摘 要:電力推進吊艙推進器是電力推進中應(yīng)用最廣泛的一種推進方式,它把船舶動力裝置置于一個能360度旋轉(zhuǎn)的水下吊艙推進器內(nèi),而混合介質(zhì)滑環(huán)能把吊艙正常工作所使用的油、液、電、氣等介質(zhì)安全可靠的傳輸過去,為整體運行提供了最大限度的保障。
關(guān)鍵詞:電力推進;吊艙推進器;混合介質(zhì)滑環(huán)
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.025
1 概述
電力推進系統(tǒng)[1]的主要設(shè)備由原動機、發(fā)電機、電動機、螺旋槳、舵以及相應(yīng)的控制設(shè)備等組成。吊艙式電力推進是電力推進中應(yīng)用最廣泛的一種推進方式,采用永磁電機直接驅(qū)動螺旋槳軸,同時能實現(xiàn)360度全回轉(zhuǎn),為了更方便,高效的轉(zhuǎn)化電機動力源,信號源,需要采用高精度,高效率,高冗余性、空間利用性高的電滑環(huán),為了更方便的傳輸和監(jiān)測吊艙推進器水下各部件的狀態(tài)以及動力源的傳輸,混合介質(zhì)滑環(huán)集成了低電壓,大電流,高效率,低磨損,散熱好,多介質(zhì)等特點,把電、氣、油液集成在一個電滑環(huán)上,使推進器整體布局,安裝得到大力的改善。
2 混合介質(zhì)滑環(huán)設(shè)計
2.1 滑環(huán)簡介
滑環(huán)通常安裝在設(shè)備的旋轉(zhuǎn)中心,主要由旋轉(zhuǎn)與靜止兩大部分組成。旋轉(zhuǎn)部分連接設(shè)備的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)并隨之旋轉(zhuǎn)運動,稱謂“轉(zhuǎn)子”,靜止部分連接設(shè)備的固定結(jié)構(gòu)的能源,成為“定子”?;h(huán)分為:導電滑環(huán)、流體滑環(huán)等。通常情況下,電滑環(huán)和油液、氣滑環(huán)是獨立的兩套機構(gòu),并且基本運用于不同的場所,電滑環(huán)[2]主要運用風電、航空、航天設(shè)備上,油液、氣滑環(huán)更多的是運用于氣缸、液壓系統(tǒng)上。而吊艙式推進器,采用永磁電機直接驅(qū)動方式螺旋槳軸,同時能實現(xiàn)360度全回轉(zhuǎn),為了更方便,高效的轉(zhuǎn)化電機動力源,信號源,需要采用高精度,高效率,高冗余性、空間利用性高的電滑環(huán),為了更方便的傳輸和監(jiān)測吊艙推進器水下各部件的狀態(tài)以及動力源的傳輸,船用油液、電、氣多介質(zhì)滑環(huán)結(jié)構(gòu)集成了低電壓,大電流,高效率,低磨損,散熱好,多介質(zhì)等特點,把電、氣、油液集成在一個電滑環(huán)上,使推進器整體布局,安裝得大力的改善。
2.2 吊艙推進器用混合介質(zhì)滑環(huán)
吊艙推進器用混合介質(zhì)滑環(huán)主要組成:動力滑環(huán)、信號滑環(huán)和油液滑環(huán),具體布置如圖1:
2.2.1 混合介質(zhì)滑環(huán)介紹
混合介質(zhì)滑環(huán)集成了常規(guī)電力滑環(huán)的功能,同時兼具了油液、氣滑環(huán)的特性。即能夠?qū)崿F(xiàn)船舶吊艙用推進器電力系統(tǒng)的傳輸,又能把推進器系統(tǒng)性能所需要的油液、氣等傳送到相應(yīng)的位置,以滿足推進器整體性能的要求。其主要由動力滑環(huán),信號滑環(huán),油液、氣滑環(huán)、冷卻風機、動力接線盒等組成,具體如下:
(1)動力滑環(huán):包括轉(zhuǎn)子、刷架、定子、絕緣支撐體、導電用銅排等;(2)信號環(huán)包括轉(zhuǎn)子、定子、信號線等;(3)油液、氣滑環(huán)包括配油液、氣環(huán),固定支撐體。
2.2.2 混合介質(zhì)滑環(huán)特性分析
混合介質(zhì)滑環(huán)在整體的設(shè)計中,對動力滑環(huán)、信號環(huán)、油液環(huán)等都做了特性分析,根據(jù)大量的使用經(jīng)驗,集成了以下的特性。
(1)動力滑環(huán)特性:吊艙推進器螺旋槳需要轉(zhuǎn)動,需使吊艙推進器水下電機轉(zhuǎn)動,水下電機轉(zhuǎn)動需要外部混合介質(zhì)滑環(huán)提供動力電源,常規(guī)電機所需要的動力電源380V~690V,該混合介質(zhì)滑環(huán)動力滑所能承受的電壓等級在AC3000V,過載能力150%,屬于低電壓大電流高過載,由于低轉(zhuǎn)速運行,對于刷架的磨損較小,可以做到免維護。 (2)信號滑環(huán)特性:吊艙推進器水下電機、軸承等所有狀態(tài)在實際使用中無法感知,需要通過多種傳感器把信號傳輸?shù)奖O(jiān)測系統(tǒng),通過信號滑環(huán)將水下所有的信號集中處理,分別傳輸至船舶各個監(jiān)測位置,信號環(huán)額定電壓DC30V以下,數(shù)量不低于60環(huán),安裝于動力滑環(huán)上方便于檢修。
(3)油液環(huán)特性:吊艙推進器為了安全和正常工作,軸承需要潤滑,考慮可能會出現(xiàn)漏水,需要將推進器內(nèi)部的水排出到船艙內(nèi),及時的保護水下電機,油液滑環(huán)尤為重要,油液、氣環(huán)安裝于整體電滑環(huán)的上方,單獨布置于電滑環(huán)的外殼表面,拆裝方便,便于檢修,同時防止泄露導致的短路,也便于清潔。
(4) 其它特性:電滑環(huán)用接線箱將所有的外部接線都接至接線盒,便于外部接線,以及檢查,不需要打開電滑環(huán)外殼就可以完成接線,完成整個電力的傳輸;冷卻風機至于電滑環(huán)的上方,電滑環(huán)在使用中由于電流較大,會產(chǎn)生一定的損耗,產(chǎn)生一定溫升,故采用必要的冷卻是必要的,安裝冷卻風機是一個通用且有效的措施。
3 結(jié)束語
電力推進吊艙推進器用混合介質(zhì)滑環(huán),負責將配電板中的電力提供給吊艙下齒輪箱內(nèi)的永磁驅(qū)動電機,實時采集吊艙下部各傳感器的反饋的狀態(tài),并通過多通道旋轉(zhuǎn)液壓接頭,輸送艙底污水、油料、油脂和空氣起到電機空冷系統(tǒng)。該多介質(zhì)滑環(huán)綜合電、氣、油液,技術(shù)難度大,對材料與工藝要求很高,國內(nèi)一直沒有技術(shù)突破,市場被國外廠家所壟斷。因此研究和分析電力推進吊艙用混合介質(zhì)滑環(huán),針對滑環(huán)材質(zhì)與工藝進行技術(shù)攻關(guān),做好防漏電,抗擾的防護,以及各個部件的信號檢測,掌握其核心技術(shù)。
參考文獻:
[1]孫培廷.吊艙式船舶電力推進裝置的發(fā)展狀況[J].航海技術(shù),2003(01):52-53.
[2]李玉生.全電力推進在艦船上的應(yīng)用及其展望[J].船電技術(shù),2005(02):1-3.
作者簡介:謝堂海(1987-),男,江蘇南京人,本科,工程師,研究方向:船舶機電。