包括：转向装置；辅机(2)，通过转向装置连接于所述轴带发电机(4)的输入轴或输出轴；第一离合器(31)，连接于主机(1)的输出轴与转向装置之间；第二离合器(32)，连接于轴带发电机(4)的输出轴与螺旋桨(5)之间；第三离合器(33)，连接于辅机(2)与转向装置之间；状态监测模块，用于实时监测船舶状态，在监测到船停止时输出备电信息；切换控制模块，连接于状态监测模块，用于依据备电信息启动辅机(2)，并闭合第三离合器(33)，分离第一离合器(31)及第二离合器(32)。2.根据权利要求1所述的船用抱轴式轴带发电系统，其特征在于，所述切换控制模块包括转速采集子模块、变速子模块及同步子模块，所述变速子模块位于辅机(2)与转向装置之间；所述转速采集模块用于采集辅机(2)的转速并得到第一转速值，采集轴带发电机(4)的输入轴转速并得到第二转速值，采集变速子模块输出端的转速并得到第三转速值；所述变速子模块连接于转速采集子模块，用于依据第一转速值及第二转速值调节差速比，使第三转速值与第二转速值一致；所述同步子模块连接于转速采集模块，用于当第三转速值与第二转速值一致时闭合第三离合器(33)。3.根据权利要求2所述的船用抱轴式轴带发电系统，其特征在于，所述切换控制模块还包括联动子模块，所述联动子模块用于在所述同步子模块控制第三离合器(33)闭合时，控制第二离合器(32)、第一离合器(31)同步分离。4.根据权利要求2所述的船用抱轴式轴带发电系统，其特征在于，所述切换控制模块还包括励磁调节子模块及电网频率检测子模块，所述励磁调节子模块连接于轴带发电机(4)的励磁调节器，用于控制绕组磁场，所述电网频率检测子模块连接于并网设备(41)，用于检测电网频率，还连接于励磁调节子模块及变速子模块，当电网频率超出设定区间时，控制励磁调节子模块调节励磁和/或控制变速子模块调节轴带发电机(4)输入轴转速，使电网频率恢复到设定区间内。5.根据权利要求2所述的船用抱轴式轴带发电系统，其特征在于，螺旋桨(5)采用变距桨；还包括：指令获取模块，用于获取加速指令；处理模块，连接于指令获取模块，用于解析加速指令，生成目标加速度，调取预设的变速配准库以确定变距桨的目标螺距...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敏杰，邓建华，刘明超，胡伟佳，
申请(专利权)人：上海中车汉格船舶与海洋工程有限公司，
类型：发明
国别省市：