关于全电推进的疑问

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2021/08/05 16:15:45
    向大家请教一个问题,目前很多资料中提到,全电推进效率高,节省燃料。对于燃气轮机我是可以理解,燃气轮机经济运行区间较窄,低功率输入时效率很低,采用电推可以克服这个缺点。可是对柴油机而言,经济运行区间很大,而且采用齿轮传动效率极高。电推毕竟需要发电机和电动机两次能量转换,还是有不少损失,其效率能够超过柴油机齿轮驱动吗?假定船舶按照经济速度航行,不需要频繁加速减速,谢谢!    向大家请教一个问题,目前很多资料中提到,全电推进效率高,节省燃料。对于燃气轮机我是可以理解,燃气轮机经济运行区间较窄,低功率输入时效率很低,采用电推可以克服这个缺点。可是对柴油机而言,经济运行区间很大,而且采用齿轮传动效率极高。电推毕竟需要发电机和电动机两次能量转换,还是有不少损失,其效率能够超过柴油机齿轮驱动吗?假定船舶按照经济速度航行,不需要频繁加速减速,谢谢!


      理论上柴油机直推的效率是应该高于电推的。军舰上柴油机直推有个缺点,柴油机以低频噪音为主,对军舰自身的声呐有干扰作用,对反潜不利,也增加了潜艇发现军舰的距离。用柴油机电推的话可以在柴油机下方安装类似于潜艇柴油机的减震装置,减少柴油机噪音对军舰的不利影响。
     直推型军舰一般都是双轴,也就是两台柴油机要同时运行,还要有一套船用发电系统,支持船上的供电网络。用综合全电系统后,理论上,一条船在经济航速下,开一台柴油机满功率工作基本就能满足舰的用电和航行。当然这只是理论上。
     自己抛砖引玉,只说自己的理解,如有谬误请各位斧正。
      

      理论上柴油机直推的效率是应该高于电推的。军舰上柴油机直推有个缺点,柴油机以低频噪音为主,对军舰自身的声呐有干扰作用,对反潜不利,也增加了潜艇发现军舰的距离。用柴油机电推的话可以在柴油机下方安装类似于潜艇柴油机的减震装置,减少柴油机噪音对军舰的不利影响。
     直推型军舰一般都是双轴,也就是两台柴油机要同时运行,还要有一套船用发电系统,支持船上的供电网络。用综合全电系统后,理论上,一条船在经济航速下,开一台柴油机满功率工作基本就能满足舰的用电和航行。当然这只是理论上。
     自己抛砖引玉,只说自己的理解,如有谬误请各位斧正。
      
不是单比效率,是很多因素的综合。
柴油机的经济转速区间不是很大,是不大。齿轮箱是主要震动来源之一,体积和重量都不经济。
综合船电提高了整体效率,可以弥补发电电动的损失。
电推的调速使用变频调节,输出效率提高了,没有震动和噪音。
主机的布局更灵活,对空间利用更有效。
优点很多,不列举了。
其实就是需要一个数据,整船能源效率的对比。这个数据谁能算算?


laojiang 发表于 2015-5-13 21:15
不是单比效率,是很多因素的综合。
柴油机的经济转速区间不是很大,是不大。齿轮箱是主要震动来源之一,体 ...
电机也有震动和噪音,电推也不一定就没有齿轮箱,如果电机要冷却的话还要加一套冷却系统。


听说使用电推的话可以将机器布置在水线以上,有没有这回事,如果这样的话又有什么好处

听说使用电推的话可以将机器布置在水线以上,有没有这回事,如果这样的话又有什么好处
justmewhd 发表于 2015-5-13 21:31
电机也有震动和噪音,电推也不一定就没有齿轮箱,如果电机要冷却的话还要加一套冷却系统。
柴油机是低频噪音,容易传播,同样的燃气轮机的噪音是高频的,能够比较容易的滤除掉。电推直接连轴,变频调速,还真的不用什么齿轮箱。推进电机的体积不大,好像是3米乘3米的面积。网上有我国20MW的推进电机的照片,你可以去看一下。海军用的设备,都是追求体积尽量的小,功能尽量强大。用的材料不是一般民用可以比的。
laojiang 发表于 2015-5-13 21:15
不是单比效率,是很多因素的综合。
柴油机的经济转速区间不是很大,是不大。齿轮箱是主要震动来源之一,体 ...
这个没有具体设备参数的话,估计是没人能都算出来的。单比效率应该小点,但带来的好处是很多的。其实要看综合效益,用综合全电的舰船,可以比用直推的航程远20~30%。其实这个数字是最直观的。
LFL 发表于 2015-5-13 21:45
这个没有具体设备参数的话,估计是没人能都算出来的。单比效率应该小点,但带来的好处是很多的。其实要看 ...
感谢大家指教,柴油机直推噪声大是有定论的,我怀疑的就是这种说法,
"综合全电的舰船,可以比用直推的航程远20~30%"
个人感觉不靠谱,因为单从推进效果而言,全电没有这种优势,甚至应该是劣势.
整船能源效率高是有可能的,但是如果真的具备这种优势,那么单独为非推进类耗能建立一套综合电力系统(采用独立的发电机\蓄电设备),就可以取得航程提升20~30%的效果,但是目前没有国家这么做
风之襟 发表于 2015-5-13 21:38
听说使用电推的话可以将机器布置在水线以上,有没有这回事,如果这样的话又有什么好处
的确有,英国的23型护卫舰就将两台巡航的柴油机放在水线以上,伊丽莎白一世女王号航母甚至把两台燃气轮机都放在水线以上了。
好处首先就是距离海水更远,声音传递到海水中时会削弱很多。再就是进气道和排气道长度可以缩短很多,节约空间。
的确有,英国的23型护卫舰就将两台巡航的柴油机放在水线以上,伊丽莎白一世女王号航母甚至把两台燃气轮机 ...
23型柴油机下垫着木头,两台还放在甲板上。
也有此疑问,进来学习一下
感谢大家指教,柴油机直推噪声大是有定论的,我怀疑的就是这种说法,
"综合全电的舰船,可以比用直推的航程 ...
你可以看看45航程,比下伯克的。相对全燃效果明显。


综合电推的精髓在于“综合”;
是适应舰船上用电量将大增(比如激光硬杀伤、电磁炮、高功率—为了反导、反隐身—相控阵雷达等装备)的技术前景,着眼于尽可能充足、高效提供电能的概念;
并不是为了在推进环节省油——推进环节电推很可能但未必省油(中高速航行时,电推相对传统机械轴推的节能优势不明显.只有低速航行时的节能优势明显——恰恰舰船80%的情况下是中低速航行)。

额外的好处是动力舱布置灵活(难造、难装、难维护的传动轴变成电缆)、省去噪音源齿轮箱(这玩意经常比动力主机还大、还占地方和经费)、原动机生存性暴增、全船失去动力的可能性降低(机械传动的长轴,会因为船体变形卡住导致失去动力;甚至还有传动轴变形把船舱开膛的恐怖传说;电力传输的安全、冗余就简单太多);
原动机的配置,也灵活,可以不同原理、可以随意变更数量、位置(船舶设计时重心调整的制肘会更少),没有并车齿轮箱这种整死人的难题。

一个少有人提的技术细节,刹车;
机械刹车耗能、磨损材料、容易过热、产生噪音;
电推可以柔性刹车并回收绝大多数能量;
倒档也方便。

当然了,难度也不小;
技术功底不到,电动机也不省地方(功率密度小,导致目前跑不快);
蓄电和配电,也是难题;
防漏电、触电也是个不大不小的问题。

PS.齿轮箱和大型传动轴,土鳖常年不咋的,突破了才没几年也说不上高手;
能够绕过这种技术难题,不再以短击长,也不是坏事——这个思路有点像绕过蒸汽弹射器直接上电磁弹射器。

综合电推的精髓在于“综合”;
是适应舰船上用电量将大增(比如激光硬杀伤、电磁炮、高功率—为了反导、反隐身—相控阵雷达等装备)的技术前景,着眼于尽可能充足、高效提供电能的概念;
并不是为了在推进环节省油——推进环节电推很可能但未必省油(中高速航行时,电推相对传统机械轴推的节能优势不明显.只有低速航行时的节能优势明显——恰恰舰船80%的情况下是中低速航行)。

额外的好处是动力舱布置灵活(难造、难装、难维护的传动轴变成电缆)、省去噪音源齿轮箱(这玩意经常比动力主机还大、还占地方和经费)、原动机生存性暴增、全船失去动力的可能性降低(机械传动的长轴,会因为船体变形卡住导致失去动力;甚至还有传动轴变形把船舱开膛的恐怖传说;电力传输的安全、冗余就简单太多);
原动机的配置,也灵活,可以不同原理、可以随意变更数量、位置(船舶设计时重心调整的制肘会更少),没有并车齿轮箱这种整死人的难题。

一个少有人提的技术细节,刹车;
机械刹车耗能、磨损材料、容易过热、产生噪音;
电推可以柔性刹车并回收绝大多数能量;
倒档也方便。

当然了,难度也不小;
技术功底不到,电动机也不省地方(功率密度小,导致目前跑不快);
蓄电和配电,也是难题;
防漏电、触电也是个不大不小的问题。

PS.齿轮箱和大型传动轴,土鳖常年不咋的,突破了才没几年也说不上高手;
能够绕过这种技术难题,不再以短击长,也不是坏事——这个思路有点像绕过蒸汽弹射器直接上电磁弹射器。
航速和功率不是线性关系。
laojiang 发表于 2015-5-13 21:15
不是单比效率,是很多因素的综合。
柴油机的经济转速区间不是很大,是不大。齿轮箱是主要震动来源之一,体 ...
要是向西北风那样,还省了舵机了。
对于全柴的电推和直推航程差别不是很大,但是对于伯克这种全燃的航程的增加还是很可观的!
另外,全电的好处不仅仅是航程这一方面!
理论上柴油机直推的效率是应该高于电推的。军舰上柴油机直推有个缺点,柴油机以低频噪音为主,对军舰 ...
用现在混合动力汽车举例子
发动机>发电机>电动机>动力

而传统汽车
发动机>变速箱>动力

看起来传统动力中间环节少,效能应该保持的较高
但实际上在车辆起步是时,发动机低转速的效能远没有高转速时的高
而混动的可以让发动机始终保持在最佳转速,反正发电机不需要根据车速来调节转速,这无形之中节省了很多能效
理论上柴油机直推的效率是应该高于电推的。军舰上柴油机直推有个缺点,柴油机以低频噪音为主,对军舰 ...
用现在混合动力汽车举例子
发动机>发电机>电动机>动力

而传统汽车
发动机>变速箱>动力

看起来传统动力中间环节少,效能应该保持的较高
但实际上在车辆起步是时,发动机低转速的效能远没有高转速时的高
而混动的可以让发动机始终保持在最佳转速,反正发电机不需要根据车速来调节转速,这无形之中节省了很多能效
来自:关于超级大本营

库洛伊德 发表于 2015-5-13 23:20
用现在混合动力汽车举例子
发动机>发电机>电动机>动力



哥!主贴中有设置条件,看一下,经济航速,不用变速。比较效率,
库洛伊德 发表于 2015-5-13 23:20
用现在混合动力汽车举例子
发动机>发电机>电动机>动力



哥!主贴中有设置条件,看一下,经济航速,不用变速。比较效率,
电推一样比柴油机直推效率高,柴油机也好,燃机也好,转速恒定的转当然比变转速爽多了,还有一个很大的意义 ...
我有一贴是45动布局,你可以看下,理想很丰满。
要是向西北风那样,还省了舵机了。
真正驱护舰可能不敢用这结构。
全电舰,最难的可能是调控;

其次,蓄能是个大问题;
不知超导技术对这方面有没有帮助。
LFL 发表于 2015-5-13 23:33
真正驱护舰可能不敢用这结构。
为什么?不可靠吗?
将邪 发表于 2015-5-13 22:37
的确有,英国的23型护卫舰就将两台巡航的柴油机放在水线以上,伊丽莎白一世女王号航母甚至把两台燃气轮机 ...
女王那么布置虽然省了烟道空间,但重心偏高,4台大型柴机还是要布置在底舱用来压仓,动力组这种笨重的东西还是乖乖呆在底舱为好。。。
为什么?不可靠吗?
是的,这种结构万一卡住了就玩了,民用电推用的多。
全电舰,最难的可能是调控;

其次,蓄能是个大问题;

用交直交,直流电网好点。类似智能电网,要多少电发多少电,以后间冷回热燃机成熟后就能解决。


传统的机械传动是:原动机(一台或多台)——传动系统——推进器,一一对应。对于普遍的双轴推进来说,如果要想保持低速前进,就只能采取两车低工况运行(除非你说你蛋疼,只开单轴然后尾舵打个偏角……),如果原动机是燃机的话,效率会很低。当然也有一台原动机通过传动同时带两部推进器的,比如FREMM的设计,但是传动系统就会很复杂。

全电的流程是:原动机——发电机——配电站——电动机——推进器,这里面原动机跟推进器没有对应关系,可以让一台正常工况的原动机带两部推进器,计算下来效率就比传统的机械传动更高。

传统的机械传动是:原动机(一台或多台)——传动系统——推进器,一一对应。对于普遍的双轴推进来说,如果要想保持低速前进,就只能采取两车低工况运行(除非你说你蛋疼,只开单轴然后尾舵打个偏角……),如果原动机是燃机的话,效率会很低。当然也有一台原动机通过传动同时带两部推进器的,比如FREMM的设计,但是传动系统就会很复杂。

全电的流程是:原动机——发电机——配电站——电动机——推进器,这里面原动机跟推进器没有对应关系,可以让一台正常工况的原动机带两部推进器,计算下来效率就比传统的机械传动更高。
低速但大功率用电的时候,很能体现优势。毕竟齿轮箱过一道,肯定没综合配电来的好。而且可以根据不同情况,灵活开关柴油机或燃气轮机。主机布置更灵活。
这些优点都是轴推进难以企及的优点。
女王那么布置虽然省了烟道空间,但重心偏高,4台大型柴机还是要布置在底舱用来压仓,动力组这种笨重的东 ...
燃机比柴油机轻,MT30好像27吨,但对进气要求高进排气越直越短越好,柴油机重,进气要求低点,烟道弯曲点无所谓。进底舱不二之选。但驱护诂计十有八九都是进底舱的命。
其实我觉得还有一个好处,那就是并车方便。想开几台开几台、尤其是单数机组,而机械传动就没这么方便了。
搬小板凳进来听讲~~
风之襟 发表于 2015-5-13 21:38
听说使用电推的话可以将机器布置在水线以上,有没有这回事,如果这样的话又有什么好处
其实这是分布式电网设置。就是把体积更小的多台较小功率高速柴油机在全舰多个地方分布,以电网连接取代原有的推进柴油机和供电辅机分开的体制。一是可以更容易更低成本的实现降噪,二是统一柴油机类型降低采购和运行成本,三是理论上可靠性和抗损性更好,四是今后不断加大的设备电力需求,柴油机和供电辅机分开的体制必然要被能量统一管理综合使用的综合电力系统取代。
说直推比电推效率高恐怕是想当然。要知道直推的传动轴、齿轮箱等都是有重量的,发动机带动这些东西是要消耗能量的。
还有,如果仅是单台发动机,那直推、电推可能还没什么差别。但一般船上肯定都是多台发动机,而且往往还不是一个类型的,譬如有柴机、还有燃机。这不同的发动机要联合工作,在直推情况下就很麻烦。譬如CODAG,是让柴机、燃机并车,但这两种发动机转速都不一样,将它们并到一起的机构相当复杂,其传动效率也就很悲催,绝对是1+1<2。这样其比电推就差多了。
justmewhd 发表于 2015-5-13 21:31
电机也有震动和噪音,电推也不一定就没有齿轮箱,如果电机要冷却的话还要加一套冷却系统。
燃机振动和噪音比柴油机小的多。
显摆一下,恐怕整个论坛里了解关于综合全电推进系统的优劣,及应用的。能超过我的不过4人。。。。。。。。

但是,显然,他们都没说话,所以我也不说。。。。。。。哈哈哈。。。。。。。








仅仅是推进效率,全电就比直推高不少,电推可以让发动机大部分时间工作在最佳工况,油耗就下来了,可以参考民用领域的混动汽车,油耗比传统汽车低不少吧,再加上其他的好处,而且现代舰艇的用电也越来越高,全电肯定是发展方向。

仅仅是推进效率,全电就比直推高不少,电推可以让发动机大部分时间工作在最佳工况,油耗就下来了,可以参考民用领域的混动汽车,油耗比传统汽车低不少吧,再加上其他的好处,而且现代舰艇的用电也越来越高,全电肯定是发展方向。
LFL 发表于 2015-5-13 23:46
是的,这种结构万一卡住了就玩了,民用电推用的多。
噢,谢谢了!
楼主把最重要的变成了不考虑。。军舰首先应该满足作战需求然后才是经济性,战斗中军舰是需要频繁加减速的,柴油机的弱点之一就是加速性不好
假定。不要假定,要按现实情况,就像你开车一样,不能老是巡航速度,有急事就加速。跑高速公路速度更快。遇见红灯刹车减速。战斗中的军舰一样的,需要各种变速行动。