船舶电动机的节能技术分析

冼少鹏

肇庆市端州区天科船舶设计有限公司  广东肇庆526020

摘要：新时期，我国综合国力不断增强，推动了现代船舶领域的进一步发展。在船舶运行系统之中，电气设备是十分重要的组成部分，为充分践行节能环保的基本理念，应注重船舶电气设备的节能化处理，主要是因为船舶电气设备的能耗比较高，否则会发生能源供给不足的现象。对此，在使用电气设备时，我们应根据实际情况应用节能技术，充分保证船舶发挥出绿色环保的基本性能。

关键词：船舶；电动机；节能技术

目前，人们愈发了解船舶的基本运行环境，意识到船舶运行所处的环境相对特殊，且船舶上的电气设备所选用的电网都是独立性电网。因为电气设备是船舶电网的核心组成内容，且电气设备的能耗比较高，极易产生大量的能源消耗，会给船舶能源构成负担。对此，若长途船舶发生能源供给有限的情况，电气设备就可能出现运行过缓的情况，会对船舶正常航行产生极大的影响，基于节能环保的大背景之下，我们应重视对节能环保技术的合理化应用，从而达到降耗环保的效果。

一、船舶电气设备节能技术的相关概述

    对于船舶而言，电动机是直接用电负荷，能大大提升船舶的整体运行效率，实现电动机的技能化处理，是实现电动机节能降耗的关键措施之一。从船舶的实际运行特征来看，大多数的船舶辅机系统都处在持续运转状态，主要包括冷却水泵、主轴滑油泵、通风机与空调压缩机等等，旨在更为的维持系统运行。为确保电动机高效而稳定的运行，应采取措施不断优化船舶运行效率，其能够在一定的运行时间内大大节省电能。在船舶航行过程中，由于工况会不断的变化，导致电网电压不断出现浮动，导致系统的输出功率高出额定功率，此时，电动机的运行效率大大降低，进而产生过多的电能损耗。对电动机实施节能设计时，这对于推动船舶行业发展意义重大，如，永磁同步电动机满足此要求，电动机的运行效率变得更高，也能降低电力损耗，能达到节能环保的目的。

二、船舶电动机节能技术实施的必要性

节能技术在船舶系统内的使用效果怎样，和电气设备应用情况存在着直接性的联系。部分电动机要处在持续运转之下即可确保船舶正常而高效的行驶，对此，在船舶行驶之中，会消耗大量的能源，若想更大程度上降低此种消耗，应采取控制电气设备能耗的方式来提高能源利用率。电动机种类不同，其能耗截然不同，因此，应根据其能耗特征选择相应的节能技术，进而达到理想的节能效果。由于受到外部环境因素的影响，电动机也会受到不同的影响，设备负载压力则会对设备能耗状况产生直接性的影响[1]。同时，外部环境变化也会影响电动机的实际功率，会加大电流用量，容易对电网系统产生损坏。受到环境因素的相关影响，电动机极易发生高耗能现象，这和节能环保的基本理念背道而驰，还会对船舶行业发展构成直接性的影响。工作人员应对系统运行条件与节能技术应用环境展开全方位的分析，选择最为合适的设备节能技术，以获得理想的节能效果[2]。

三、船舶电动机的节能技术要点

1、选择高效率的电动机

    1）使用高效率电动机

    对于船舶电动机而言，电力节省就是由电动机的运行效率所决定的。如今，伴随着现代绝缘技术的不断发展，旋转机械设备越来越小型化，为更大程度上降低电动机的内部能源损耗，对电工材料的特性予以重新评价，分别从质与量两个角度探讨铁芯材料，其在追求科学设计的条件下来提升电动机的运行效率。

2）选择最佳的轴输出功率

对于持续运转的电动机而言，是否就负载问题而选择电动机最佳额定功率。一般而言，电动机的实际效率主要是在额定功率的3/4负载之下运转时是最高的[3]。若处于低负载状态下运转，其效率会大大降低，若长期处于此种低负载状态下运转，其损失是很大的。而高效率电动机尽管在低负载条件下运行，也能始终保持高效率，这是其主要优势。一般而言，选择电动机时，若想更大程度上节省电能，应充分考虑起动转矩、最大转矩与复杂容量等因素，以确定使用最合适的电动机。

2、电动机可变速运转

    船舶所用电动机主要分为三种：其一，用于驱动风机、泵类等一些转速较为稳定的电动机；其二，用来驱动系泊绞车、起锚机等的电动机，尽管无需精准变速，然而，为在低速状态下产生转矩，大都选择变极式电动机；其三，用户驱动电力推进装置与其中设备等必须控制转速的电动机。

1）泵类与风机等选择变速运转的方式来节约电能

    通常情况下，使用泵类与风机的设备较多，然而，其主要是利用交流异步电动机来带动整个设备运行。电动机大都是在稳定转速条件下持续性的运转，等到负载发生过负载与低负载的情况时，可采取调节阀门或风门等方式来顺应负载的具体变化[4]。鉴于利用阀门或风门等予以控制，极易产生损失。若想避免滋生此种损失，可让电动机减速运转，进而达到节能的目的。充分改变转速方法，结合被驱动设备所要求的设备费与运转方法来进行选择，如，辅助锅炉则使用鼓风机，若选择二级控制，选择变极式电动机的效果更佳。

再如，主机冷却海水泵，其规定出口温度控制不变，若可以对出口温度进行监测，加强对电动机转速的管控，便于更好的节省电力。出口温度伴随着海水进入温度与负荷等的变化而变化，若在设计相关设备时未考虑以上因素，其能量损失较多。对此，通过合理化的监视，能让电动车始终处于最佳环境之下运转，进而达到节能的效果。对此，涡流耦合器的管控已得到了科学的应用，然而，因为大功率电子元件的不断发展，选择那些效率比较高的换流器实现运转，其优势较为明显。对于换流器管控而言，大容量电动机选用可控硅，近些年来，由于研制出了一定的功率晶体管，已然选择20千伏安的晶体管换流器[5]。由此可见，其能实现装置的低成本化与小型化，也能有效扩大小容量电动机可变速范围。

2）甲板设备的可控硅电动机组的控制化

驱动甲板设备使用电动机变速极早就已经被应用，即变极式电动机运行模式。变极式电动机变速方法是相对便宜的，不适宜应用到大容量的电动机上，控制特性不佳，主要是由于起重机类型不同，可选择直流电动机展开科学的管控。直流电动机在运转时，将直流可变电压作为重要电源，选择电动机——发电机。

关于节能问题，电动机——发电机模式和可控硅发电机的电动机组控制相对比，可控硅的节能效果效果要优于电动机——发电机模式，基于此，可控硅发电机电动机组的具体使用范围也在逐步的扩大。
结束语：

综上所述，相较于其他系统，船舶电气系统应长时间运转，此过程会产生巨大能耗，若想达到节能降耗的设计效果，应对电动机展开科学的分析，既要选择效率高的电动机，结合实际状况来确定好运转控制方法，使用变频调速方式，进而满足节能降耗的基本目标。
参考文献：
[1]顾张亮.从节能角度谈船舶电气设备技术[J].船舶物资与市场,2023,31(01):93-95.

[2]王德智,王兆喜,相恒凯.船舶辅机电气设备节能技术探讨[J].船舶物资与市场,2020(10):65-66.

[3]卓土墙.船舶电动机的节能技术探讨[J].科技创新与应用,2017(11):149.

[4]占淼.基于智能控制的船舶辅机节能的技术探索与方案分析[J].中国水运(下半月),2016,16(03):111-112.

[5]陈伟伟.刍议船舶辅机电气设备的节能技术[J].电子技术与软件工程,2014(19):172.