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摘要：本文对船舶电力推进系统进行介绍，分析了船舶电力推进系统的原理和特点，并针对船舶电力推进术介绍其发展现状。
关键词：船舶；电力推进；现状
前言：
电力推进系统已有上百年历史，受到各种因素的制约，发展缓慢。到20世纪80年代起，供电系统、推进电机及信息技术的迅猛发展，使得电力推进装置打破了长期徘徊局面，电力推进系统得到大力的发展。近年，在特种船及海工装备领域，我国电推技术的应用日益广泛，所配套的电力推进系统，以ABB、西门子等成套进口为主。在电推船舶核心装置电力推进系统的研发配套领域，我国相关单位的自主研发刚刚起步，大型船舶的电推进装置，目前仍以成套进口为主。尤其是在供电系统、配电系统、推进系统方面的集成设施及配套模块相对缺乏，行业标准化也未系统形成。随着开发研究的逐步完善，电推船舶建造及应用会在未来发生变化，船舶推进及建造模式也将随之发生改变。
一、电力推进原理
随着技术进步，提出了发展综合全电力推进系统（IPS）概念，将船舶的电力系统和推进系统组成一个整体，把动力机械能转化为电能，提供给推进设备和船上其它设备使用，使船舶日用供电和推进供电一体化，实现能源的综合利用和统管理习船舶综合全电力推进系统包括：发电、输电、配电、变电、推进、储能、监控和电力管理。是现行船舶平台的电力和动力两大系统发展的综合：它不是电力推进加自动电站的简单组合，而是从概念到方案、组成、配置、技术等方面均发生重大变化，给未来的船舶带来一场革命电力推进船舶，主要指船舶的主推进系统是由电动机所带动的。它利用发电机（一般为柴油机发电机组、燃气轮机发电机组或涡轮机发电机组）把其它形式的能量转变成电能，再通过电动机把电能转换成机械能，实现了能量的非机械方式传递。典型电力推进系统船的系统原理框图如下：
G—主发电机；EG—应急发电机；Q—主开关；MSB—主配电板；ESB—应急配电板；M—电动机；T—变压器；VFD-变频器 BT -----侧推 MT----主推进器
二、电力推进系统的特点
1.电力推进系统的优点
（1）可靠性好：由于投入工作原动机可调，因此可保证各发电机组在最佳工作状态。大型船舶均采用多套推进系统，互相可备用，对航行和检修都有益处。由于减少了不必要的机械设备，因此可以对电力系统做良好的保护，保证系统具有良好的自愈功能和抗故障能力。
（2）经济性好：虽然在初期投资较高，但燃油消耗率低，维护工作量较传统船舶推进方式少，维修成本较低，因此长期看来，其造价比机械推进系统要低。
（3）操纵性好：机动性好，操作灵活，电动机的加减速、反转控制便捷、迅速，容易实现启动、倒车、急停等操作。
（4）良好的舱室环境：电力推进可使原动机与推进系统分离，机舱布置更为灵活，一方面提高了船舶的舱容面积，另一方面电机转速稳定、振动小，提高了舱室的舒适度。
（5）对于海军舰船，电力推进还有增加隐身性、提高生存能力、增加武器功率、提高对电磁设备的适配性的优点。
吊舱式电力推进装置是电力推进系统的代表。其结构是将变速推进电机放在一个吊舱内，螺旋桨与电动机输出轴固定。除常规电力推进系统的有点之外，吊舱式电力推进装置还有如下优势：旋转式吊舱舵，桨合一，船底尾部无舵、螺旋桨及其对应结构，简化结构，改善了流场，提高推进效率及操纵性；安装方便，装置可靠性高，无漏油之类的问题，环保等。
2.电力推进系统的缺点
（1）初期成本较高。电力推进系统涉及的装备技术含量较高，导致船舶投资成本增加，若全船采用电力推进，成本将比机械推进高 20%。
（2）能量转换损耗。由于经过两次能量转换，加大了船舶满载时的传输损耗。
（3）缺乏有电力推进船舶管理经验的各类人才，且对船舶电气工程师的要求更高。
总体来说，电力推进系统的利大于弊，随着相关技术的不断发展和相关经验的积累，该技术将日益受到各方的重视。
三、电力推进船舶发展现状
随着大功率晶闸管变流技术的发展，新型交流调速技术的突破及交流变频器的成功使用，船舶电力推进进入了新的发展时期。如SIEMENS，ABB，GE及ALSTOM等，都已研制出船舶交流电力推进的成套装置，功率从几百千瓦到几十兆瓦，其中以吊舱式推进器最具代表性。例如：ABB吊舱式电力推进系统AZIPOD的应用范围，功率已达40MW，涵盖了客船（渡轮、邮轮等）、货船（油轮等）、特种船舶（科考船、勘探船、钻井台等）、军舰等广阔的应用领域。
电力推进方式具有机组配置和布置灵活、排放特性好、安全性能好、操纵性好、机动性好、经济性好、振动小、噪声小等优点，已成为柴油机直接带动螺旋桨推进方式的强有力的竞争者，近十几年来电力推进应用范围不断扩大，不仅在特种船舶，如破冰船、挖泥船、科学勘测船等占有越来越大的份额，在豪华游轮、车客渡船、穿梭油轮以及近海河货船方面已充分显示出广泛的应用前景，必将成为船舶的主流推进方式。
推进方式发展
1.磁流体推进器
磁流体推进是把带电的电极插在水筒中，通电后在水中产生电流，安装在船上的磁铁产生的磁场通过与这一电流相互作用，产生电磁力把水从水筒的末端作为高速水流喷出推动船舶。该推进方式由于没有螺旋桨等运动部件，因而振动小，噪声非常低；克服了转动机械的功率限制，同时避免了螺旋桨高速旋转时所形成的空泡对船速的限制，为高速及大功率船舶创造条件。但由于海水的电阻大，磁场必须达到20 万T的磁感应强度，现今使用的铁芯电磁铁仅能达到2 万T的磁感应强度，推进效率较低，同时磁场材料的轻量化等难题需进一步深入研究。
2.喷水推进器
喷水推进是依靠位于船尾的喷水机产生高压高速水流，经喷头喷射而出，使船舶获得强大的反冲动力，并通过调向阀门的阀轴转动改变出水方向，使船舶或前进，或转向，或倒退。该推进器具有推进效率高，抗空泡能力强，操纵性和动力定位性能优异，工作平稳，噪声低，以及高速、稳定的航行性能等优点，但是在低于20 kn 时，喷水推进的效率比螺旋桨推进要低得多。由于增加了管道中水的重量（通常约占全船排水量的5 %左右），使得排水量增加。在水草或杂物较多水域，进口易出现堵塞现象而影响船舶航速，成本较螺旋桨推进要高，更换推进水泵的叶轮较为复杂。上文所述的磁流体推进器以及喷水推进器，是目前在电力推进领域被认为比较有发展的两种推进器，但是它们在带来诸多优点的同时亦带来一定的问题，因此如何克服这些问题，更好地发挥它们的优点或者开发更加有效的推进器将是电力推进发展的另一个方向。
结束语：
面对竞争日益激烈的船舶市场，我们清楚地认识到国内造船企业与国外企业的实力差距。我国的造船行业想要在全球站稳脚跟，必须提高模块化造船整体水平。从设计到施工工艺，再到加工精度等都需要不断加强提升。而随着船东对船舶的节能、环保意识不断增强，生产周期要求越来越高。电力推进船舶作为一种新能源船舶，符合现阶段国家“十三五”对环境保护的规划要求。随着电力推进船舶的技术的不断成熟，综合全电力系统研究必将是未来的发展方向，而设备模块化是未来船舶设备制造的必然趋势。
参考文献：
[1]船舶电力推进技术的发展探究[J]. 李静磊，孟宁，周峰.??电气技术与经济. 2018（02）
[2]舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究[J]. 兰海，鲍鹏，王琬婷.??中国造船. 2017（02）
论文作者:钟赣斌
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/9
标签：船舶论文; 电力论文; 系统论文; 推进器论文; 螺旋桨论文; 性好论文; 技术论文; 《防护工程》2019年第2期论文;