[发明专利]船舶作业的供电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及船舶作业供能技术，更具体地说，涉及一种船舶作业的供电系统及方法。

背景技术

作业船舶广泛用于港口建设、航道整治、水下施工、矿藏开采、海底管缆铺设、险情防救、海洋开发、海洋利用、渔业生产等许多领域。除部分作业船舶的总体性能与运输船舶相近外，一般都独具特性。例如用于水上工程作业的打桩船、运载抛卸船、起重船、打捞船、铺管船、布缆船等；用于港口航道作业的拖船、清淤船、挖泥船、吸砂船等；用于海洋开发的钻探船、挖掘开采船等；用于渔业的捕捞船等等。请参阅图1所示，而上述各种作业船舶的作业供能方式一般均为采用船上独立的柴油发电机组(柴油机和发电机)燃烧柴油，从而为其作业机构进行作业提供电能。

但是，该作业供电方式存在以下缺点：

1、柴油机功率配置过大

为了满足上述作业机构的最大负荷、额定速度和额定加速度运行时的峰值功率需要，厂家一般都针对峰值功率再加余量来选择大功率柴油发电机组，而作业机构通常作业时的持续功率仅为其几分之一。

2、柴油机低负荷时间比例过高

据统计：在船舶作业时，其相应的柴油机负荷低于25％的运转时间高达85％以上，在此期间柴油机仍然以全速运行，不但造成大量的储备功率导致燃油浪费严重，而且还加大了环境污染。

3、作业时产生的再生电能没有得到利用

绝大多数的作业船舶如打桩船、起重船、打捞船、清淤船、挖掘开采船、捕捞船等等，在作业时，均存在由重力做功、机构减速以及制动过程中产生再生电能的情况，而目前此类再生电能一般均通过制动电阻白白消耗掉了，未得到有效的回收和利用，进一步造成电能的浪费。

发明内容

针对目前的船舶作业存在的油耗高、污染严重及其结构复杂等缺陷，本发明的目的是提供一种船舶作业的供电系统及方法，该供电系统和方法可以大幅度减小船舶作业的油耗，提高燃油的利用率，从而达到节能减排目的。

为此，本发明的船舶作业的供电系统包括：

作为电能补给源的柴油发电机组，进行小功率发电；

AC/DC转换器，输入端与柴油发电机组连接，将柴油发电机组生成的电能进行整流处理；

作为供电源的蓄能单元，输入端与AC/DC转换器的输出端连接，接收电能并进行充电；

DC/DC变换器，输入端与蓄能单元的输出端连接，将蓄能单元输出的电能转换成恒定的高压电流；输出端与船舶的作业机构连接，对作业机构的运行进行供电。

所述的供电系统还包括功率控制模块，连接设于AC/DC转换器和蓄能单元之间，对蓄能单元内的工作参数进行检测，并控制蓄能单元的充电。

所述的功率控制模块还将AC/DC转换器输出的波动的直流电变换成恒定的直流电，供蓄能单元充电，并且

当蓄能单元处于储能不多，内阻很低的初始状态时，功率控制模块对蓄能单元的预充电进行限流管理；

当柴油发电机组工作时，功率控制模块保持对蓄能单元常态充电；

当蓄能单元储能满额时，功率控制模块控制柴油发电机组关断；

当蓄能单元储能低于设定阀值时，功率控制模块阻止作业机构动作，等待充电过程进行；

当蓄能单元储能低于设定值时，功率控制模块控制柴油发电机组重新启动发电用以充电。

所述的柴油发电机组具有调速器，所述功率控制模块还与调速器连接，通过对调速器的控制，进行动态调整柴油发电机组的转速。

所述的AC/DC转换器的输出端还通过一个转换开关160直接跨接至船舶的作业机构上。

本发明的船舶作业的供电方法，包括如下步骤：

a、采用作业船舶相应的柴油发电机组进行小功率发电；

b、将步骤a中生成的交流电通过AC/DC转换成直流电；

c、将步骤b中的直流电输入蓄能单元内进行充电；

d、通过蓄能单元输出直流电，并经DC/DC转换后，对船舶相应作业机构的运行提供电能。

在所述的步骤c中，通过功率控制模块对蓄能单元内的工作参数进行检测，并控制步骤b中的直流电输入蓄能单元内进行充电。

所述的充电控制步骤具体包括：

c1、将步骤b中波动的直流电变换成恒定的直流电，供蓄能单元充电；

c2、当蓄能单元处于储能不多，内阻很低的初始状态时，对蓄能单元的预充电进行限流管理；

c3、当柴油发电机组工作时，保持对蓄能单元常态充电；

c4、当蓄能单元储能满额时，控制柴油发电机组关断；