[發(fā)明專利]船舶作業(yè)的供電系統(tǒng)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910053114.1
• 申請日: 2009-06-16
• 公開（公告）號: CN101920780A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 孫楓;包起帆;張連鋼;嚴兆基
• 申請（專利權）人: 孫楓
• 主分類號: B63H21/00
• 分類號: B63H21/00;B63J3/00;H02J7/14;H02M3/00
• 代理公司: 上海明成云知識產(chǎn)權代理有限公司 31232
• 代理人: 周成

技術領域

本發(fā)明涉及船舶作業(yè)供能技術，更具體地說，涉及一種船舶作業(yè)的供電系統(tǒng)及方法。

背景技術

作業(yè)船舶廣泛用于港口建設、航道整治、水下施工、礦藏開采、海底管纜鋪設、險情防救、海洋開發(fā)、海洋利用、漁業(yè)生產(chǎn)等許多領域。除部分作業(yè)船舶的總體性能與運輸船舶相近外，一般都獨具特性。例如用于水上工程作業(yè)的打樁船、運載拋卸船、起重船、打撈船、鋪管船、布纜船等；用于港口航道作業(yè)的拖船、清淤船、挖泥船、吸砂船等；用于海洋開發(fā)的鉆探船、挖掘開采船等；用于漁業(yè)的捕撈船等等。請參閱圖1所示，而上述各種作業(yè)船舶的作業(yè)供能方式一般均為采用船上獨立的柴油發(fā)電機組(柴油機和發(fā)電機)燃燒柴油，從而為其作業(yè)機構進行作業(yè)提供電能。

但是，該作業(yè)供電方式存在以下缺點：

1、柴油機功率配置過大

為了滿足上述作業(yè)機構的最大負荷、額定速度和額定加速度運行時的峰值功率需要，廠家一般都針對峰值功率再加余量來選擇大功率柴油發(fā)電機組，而作業(yè)機構通常作業(yè)時的持續(xù)功率僅為其幾分之一。

2、柴油機低負荷時間比例過高

據(jù)統(tǒng)計：在船舶作業(yè)時，其相應的柴油機負荷低于25％的運轉時間高達85％以上，在此期間柴油機仍然以全速運行，不但造成大量的儲備功率導致燃油浪費嚴重，而且還加大了環(huán)境污染。

3、作業(yè)時產(chǎn)生的再生電能沒有得到利用

絕大多數(shù)的作業(yè)船舶如打樁船、起重船、打撈船、清淤船、挖掘開采船、捕撈船等等，在作業(yè)時，均存在由重力做功、機構減速以及制動過程中產(chǎn)生再生電能的情況，而目前此類再生電能一般均通過制動電阻白白消耗掉了，未得到有效的回收和利用，進一步造成電能的浪費。

發(fā)明內容

針對目前的船舶作業(yè)存在的油耗高、污染嚴重及其結構復雜等缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種船舶作業(yè)的供電系統(tǒng)及方法，該供電系統(tǒng)和方法可以大幅度減小船舶作業(yè)的油耗，提高燃油的利用率，從而達到節(jié)能減排目的。

為此，本發(fā)明的船舶作業(yè)的供電系統(tǒng)包括：

作為電能補給源的柴油發(fā)電機組，進行小功率發(fā)電；

AC/DC轉換器，輸入端與柴油發(fā)電機組連接，將柴油發(fā)電機組生成的電能進行整流處理；

作為供電源的蓄能單元，輸入端與AC/DC轉換器的輸出端連接，接收電能并進行充電；

DC/DC變換器，輸入端與蓄能單元的輸出端連接，將蓄能單元輸出的電能轉換成恒定的高壓電流；輸出端與船舶的作業(yè)機構連接，對作業(yè)機構的運行進行供電。

所述的供電系統(tǒng)還包括功率控制模塊，連接設于AC/DC轉換器和蓄能單元之間，對蓄能單元內的工作參數(shù)進行檢測，并控制蓄能單元的充電。

所述的功率控制模塊還將AC/DC轉換器輸出的波動的直流電變換成恒定的直流電，供蓄能單元充電，并且

當蓄能單元處于儲能不多，內阻很低的初始狀態(tài)時，功率控制模塊對蓄能單元的預充電進行限流管理；

當柴油發(fā)電機組工作時，功率控制模塊保持對蓄能單元常態(tài)充電；

當蓄能單元儲能滿額時，功率控制模塊控制柴油發(fā)電機組關斷；

當蓄能單元儲能低于設定閥值時，功率控制模塊阻止作業(yè)機構動作，等待充電過程進行；

當蓄能單元儲能低于設定值時，功率控制模塊控制柴油發(fā)電機組重新啟動發(fā)電用以充電。

所述的柴油發(fā)電機組具有調速器，所述功率控制模塊還與調速器連接，通過對調速器的控制，進行動態(tài)調整柴油發(fā)電機組的轉速。

所述的AC/DC轉換器的輸出端還通過一個轉換開關160直接跨接至船舶的作業(yè)機構上。

本發(fā)明的船舶作業(yè)的供電方法，包括如下步驟：

a、采用作業(yè)船舶相應的柴油發(fā)電機組進行小功率發(fā)電；

b、將步驟a中生成的交流電通過AC/DC轉換成直流電；

c、將步驟b中的直流電輸入蓄能單元內進行充電；

d、通過蓄能單元輸出直流電，并經(jīng)DC/DC轉換后，對船舶相應作業(yè)機構的運行提供電能。

在所述的步驟c中，通過功率控制模塊對蓄能單元內的工作參數(shù)進行檢測，并控制步驟b中的直流電輸入蓄能單元內進行充電。

所述的充電控制步驟具體包括：

c1、將步驟b中波動的直流電變換成恒定的直流電，供蓄能單元充電；

c2、當蓄能單元處于儲能不多，內阻很低的初始狀態(tài)時，對蓄能單元的預充電進行限流管理；

c3、當柴油發(fā)電機組工作時，保持對蓄能單元常態(tài)充電；

c4、當蓄能單元儲能滿額時，控制柴油發(fā)電機組關斷；