一种用于危险区域救援船的柴电混合推进系统的制作方法

本实用新型涉及船用设备技术领域，具体涉及一种用于危险区域救援船的柴电混合推进系统。

背景技术：

在海上，如果运输易燃、易爆、有毒气体的船发生碰撞等事故，会引起液化天然气或危险品泄漏。在危险气体扩散的环境下，救援船舱室内的空气必须与外界空气隔绝，需要有安全、可靠的推进系统保证救援船在此危险区域可以工作。

在危险气体扩散的环境下，舱室内的空气与外界空气隔绝，没有燃烧空气来源，柴油机不能运行，不能采用机械推进，需要采用储能装置作为动力来源。机械推进形式简单可靠，而电力推进虽然有很多优点，但是价格昂贵，各种变电设备占用大量船上空间，因此本设计采用柴电混合推进形式。

柴电混合推进是一种新型的船舶推进形式，可发挥机械推进和电力推进两种动力型式的综合优势，以下对已有的柴电混合推进系统形式进行综述：

中国专利申请，申请号201510307163，名称为“柴电混合动力船舶推进系统及其能量管理方法”公开了一种柴电混合动力船舶推进系统及其能量管理方法。柴油机主机可以带动推进器，也可以通过发电电动机对储能装置充电。储能装置通过发电电动机运行于电动机模式，也可以单独或和柴油机主机并车驱动推进器。这种推进形式虽然可以应用在危险区域，但是所有推进的动力最终来源于柴油机主机，需要配置可逆变的电动机，而可逆变的电动机结构复杂，未充分利用辅机功率，平时低速航行时使用储能装置推进，长期使用会降低储能装置寿命，因此冗余度不高，可靠性不够，虽然可以在危险区域使用，但有待于改进。

中国专利申请，申请号2013010026278.1，名称为“一种柴电混合推进的金枪鱼延绳钓船”。在快速航行的工况，由主机通过齿轮箱驱动螺旋桨；在船舶低速航行时，通过停泊发电机组供电，带动推进电机，经齿轮箱减速后驱动螺旋桨。这种推进形式不能应用在危险区域。

综上所述，上述专利虽然涉及到柴电混合动力推进，但并不适合船舶在危险区域下安全、可靠推进的要求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种用于危险区域救援船的柴电混合推进系统，可应用于在危险气体扩散区域作业的救援船，并且该推进系统安全、可靠，经济性好，改善了主机和辅发电机组的运行工况，避免了长期低负荷运行，提高了设备可靠性，节能效果显著，提高了系统运行经济性，降低了排放。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种用于危险区域救援船的柴电混合推进系统，包括主柴油机、齿轮箱、推进器、辅发电机组、储能装置、充电装置、推进电机和能量管理系统，推进器通过齿轮箱分别与主柴油机和推进电机连接，推进电机分别与储能装置和辅发电机组连接，辅发电机组通过充电装置与储能装置连接，风机分别与主柴油机和辅发电机组连接，主柴油机和辅发电机组所在机舱设有进气格栅，进气格栅开启时外界空气通过进气格栅进入机舱内，为主柴油机和辅发电机组提供新空气，能量管理系统分别与主柴油机、辅发电机组和储能装置连接，用于控制主柴油机、辅发电机组和储能装置的运转。

按照上述技术方案，齿轮箱为PTI齿轮箱。

按照上述技术方案，推进器与齿轮箱之间设有第一离合器。

按照上述技术方案，齿轮箱与主柴油机和推进电机之间分别设有第二离合器和第三离合器。

按照上述技术方案，能量管理系统分别与第一离合器、第二离合器和第三离合器，能量管理系统控制第一离合器、第二离合器和第三离合器合排或脱排。

按照上述技术方案，推进电机连接有变频器，变频器通过配电板分别与储能装置和辅发电机组连接。

按照上述技术方案，进气格栅连接有风机。

本实用新型具有以下有益效果：

可应用于在危险气体扩散区域作业的救援船，并且该推进系统安全、可靠，经济性好，改善了主机和辅发电机组的运行工况，避免了长期低负荷运行，提高了设备可靠性，节能效果显著，提高了系统运行经济性，降低了排放；动力系统冗余度高，安全性好。

附图说明

图1是本实用新型实施例中用于危险区域救援船的柴电混合推进系统的原理示意图；

图中，1-主柴油机，2-齿轮箱，3-推进器，4-辅发电机组，5-充电装置，6-储能装置，7-配电板，8-变频器，9-推进电机，10-第一离合器，11-第二离合器，12-第三离合器，13-风机，14-进气格栅，15-能量管理系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

参照图1所示，本实用新型提供的一种实施例中用于危险区域救援船的柴电混合推进系统，其特征在于，包括主柴油机1、齿轮箱2、推进器3、辅发电机组4、储能装置6、充电装置5、推进电机9和能量管理系统15，推进器3通过齿轮箱2分别与主柴油机1和推进电机9连接，推进电机9分别与储能装置6和辅发电机组4连接，辅发电机组4通过充电装置5与储能装置6连接，风机13分别与主柴油机1和辅发电机组4连接，主柴油机1和辅发电机组4所在机舱设有进气格栅14，进气格栅14开启时外界空气通过进气格栅14进入机舱内，为主柴油机1和辅发电机组4提供新空气，能量管理系统15分别与主柴油机1、辅发电机组4和储能装置6连接，用于控制主柴油机1、辅发电机组4和储能装置6的运转；进气格栅14可开启或关闭，进气格栅14开启时为主柴油机1和辅发电机组4供气，进气格栅14和机舱门关闭时机舱内的空气与外界气体隔绝，当处于正常情况高速航行时，能量管理系统15使进气格栅14开启，主柴油机1运行为船舶提供动力，辅发电机组4为全船用电提供来源，推进电机9不工作；当处于正常情况低速航行时，采用辅发电机组4推进，而不是使用主机或储能装置6推进，可以避免主机工作在低功率负荷区域，降低油耗，提高储能装置6的寿命，提高辅机利用率；在处于危险区域时，停止风机13运行，关闭机舱门，船舶使用储能装置6提供动力来源，带动推进电机9、PTI齿轮箱2、桨轴系统进行低速推进，可以满足救援船在危险气体扩散的区域工作的动力需求。

进一步地，齿轮箱2为PTI齿轮箱2，PTI齿轮箱是指一个主推进功率输入，一个辅助推进功率，一般是一个主柴油机推进，一个辅助电力推进，PTI齿轮箱也可以叫做辅助功率输入齿轮箱。

进一步地，推进器3与齿轮箱2之间设有第一离合器10。

进一步地，齿轮箱2与主柴油机1和推进电机9之间分别设有第二离合器11和第三离合器12。

进一步地，能量管理系统15分别与第一离合器10、第二离合器11和第三离合器12，能量管理系统15控制第一离合器10、第二离合器11和第三离合器12合排或脱排。

进一步地，能量管理系统15分别与第一离合器10、第二离合器11和第三离合器12连接，可控制第一离合器10、第二离合器11和第三离合器12的合排或脱排。

进一步地，推进电机9连接有变频器8，变频器8通过配电板7分别与储能装置6和辅发电机组4连接。

进一步地，进气格栅14连接有风机13；能量管理系统15分别与进气格栅14和风机13连接，能量管理系统15可控制进气格栅14的开启或关闭，以及控制风机13的运转，通过进气格栅14开启和风机13运转为主柴油机1和辅发电机组4所在机舱提供新风。

进一步地，能量管理系统15包括功率管理系统和推进控制系统。功率管理系统智能管理全船负荷分配，当在储能装置6电量低的时候，可自动限功率运行。推进操控系统的操控控制站可在各地切换，如前后驾驶台、两翼、就地等。就地操作优先级高。系统具有互锁，任一时刻只有一个操作部位有效。控制站切换过程中，电机输出均保持不变。

本实用新型的工作原理：

正常情况下，进气格栅14处于开启状态，风机13为机舱提供新风，高速推进时，使用主柴油机1、PTI齿轮箱2、推进器3推进；低速推进时，使用辅发电机组4、配电板7、变频器8、推进电机9、PTI齿轮箱2、推进器3推进。在有易燃、易爆、有毒气体的危险区域，停止风机13运行，关闭进气格栅14和机舱门，由储能装置6、配电板7、变频器8、推进电机9、PTI齿轮箱2、推进器3推进。储能装置6由辅柴油发电机组平时对其充电或者停泊时由岸电装置充电，以备在危险区域使用。此推进系统的配置安全性、可靠性高，经济性好。

主柴油机1只在高速推进时运行，主柴油机1运行在较高的功率负荷区间，有利于改善主机使用条件，提高燃油经济性，降低排放。

危险区域救援船的用电负荷波动幅度较大，正常航行情况下，全船用电负荷处于较低状态，辅发电机组4有很大的功率剩余，因此采用辅发电机组4对储能装置6充电，可以提高辅柴油机的负荷率，提高辅发电机组4的利用效率，无需配置轴带电机，简化了系统配置。

在低速航行时，采用辅发电机组4推进，而不是使用主机或储能装置6推进，可以避免主机工作在低功率负荷区域，降低油耗，提高储能装置6的寿命，提高辅机利用率。

在危险区域时，停止风机13运行，关闭机舱门，船舶使用储能装置6提供动力来源，带动推进电机9、PTI齿轮箱2、桨轴系统进行低速推进，可以满足救援船在危险气体扩散的区域工作的动力需求。

推进系统在速度控制模式下，变频器8可根据操纵手柄给出的速度设定信号对电动机的转速进行无级调速。

如图1所示，本发明中柴电混合推进的危险区域救援船，其动力装置包括：主柴油机1、PTI齿轮箱2、推进器3、辅发电机组4、充电装置5、储能装置6、配电板7、变频器8、推进电机9、第一离合器10、第二离合器11、第三离合器12、风机13、进气格栅14、能量管理系统15。

本发明中，PTI齿轮箱2可由主柴油机1和推进电机9输入动力并传递给推进器3。

本发明中，储能装置6和辅发电机组4都可以驱动推进电机9。

本发明中，辅发电机组4在不开DP动力定位时，通过充电装置5给储能装置6充电，也可以在停泊靠岸时，由岸电装置对储能装置6充电。

本发明中，正常情况下，进气格栅14处于开启状态，风机13运行为机舱提供新风，主柴油机1和辅柴油发电机组4舱内进气。危险气体扩散的区域内，风机13停止运行，进气格栅14和机舱门关闭，以保证机舱内的空气与外界气体隔绝。

本发明中，能量管理系统15包括功率管理系统和推进控制系统。功率管理系统智能管理全船负荷分配，当在储能装置6电量低的时候，可自动限功率运行。推进操控系统的操控控制站可在各地切换，如前后驾驶台、两翼、就地等。就地操作优先级高。系统具有互锁，任一时刻只有一个操作部位有效。控制站切换过程中，电机输出均保持不变。

本发明中，柴电混合推进救援船不同工况的工作形式如下：

1.正常情况下，高速航行时

进气格栅14处于开启状态，风机13运行为机舱内柴油机提供空气，主柴油机1运行，提供动力，辅发电机组4为全船用电提供来源，推进电机9不工作，第一离合器10和第二离合器11合排，离合器12脱排。主柴油机1通过PTI齿轮箱2驱动推进器3高速推进。

2.正常情况下，低速航行时

进气格栅14处于开启状态，风机13运行为机舱内柴油机提供空气，主柴油机1不工作，辅发电机组4提供动力和电力来源，第一离合器10和第三离合器12合排，第二离合器11脱排。辅发电机组4经过配电板7、变频器8带动推进电机9转动，通过PTI齿轮箱2变速，驱动推进器3低速航行。

3.危险气体扩散区域救援时

关闭进气格栅14、机舱门，风机13停止运行，机舱与外界气体隔绝，主柴油机1和辅发电机组4都不运行，由储能装置6提供电力和动力的来源。第一离合器10和第三离合器12合排，第二离合器11脱排。储能装置6提供电源，经过配电板7、变频器8，带动推进电机9，通过PTI齿轮箱2变速，驱动推进器3低速航行。

以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。