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大型液化天然气运输船 双燃料电力推进系统 绿色解决方案

双燃料电力推进系统 — 绿色环保,提升效益

随着液化天然气运输船近年来的快速发展,双燃料发动机与电 力推进系统的结合应用成为液化天然气运输船推进的主要新兴 技术。ABB作为当前大型液化天然气运输船电力推进系统的领 先供应商,长久以来都是该领域的创新者。
液化天然气运输在过去几年当中逐渐演变,因此对液化天然气 运输船只的运营要求也随之发生了变化。除了传统20-30年的船 只包租合同外,客户订购或建造新船只用于各种不同的贸易航 线,以及现货市场。为保持盈利,现代的液化天然气运输船需 要其推进系统在全螺旋桨转速范围内,有极强的燃料适应性及 高效的工作效率。
为适应这些新的运行要求,双燃料发动机与电力推进系统结合 使用成为了新兴液化天然气运输船的技术选择。2006年,第一 艘装备了电力推进系统(由ABB开发)的大型液化天然气运输船 正式下水。自此,多艘装备有电力推进系统的新型液化天然气 运输船开始交付使用。经验表明,此系统的性能达到甚至超出 了对工作效率和运营效益的双重设计要求。

为何采用电力推进? 如今,液化天然气运输船对环境保护及成本效益的要求日益提 高,为满足这种要求纷纷开始采用电力推进技术。电力推进相 对于其它推进技术拥有明显优势,主要包括: - 最有效的液化天然气运输船推进技术—在所有航速范围内的
油耗更低; - 更少的装机功率—电站可同时用于推进系统和货物装卸系统; - 绿色环保—排放最低,且燃油选择广泛; - 更强大的操纵性,更优异的紧急停船性能—变速驱动装置可确
保推进电机的转矩、转速和输出功率的完全机动性; - 可靠性和适用性—高度推进冗余及标准化设计,备受时间及实
践考验。

油耗比较图
% 100
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
汽轮机

两冲程 再液化处 理内燃机

两冲程 注气 内燃机

双燃料 电力 推进系统

图1 同汽轮机系统比较的耗油率(百分率)

排放比较图

重燃料油/混合柴油 (辅助驾驶/驾驶员驾驶)

% 100
90

重燃料油

80

天然气

70

60

50

40

30

20

10

0

汽轮机

两冲程 再液化处 理内燃机

两冲程 注气 内燃机

双燃料 电力 推进系统

图2 液化天然气运输船不同推进系统排放等级比较

二氧化碳 氮氧化合物 二氧化硫

2 液化天然气运输船 I 绿色解决方案

川崎汽船株式会社液化天然气运输船,Tangguh Jaya,配备ABB最先进的电力推进系统。

电力推进技术以其优异的 燃油效能及低排放量,逐 渐成为主导技术。

效率(百分比)

推进效率
% 45 40 35 30 25 20 15 10
5 0
0

电力推进

柴油/双燃料 械推进器
燃气涡轮 (结合燃气循环)
高效汽轮机

汽轮机
MW 5 10 15 20 25 30 35
推进器功率(单位:MW)

图3 由螺旋桨负荷函数表示的推进效率

绿色解决方案 I 液化天然气运输船 3

电力推进概念 — 灵活、可配置的解决方案

双燃油电力推进系统(DFEP)有两项核心技术;双燃油四冲程 发动机及电力推进系统。ABB与发动机生产商的密切合作,由 ABB提供电力推进系统的相关技术,用于满足对单桨、双桨液 化天然气运输船客户的定制及冗余度需求。

图4为一艘单桨运输船的典型构造,装备有一个2段、6.6千伏电 站和两个连接在共同的变速箱上的中速电动机。图5为一艘双桨 船的构造配置,装备有一个6千伏电站和直接联结的低转速推进 电机。以上两个例子中,从顶向下到推进电机都有50%的动力 冗余,其冗余系统在任意一个单点故障发生后,依然能保持 75%的航速。

12222 kVA 11000 kW

12222 kVA 11000 kW

12222 kVA 11000 kW

6111 kVA 5500 kW

6,6 kV, 60Hz

压载 压载 泵1 泵 2

450 V, 60Hz 6600 V, 60Hz, 货物1

0 - 13000kW 0 - 675 RPM

压载 艏侧 泵 3 推器

0 - 13000kW 0 - 675 RPM

450 V, 60Hz 6600 V, 60Hz, 货物2

图4 单尾鳍液化天然气运输船的典型构造

12222 kVA 11000 k

12222 kVA 11000 kW

12222 kVA 11000 kW

6111 kVA 5500 kW

6,6 kV, 60Hz

压载 压载 泵1 泵2

450 V, 60Hz

6600 V, 60Hz, 货物1

0 - 16000kW 0 - 80 RPM

压载 艏侧 泵3 推器

450 V, 60Hz

0 - 16000kW 0 - 80 RPM

6600 V, 60Hz, 货物2

图5 双尾鳍液化天然气运输船的典型构造

4 液化天然气运输船 I 绿色解决方案

解决方案背后的坚实保障 — 高品质、高规格产品,均由ABB设计制造

ABB在电力推进系统领域拥有久经考验的长期成功记录。对于 液化天然气运输船,ABB可供应所有高压(HV)电气设备—从 发电机到推进电机以及所有相关的推进控制系统。

ABB船舶应用的电气推进产品性能优异,均在ABB自己的工厂 里生产制造。长久以来,ABB都是邮轮电力推进系统的领先供 应商,具有丰富的经验。邮轮同液化天然气运输船一样,拥有 类似的电力推进系统和动力装置要求,为满足液化天然气运输 船对可靠性的高要求,ABB将自己在邮轮方面的经验应用到液 化天然气运输船上。

发电装置 - AMG同步发电机

ABB用于船舶市场的电气设备特别为复杂的海洋环境应用设 计,品质优良,广受赞誉。我们的AMG同步发电机和AMZ电机 拥有最高的利用效率,结构坚固,可以承受震动和不良海况。 高压配电网路使用品质优秀的ABB中压(MV)Unigear开关装 置和Unimotor电机控制开关装置。金属铠装、通过燃弧试验的 开关设备框架可为工作人员提供高级别的防护。
独一无二的驱动技术 可变速驱动装置对于优化电气推进系统至关重要。我们的 ACS6000船用驱动装置使用屡获大奖的ABB直接转矩控制 (DTC)的电机控制技术,可为任何可变速驱驱动系统提供最 精确、最平稳的速度及转矩控制。从而最小化螺旋桨轴上的转 矩脉动,减少震动与噪声。ABB24脉冲驱动装置方案的另一个 主要优点在于可在总开关柜上不使用谐波滤波器的条件下,保 持推进系统中的谐波失真在船级社的限制范围内。

配电装置 – 中压开关柜 可变速船用驱动装置 – ACS6000

电力推进电机 – AMZ同步电机 绿色解决方案 I 液化天然气运输船 5

船舶服务 — 为您的液化天然气运输船服务

ABB可根据每艘船的实际运营情况,为客户提供独一无二的船 舶服务方案,在最大程度上确保其设备的利用率。

根据ABB船舶服务合同,将由ABB服务专家与船舶运营商紧密 合作,共同选择符合其船舶特定要求的最佳维护服务。通过这 种方法,可在维护到来之前,先行确定维护费用、维护日程及 任务。

范围广泛的船舶服务方案 为确保船舶在其寿命周期内的安全运行及有效的设备维护,我 们强调通过专业服务使船舶具有长期的实用性,以此作为我们 的服务理念。制定的方案包括预防性定期检修,计划进坞修理, 热线服务,调试,备件管理,现代化改造升级及培训服务。

ABB在全世界19个船舶服务中心有超过280名服务技术专家,为国际性液化 天然气运输船航运业提供24小时全天候、一周7天的服务和技术支持。

ABB船舶学院提供多种专业设备培训课程。除此之外,ABB还 使用其独有的电气维护工具 (eMST)指导船员进行日常保养维 护工作。该技术维护工具使用视频,实际设备图片,结合详细 的逐步操作指导船员进行每一个保养环节的操作。

为帮助客户实现更加可靠的运 营,避免发生停租,ABB还开 发了一套以预防性维修为核心 的综合海运服务程序。

Provalys,世界上第一艘装备ABB电力推进系统的大型液化天然气运输船。

6 液化天然气运输船 I 绿色解决方案

Maersk Methane,新一代装备ABB电力推进系统的环保型液化天然气运输船。
Azipod?应用于液化天然气航冰船 如今,客户对整年航行于冰冻遥远地区的液化天然气运输船的 需求不断增长。在这些环境条件严峻的极寒地区行驶的船只, 需要有专门为苛刻冰况设计的推进系统技术。ABB的Azipod?推 进系统的设计和操作特点使其特别适用于这类船只应用。
Azipod?最初于20年前为满足冰冻条件下的航行而开发,如今, Azipod?是用于冰上航行和破冰船舶的主要推进系统,已有超过 80艘破冰船安装了该系统,全部拥有令人骄傲的航行记录。

绿色解决方案 I 液化天然气运输船 7

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