一种船舶轴带系统及船舶的制作方法

1.本发明涉及船舶设备技术领域，尤其涉及一种船舶轴带系统及船舶。


背景技术：

2.目前，船舶中的低速机主要设置为柴油发动机，并且配套于柴油发动机，船舶中还设置有高压空气供给系统、飞轮盘以及盘车装置。具体而言，高压空气供给系统用于给柴油发动机提供超高压的启动空气以辅助柴油发动机启动；飞轮盘用于给柴油发动机增加力矩；盘车装置用于在柴油发动机长久不启动时驱动其转动几圈，保证启动前柴油发动机内部的性能达到要求。而高压空气供给系统、飞轮盘以及盘车装置的增设，一方面会增设对应的驱动部件和控制部件，使船舶整体的控制系统复杂化。此外，上述部件的增设也会对应的加大对船舶整体的电量消耗，也给船舶整体的电力消耗增加负担。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种船舶轴带系统，应用于船舶时有效简化船舶上的高压空气供给系统、飞轮盘以及盘车装置，并且能够适应性的对船舶进行发电。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种船舶轴带系统，包括：
6.柴油发动机；
7.四象限电机，所述四象限电机的输出轴连接所述柴油发动机的驱动端；
8.变频器，所述变频器的第一端与所述四象限电机电连接，所述变频器的第二端通过输电线缆与船舶配电板电连接；
9.控制器，所述控制器与所述变频器通讯连接，所述控制器能够控制所述变频器，以使所述变频器对所述四象限电机的转速及转矩进行控制。
10.可选地，所述四象限电机设置为穿轴电机，所述四象限电机的输出轴的第一端连接所述柴油发动机的驱动端，所述四象限电机的输出轴的第二端连接螺旋桨。
11.可选地，所述四象限电机上设置有转速转矩传感器，所述转速转矩传感器与所述控制器通讯连接，所述转速转矩传感器用于检测所述四象限电机的输出轴的转速和转矩。
12.可选地，所述变频器与所述船舶配电板之间的所述输电线缆上设置有滤波器。
13.可选地，还包括冷却系统，所述冷却系统包括水冷模块，所述水冷模块包括连通设置的冷媒箱和冷却管路，所述冷却管路环绕所述四象限电机设置，所述冷媒箱能够向所述冷却管路内循环通入冷媒。
14.可选地，所述冷却系统还包括风冷模块，所述风冷模块包括朝向所述四象限电机设置的风机。
15.可选地，所述电池通过充放电线缆与所述船舶配电板电连接，且所述电池与所述船舶配电板之间的所述充放电线缆上设置有充电逆变一体机。
16.可选地，所述四象限电机的输出轴的第一端通过第一联轴器连接所述柴油发动机
的驱动端。
17.可选地，所述四象限电机的输出轴的第二端通过第二联轴器连接所述螺旋桨。
18.一种船舶，包括上述任一项所述的船舶轴带系统。
19.有益效果：
20.本发明提供的船舶轴带系统，四象限电机的输出轴连接柴油发动机，变频器的第一端与四象限电机电连接，变频器的第二端通过输电线缆与船舶配电板电连接，控制器与变频器通讯连接并能够控制变频器以对四象限电机的转速及转矩进行控制。当需要对柴油发动机进行盘车时，控制器控制变频器，以使变频器驱动四象限电机的输出轴缓慢转动，以带动柴油发动机的驱动端同步转动，从而实现对柴油发动机的盘车工作，从而可以省去盘车装置的设置；当需要正式启动柴油发动机工作时，控制器控制变频器以使变频器驱动四象限电机的输出轴快速转动，从而带动柴油发动机的驱动端达到其内部气缸的点火速度，随后对柴油发动机进行点火以使柴油发动机正式启动，从而可以省去高压空气供给系统；此外，当柴油发动机正式启动后，其能够带动四象限电机的输出轴转动，此时控制器控制变频器，使变频器给四象限电机增加一个与其输出轴转动方向相反的转矩，这样实现了飞轮盘的功能，可以有效省去飞轮盘的设置，又可以使四象限电机充当发电机的作用并进行发电，并且所发出的电能能够经变频器输送至船舶配电板，减少电能消耗，有效减轻了船舶整体的电力负担。
附图说明
21.图1是本发明船舶轴带系统的结构布局示意图。
22.图中：
23.100、柴油发动机；200、四象限电机；210、第一联轴器；220、第二联轴器；300、变频器；400、船舶配电板；500、控制器；600、螺旋桨；700、滤波器；800、冷却系统；810、冷媒箱；820、冷却管路；830、风机；900、电池；910、充电逆变一体机。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
25.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
27.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
28.本实施例提供一种船舶轴带系统，参照图1所示，船舶轴带系统包括柴油发动机100、四象限电机200、变频器300和控制器500，其中四象限电机200的输出轴连接柴油发动机100的驱动端，变频器300的第一端与四象限电机200电连接，变频器300的第二端通过输电线缆与船舶配电板400电连接，控制器500与变频器300通讯连接，控制器500能够控制变频器300，以使变频器300对四象限电机200的转速及转矩进行控制。
29.于本实施例中，当需要对柴油发动机100进行盘车时，控制器500控制变频器300，以使变频器300驱动四象限电机200的输出轴缓慢转动，以带动柴油发动机100的驱动端同步转动，从而实现对柴油发动机100的盘车工作，从而可以省去盘车装置的设置；当需要正式启动柴油发动机100工作时，即需要将船舶轴带系统切换为pti(power-take-in)模式，控制器500控制变频器300以使变频器300驱动四象限电机200的输出轴快速转动，从而带动柴油发动机100的驱动端达到其内部气缸的点火速度，随后对柴油发动机100进行点火以使柴油发动机100正式启动，从而可以省去高压空气供给系统；此外，当柴油发动机100正式启动后，其能够带动四象限电机200的输出轴转动，当需要将船舶轴带系统切换为pto(power-take-off)模式时，此时控制器500控制变频器300，使变频器300给四象限电机200增加一个与其输出轴转动方向相反的转矩，这样实现了飞轮盘的功能，可以有效省去飞轮盘的设置，又可以使四象限电机200充当发电机的作用并进行发电，并且所发出的电能能够经变频器300输送至船舶配电板400，减少电能消耗，有效减轻了船舶整体的电力负担。
30.本实施例提供的船舶轴带系统，在应用于船舶时能够有效省去现有船舶上的高压空气供给系统、飞轮盘以及盘车装置，有效简化船舶整体结构，并且能够适应性的对船舶进行发电，有效减轻了船舶整体的电力负担。
31.于本实施例中，控制器500与柴油发动机100通讯连接，控制器500适于在柴油发动机100的驱动端达到其内部气缸的点火速度时控制柴油发动机100进行点火。其具体过程为现有技术，在此不做过多赘述。
32.于本实施例中，变频器300能够控制四象限电机200，以使四象限电机200于四象限工况下运行。具体而言，当四象限电机200的输出轴的转速和受到的转矩相同时，即四象限电机200的输出轴处于加速正转或者加速反转的情况时，此时四象限电机200的电力由船舶配电板400供应，四象限电机200消耗电能；当四象限电机200的输出轴的转速与受到的转矩相反时，即四象限电机200的输出轴处于减速正转或者减速反转的情况时，此时四象限电机200充当发电机的作用并进行发电，所发出的电能经变频器300输送至船舶配电板400，用于对船舶上其他用电设备进行供电。
33.于本实施例中，四象限电机200设置为额定功率1.5mw、额定电压690v的同步他励电机，变频器300设置为额定功率1.5mw、额定电压690v，afe优选前端的变频器，控制器500对变频器300进行控制以控制四象限电机200以对应象限的工作状态进行工作均为现有技术，在此不做过多赘述。
34.进一步地，四象限电机200设置为穿轴电机，四象限电机200的输出轴的第一端连接柴油发动机100的驱动端，四象限电机200的输出轴的第二端连接螺旋桨600。于本实施例中，柴油发动机100和螺旋桨600分别连接于四象限电机200输出轴的两端，柴油发动机100的驱动端转动，通过四象限电机200的输出轴带动螺旋桨600旋转，从而起推进船舶航行的作用。
35.具体而言，四象限电机200的输出轴的第一端通过第一联轴器210连接柴油发动机100的驱动端。四象限电机200的输出轴的第二端通过第二联轴器220连接螺旋桨600。联轴器作为可靠高效的转矩传递装置，具有灵敏度高、传递效率高、使用寿命长、减震性能好、耐腐蚀性能好等特性，广泛应用于轴与轴的连接中。
36.进一步地，四象限电机200上设置有转速转矩传感器(未示出)，转速转矩传感器与控制器500通讯连接，转速转矩传感器用于检测四象限电机200的输出轴的转速和转矩。控制器500能够通过转速转矩传感器接收四象限电机200在工作过程中输出轴的转速和转矩，控制器500上还通讯连接有显示设备(未示出)，显示设备能够对所接收到的转速和转矩进行实时显示，相关操作人员通过观测显示设备，能够对四象限电机200的实时工况进行观察。
37.进一步地，变频器300与船舶配电板400之间的输电线缆上设置有滤波器700，滤波器700的设置可以对输电线缆上的电信号进行滤波和整流。于本实施例中，滤波器700设置为lcl滤波器，且thdu(电压总谐波畸变)＜5％。滤波器700为现有技术，在此不做过多赘述。
38.进一步地，船舶轴带系统还包括电池900，电池900通过充放电线缆与船舶配电板400电连接，且电池900与船舶配电板400之间的充放电线缆上设置有充电逆变一体机910。通过设置电池900与充电逆变一体机910，当船舶配电板400上的电能大于各个船上用电设备的消耗电能时，此时船舶配电板400上富裕的电能能够通过充电逆变一体机910存入至电池900内，储蓄电能。当船舶用电紧张时，再通过充电逆变一体机910将电池900内的储备电能经充放电线缆输送至船舶配电板400，以实现可靠稳定的船舶电力供应。
39.于本实施例中，电池400的容量设置为0.7mw的锂电池，分成两组并分别装配至船舶的两个电池仓。
40.充电逆变一体机910具体为现有技术，在此不做过多赘述。
41.于本实施例中，船舶轴带系统还包括冷却系统800，冷却系统800包括水冷模块，水冷模块包括连通设置的冷媒箱810和冷却管路820，冷却管路820环绕四象限电机200设置，冷媒箱810能够向冷却管路820内循环通入冷媒。冷却管路820环绕四象限电机200设置，当冷媒箱810向冷却管路820循环通入冷媒后，能够有效吸收四象限电机200上产生的热量，对四象限电机200进行有效的冷却作用，保证四象限电机200可以长时间满负荷运行。
42.于本实施例中，冷却管路820上设置有循环泵(未示出)，从而实现冷媒的循环流动。
43.于本实施例中，冷媒优选设置为冷却水。
44.进一步地，冷却系统800还包括风冷模块，风冷模块包括朝向四象限电机200设置的风机830。风机830能够给四象限电机200提供风冷，并配合冷却管路820进一步保证对四象限电机200的冷却效果。保证冷却的可靠性和有效性。
45.本实施例还提供一种船舶，船舶包括上述船舶轴带系统。在船舶上应用船舶轴带
系统，因而能够具有上述船舶轴带系统的全部有益效果，在此不再进行赘述。
46.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。