1.海洋工程支援船

“海洋工程支援船”概念较大，它涵盖了许多船舶类型和应用，如海上钻井平台供应船（PSV）、ROV支援船、多用途船以及锚船（AHTS）等，这些船舶用于控位操作、航行操作以及船舶负荷的功率需求也不尽相同。传统的海洋工程支援船一般都配备直接机械式推进系统，采用中速柴油发动机和齿轮传动装置。随着人们对船舶安全性、冗余度、燃料经济性和控位能力重视程度的不断提高，越来越多的现代船舶开始采用全方位电力推进系统或Azipod（全方位吊舱式）推进系统。图8-26给出了大型推进功力装置的一些配置示例，在这些示例中，所有导管推进器均为固定转速且螺距可调。燃料经济性要求和更严格的噪声控制要求使得一些新造船舶更倾向于采用变速控制推进器。另外变速电动机变频器还经常用于绞车、泵和其他辅助驱动装置。

图8-26　大型AHTS船电力推进系统

为了满足系桩拉力需求，AHTS船往往有很高的功率要求，纯电力推进装置的经济性通常并不太好。在系桩拉力条件下，混合动力推进系统中带电力变频器的柴油机可有效地作为增压变频器使用，而电力变频器主要用于航行操作和控位操作。

2.邮轮和渡轮

从穿越峡湾的小型旅客渡轮到大型邮轮，邮轮和渡轮的规格也是非常之多。在这些船舶中采用电力推进系统，最重要的考虑因素是乘客和乘务人员的安全性和舒适性、燃料经济性以及对船舶空间的充分利用。图8-27、8-28给出了某邮轮（采用Azipod推进系统）上的电力推进系统。

图8-27　某邮轮（采用Azipod推进系统）上的电力推进系统

图8-28　某旅客渡轮（采用Azipod推进系统）上的电力推进系统

3.穿梭油轮

图8-29所示为20世纪90年代中期在几艘穿梭油轮和多用途穿梭油轮上安装的电力和推进系统的配置，这些穿梭油轮均根据北海操作条件设计。如果采用新型VSI变频器，则其电力和推进系统还可以做得更小。

图8-29　穿梭油轮电力推进系统

对于冰区航行油轮，Azipod推进系统是一种很稳定可靠的解决方案，已经在许多艘船舶上得到应用。图8-30所示配置对原有Azipod推进系统作了一定的改进（包括Azipod导航装置），并已应用于若干艘船只。经过采用这两种系统的船舶历时十多年的运行实践，证明Azipod推进系统在冰区航行及作业条件下是一种非常稳定可靠的推进系统。图8-30所示系统专门用于破冰油轮，其破冰能力主要是通过向后钻入冰层得到。

冗余推进或DP2／DP3船级通常需要双推进系统，如图8-31所示的双轴系推进方案或图8-32所示的双Azipod推进方案。这时电力系统和推进系统可以完全相互独立，符合船级社最严格的推进冗余独立性要求。

在图8-33所示配置中，主推进变频器与货船泵变频器一起构成多变频器拓扑结构。由于货船泵和推进泵通常不会同时使用，这种拓扑结构配置可以最充分地利用系统中安装的配电盘、变压器和整流器装置，优化了系统的总成本。

4.反转式Azipod推进装置（CRP）

采用反转式推进设计可以提高推进效率。在这种推进方案中，轴系螺旋桨和Azipod（相当于一个活动舵）装置配对使用，两个螺旋桨面对面同轴布置，但转动方向相反，从而达到反转式推进效果。图8-34给出了采用这种CRP推进系统的推进解决方案，具有电力系统冗余度以及由轴系螺旋桨和Azipod推进装置共同保证的推进冗余度。CRP结构配置已经在许多种船舶上得到了应用，包括客轮、集装箱船、油轮以及LNG运输船等，目前正在为一艘快速RoPax船安装CRP推进系统。

图8-30　冰区作业／破冰穿梭油轮上的电力和推进装置(www.daowen.com)

图8-31　穿梭油轮上电力和推进装置

图8-32　穿梭油轮上使用的电力和推进装置

图8-33　油轮上（采用双桨推进和冗余电力推进系统）的电力和推进装置

图8-34　采用冗余反转式Azipod推进系统的电力和推进装置

5.半潜式钻井装置和钻井船

在整个寿命周期内，半潜式钻井装置和钻井船的大部分时间都用在控位操作上。动力定位装置和动力定位船一般采用推进器装置来进行控位以及不同地点间的行驶。

采用定速可调螺距螺旋桨可极大地节约燃料成本和营运成本，电力系统配置在很大程度上取决于船舶使用环境要求，船用配电系统通常可分为两个、三个或四个配电区域，图8-35所示为某半潜式钻井装置中的四区域配电系统。

钻井设备所需要的功率较高，通常为5～10 MW。图8-35所示为一种常用的多变频器拓扑结构配置，采用共用的直流链和线路电源，但每个钻井交流电动机都配备单独的变频器。与独立整流器和直流电动机变频器相比，这种解决方案的电网畸变非常小，而效率更高，可使用标准的交流电动机，性能十分稳定可靠，所需要维护也比直流电动机少得多。

除了定距机械式全方位推进器之外，吊舱式推进器也已经在多艘船舶中得到了应用。采用吊舱式推进系统最主要的考虑因素是其更加简单、可靠的机械结构所带来的效益：推进效率高、空间需求小和可靠性高。

图8-35　采用变速定距全方位推进器或Azipod推进器的四配电区域推进系统

习题与思考

8-1　船舶电力推进与传统推进方式相比有哪些优点？

8-2　电力推进系统中使用的变频器有什么特点？

8-3　简述变频器的基本构成？

8-4　简述变频调速PWM技术基本原理？