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[动力技术] 关于全电推进的几点误区

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CDer:000691513
发表于 2020-1-14 10:31 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 zhuhao112 于 2020-1-14 15:54 编辑

48fa8660075bd78d1346759fdf66c7c.jpg
镇楼图,45型的电推系统简易系统图。
153417ztni3h1kbry11rh8.png
49楼大神提供的资料,可能会推翻我的3点结论
误区1:电推加速快、启动快。(现在不清楚储能系统规模多大,如果够大,可以实现非常好的加速性)
电推的直接动力来源是电动机,电动机确实有非常优秀的动力响应速度,所以确实可以实现非常好的加速型,就像纯电动车的动力响应肯定吊打油车。但是电推船的动力来源还是由柴油机,燃气轮机或者蒸汽轮机等源动机提供,在源动机已经达到大功率运行转态时候,电推确实是加速快,启动也快。但是正常使用情况中,为了考虑燃油经济性,巡航状态一般也就启动柴油机或者小燃机,如果需要大动力请求时候,还是需要先启动源动机,达到大功率输出状态,然后电机才有足够的电力来进行加速。实际上,这套流程下来,类似45这种柴燃发电电推舰,加速性和普通柴燃交替直推舰没有本质区别。
误区2:船用电推有储能系统 (本帖49楼,有大神提供资料,电推系统确实有储能。此观点有误)
之前看到坛友的发言中,确实有坛友认为普通水面舰艇的电推有储能系统。其实看楼主的镇楼图,在45的动力示意图中,只有源动机,电动机,输变电系统,而不存在储能系统。其实也很好理解,以船舶的推进功率,以现在的储能系统,不管是锂电池还是飞轮还是超级电容,都很难对推进系统做足够的调节作用,而且水面舰艇使用中,以稳态为主,很少需要瞬时大功率动力请求变化,所以调节用储能也就不像混动车辆这样必须的。当然常规潜艇是例外,其水下推进使用的动力电池确实可以认为是一个大容量储能装置。
误区3:电推系统有很强的超负荷能力(现在不清楚储能系统规模多大,如果够大,确实可以短时间超负荷)
电动机确实具有很强的超负荷能力,极限功率甚至可以是额定功率的几倍。但是还是回到前面的源动机的问题,源动机的发电功率是固定的,源动力不管是燃气轮机还是柴油机都不具备很强的超负荷能力,所以其发电功率的上限就决定了电推系统推进功率的上限。当然有一个例外就是常规潜艇,因为其有大容量储能电池,所以常规潜艇的推进电机确实可以实现大幅度超负荷,当然这种工况对常规潜艇来说。基本不存在。

以上几点观点是个人看法,如有错误,欢迎指正,一起学习一起进步。
回到本帖,也不是说电推相对传统直推就没啥优势。
有几大优势还是挺明显的:
1.能量利用率高,油耗低,续航好。因为柴油机、燃气轮机等都有一个最大热效率区间,而直推舰在使用中,考虑到航速等因素,经常使热机不在最优效率区间,所以油耗就高了,以至于伯克等4燃机舰续航力低下。而电机,其最优热效率区间非常广泛,可以覆盖所有航速,发电用的原动机则可以考虑开关等方式让所有启动的热机都保持在最优效率区间。所以45等电推舰的续航都很不错。
2.静音。因为电推舰发电机不需要和推进轴硬连接,所以也可以实现更好的隔音降噪效果。对于反潜等,还是有较大优势。
3.布置灵活。全电推进后,发电机组就没必要布置在底舱,所以才出现了类似女王这种燃气轮机航母。
4.电功率大。这电其实就是全电推进的本质优势也是核心优势。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 13:38 | 显示全部楼层
审核了好久
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发表于 2020-1-14 13:52 超大游击队员 | 显示全部楼层
楼主是说女王级试航航速32节那事吧,挺诡异的库级差不多2倍功率都不敢说有32节
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CDer:000424960
发表于 2020-1-14 13:55 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 sailormoons 于 2020-1-14 13:56 编辑

还有一个优势,统一使用大功率发电机组和电网 便于安装有源相控阵雷达、电磁弹射器和电磁炮之类大功率耗电设备,而不用另外安装小型发电机,灵活性和扩展潜力都增大了。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 13:56 超大游击队员 | 显示全部楼层
sailormoons 发表于 2020-1-14 13:55
还有一个优势,统一使用大功率发电机组和电网 便于安装有源相控阵雷达、电磁弹射器和电磁炮之类大功率耗电 ...

其实就是优势4
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发表于 2020-1-14 13:57 超大游击队员 | 显示全部楼层
zhuhao112 发表于 2020-1-14 13:56
其实就是优势4

对确实是这样
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 楼主| 发表于 2020-1-14 13:57 超大游击队员 | 显示全部楼层
LantianYY 发表于 2020-1-14 13:52
楼主是说女王级试航航速32节那事吧,挺诡异的库级差不多2倍功率都不敢说有32节

估计是顺风顺水。否则就算空载也不大可能32节。不过按猫版的说法,辽宁舰确实跑过32节。
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CDer:000300562
发表于 2020-1-14 13:59 超大游击队员 | 显示全部楼层
我的理解,早期电传动相当于不带机供的内燃机车,列车空调用电需要另外拉一节KD(辅机),现代综合船电相当于带机供的内燃机车。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:01 超大游击队员 | 显示全部楼层
ion 发表于 2020-1-14 13:59
我的理解,早期电传动相当于不带机供的内燃机车,列车空调用电需要另外拉一节KD(辅机),现代综合船电相当 ...

国内真心靠谱的带机供的内燃机车df11g系列机供其实是独立的柴油机发电的。之前的电老虎这类貌似都不靠谱。
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CDer:000023648
发表于 2020-1-14 14:06 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 LFL 于 2020-1-14 14:10 编辑

   谈下个人看法,老兄所给的图只是很简化的动力图,只是大致说明动力配置及原理,以此为定论说综电系统中无储能为时过早。
   其实综电系统可以看做一个局域电网,为使电网稳定,储能设备必不可少,而且不止一种储能,数量也止一个,是复合储能系统,可是有高大电容储能,也有及其普遍的铅酸电池,就算直推舰也是有一定数量的储能设备,为重要设备备份电源。
   再说说原动机,燃机从冷车到全功率是非常快的,发电柴调校时从冷车到全功率也比直推快,特别是小功率的柴油机。一综合全电舰都会有一定数量的小功率柴作备份用。
   原动机加上储能系统,电推理论上从反应速度来说还是要强一点。
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CDer:000400398
发表于 2020-1-14 14:07 | 显示全部楼层

RE: 关于全电推进的几点误区

LantianYY 发表于 2020-1-14 13:52
楼主是说女王级试航航速32节那事吧,挺诡异的库级差不多2倍功率都不敢说有32节

女王水线长280米,行波速度可以达到40.6节。按0.85的常见比例,其最高航速可以达到34.5节。如果考虑球鼻艏和尾部减阻设计,可以达到更高。所以,系统稍微超负荷一下,到32节并不是什么难事。
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CDer:000023648
发表于 2020-1-14 14:13 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 LFL 于 2020-1-14 14:18 编辑
LantianYY 发表于 2020-1-14 13:52
楼主是说女王级试航航速32节那事吧,挺诡异的库级差不多2倍功率都不敢说有32节


就算跑32节,最高速也不能标32节,测最高速时,吨位要满足要求,风速,洋流等因素要减去,主机得保留一定额度功率。
   从推进功率来看女王就算各种加成,比一般直推快点有可能,但快的离谱还是算了。
   新青年跑出30节也常有,但如果洋流就几节,顺风顺水跑出来的有意思吗?
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CDer:000691513
 楼主| 发表于 2020-1-14 14:16 | 显示全部楼层

RE: 关于全电推进的几点误区

playfish 发表于 2020-1-14 14:07
女王水线长280米,行波速度可以达到40.6节。按0.85的常见比例,其最高航速可以达到34.5节。如果考虑球鼻 ...

按这个算法,辽宁舰的水线长度270,长宽比更大,马力几乎是女王的两倍,那航速不应该上天?实际上辽宁舰的最大航速应该也就32节。
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发表于 2020-1-14 14:21 超大游击队员 | 显示全部楼层
   燃机超频性能还是可以的比柴油机强,如果燃机加储能系统一起作用,电机短时间内大幅度超频也并不是没有这个可能。不要把事情说死了。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:22 | 显示全部楼层

RE: 关于全电推进的几点误区

LFL 发表于 2020-1-14 14:06
谈下个人看法,老兄所给的图只是很简化的动力图,只是大致说明动力配置及原理,以此为定论说综电系统中 ...

如果有储能,动力响应肯定比直推快。
综电系统确实可以看做一个局域电网,但是电网中储能不是必须的,实际上国家电网中的抽水蓄能电站啥的,也只是增加系统运行效率,而不是增加稳定性。
一个简易的局域电网,比如工厂自备电厂(现在很少见了,以前挺多),就是发电机组直接到用电端,不存在任何储能设备。
或者说更简单的,野外施工常见的,一台柴油发电机,带一台搅拌机,几个灯,啥的,更不可能有储能。
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发表于 2020-1-14 14:23 | 显示全部楼层
捉两个虫,正文第一行:加速型---加速性;源动机--原动机
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:23 | 显示全部楼层

RE: 关于全电推进的几点误区

LFL 发表于 2020-1-14 14:21
燃机超频性能还是可以的比柴油机强,如果燃机加储能系统一起作用,电机短时间内大幅度超频也并不是没有 ...

除常规潜艇外,电推舰应该不存在储能。有储能确实可以大幅度超负荷。
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发表于 2020-1-14 14:24 超大游击队员 | 显示全部楼层
zhuhao112 发表于 2020-1-14 14:22
如果有储能,动力响应肯定比直推快。
综电系统确实可以看做一个局域电网,但是电网中储能不是必须的,实 ...

   很久以前看过老马综电舰方面的文章,里面有介绍。个人也没必要骗你。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:24 | 显示全部楼层

RE: 关于全电推进的几点误区

aiokin 发表于 2020-1-14 14:23
捉两个虫,正文第一行:加速型---加速性;源动机--原动机

啊哈哈。错别字估计还有几个,就不修改了,反正意思都明白
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:26 | 显示全部楼层

RE: 关于全电推进的几点误区

LFL 发表于 2020-1-14 14:24
很久以前看过老马综电舰方面的文章,里面有介绍。个人也没必要骗你。

链接有吗?我研究一下。
上面的确实是我自己对系统理解写的,如果有储能,确实不大一样。
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发表于 2020-1-14 14:27 超大游击队员 | 显示全部楼层
zhuhao112 发表于 2020-1-14 14:23
除常规潜艇外,电推舰应该不存在储能。有储能确实可以大幅度超负荷。

   用电负荷突然有变化,就靠储能系统来平衡,稳定。
   比如大型用电设备开关机,原动机来不及开启或关闭时就用储能设备平衡一下。
   普遍直推舰也有类似的设备,可能一般人不知道。
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发表于 2020-1-14 14:29 超大游击队员 | 显示全部楼层
zhuhao112 发表于 2020-1-14 14:26
链接有吗?我研究一下。
上面的确实是我自己对系统理解写的,如果有储能,确实不大一样。

这个真没有,不是链接。45型综合全电中应该也是有的,大小多少就另当别论了。
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CDer:001117213
发表于 2020-1-14 14:29 | 显示全部楼层
全电如果配上核聚变发电装置那真是如虎添翼,只能说用点确实好配置,也符合模块化需求
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发表于 2020-1-14 14:31 超大游击队员 | 显示全部楼层
巨浪345 发表于 2020-1-14 14:29
全电如果配上核聚变发电装置那真是如虎添翼,只能说用点确实好配置,也符合模块化需求

能和现有核堆蒸汽轮机结合就算跨越了,核聚变,现在不现实,以后可能有反物质吧!呵呵呵!开个玩笑!
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:32 超大游击队员 | 显示全部楼层
LFL 发表于 2020-1-14 14:27
用电负荷突然有变化,就靠储能系统来平衡,稳定。
   比如大型用电设备开关机,原动机来不及开启或关 ...

如果动力输出端的飞轮算储能的话,直推舰确实也存在。
实际上简易电网的突然负荷平衡就是靠发电机组的飞轮的,比如一台30kw的发电机组,一般柴油机功率为35-40kw,而带一台20kw的电机带载启动问题不大,但是20kw的电机带载启动的瞬间功率会超过40kw,这一瞬间就是靠飞轮或者柴油机曲轴惯性过去的。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:34 超大游击队员 | 显示全部楼层
LFL 发表于 2020-1-14 14:29
这个真没有,不是链接。45型综合全电中应该也是有的,大小多少就另当别论了。

如果说是配电系统中补偿有功功率的电容,那肯定是有的,但那不能算储能。大规模的,具备独立功率输出的储能,个人认为是不存在的。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:36 超大游击队员 | 显示全部楼层
巨浪345 发表于 2020-1-14 14:29
全电如果配上核聚变发电装置那真是如虎添翼,只能说用点确实好配置,也符合模块化需求

核聚变那是永远的50年。电推配普通核动力或者传统动力系统都对东西系统的灵活性有很大提高。
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发表于 2020-1-14 14:37 | 显示全部楼层
说到底还是要全燃全电
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:38 超大游击队员 | 显示全部楼层
ziizii211211 发表于 2020-1-14 14:37
说到底还是要全燃全电

柴燃算电更合适。柴油发电机效率超过小燃机效率。
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发表于 2020-1-14 14:40 | 显示全部楼层

RE: 关于全电推进的几点误区

zhuhao112 发表于 2020-1-14 14:38
柴燃算电更合适。柴油发电机效率超过小燃机效率。

那点燃油经济性不见得比加速效率和最大速度有用
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CDer:000023648
发表于 2020-1-14 14:41 超大游击队员 | 显示全部楼层
zhuhao112 发表于 2020-1-14 14:32
如果动力输出端的飞轮算储能的话,直推舰确实也存在。
实际上简易电网的突然负荷平衡就是靠发电机组的飞 ...

综合全电舰一般通过开启或关闭原动机来调整功率的,比如低速巡航状态或出港也就几节航速,这时开一台柴油机就能满足要求了,进入编队巡航18节时可能要开启两台柴油机,如果遇突发状态,要用大型相控阵时,先用储能系统中的电顶一下,同时启动第三台柴油机。
   很多柴电燃军舰都是四台小功率柴油机,23型,阿基坦,F125等。
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CDer:000023648
发表于 2020-1-14 14:43 超大游击队员 | 显示全部楼层
zhuhao112 发表于 2020-1-14 14:34
如果说是配电系统中补偿有功功率的电容,那肯定是有的,但那不能算储能。大规模的,具备独立功率输出的储 ...

有的,而且各种储能方式都有,所以叫复合储能。新青年这类舰也是有很普遍的铅酸电池的。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:43 超大游击队员 | 显示全部楼层
ziizii211211 发表于 2020-1-14 14:40
那点燃油经济性不见得比加速效率和最大速度有用

和最大速度无关,最大速度的功率大头还是靠发电燃机,但是综电可以完美的实现柴燃联合。巡航状态燃油经济性必须考虑,毕竟续航里程也是战斗力。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 14:46 超大游击队员 | 显示全部楼层
LFL 发表于 2020-1-14 14:43
有的,而且各种储能方式都有,所以叫复合储能。新青年这类舰也是有很普遍的铅酸电池的。

青年这类舰上蓄电池肯定有,但是这个蓄电池的作用是启动柴油机,对一些不能断电设备的持续供电,类似汽车启动电池+ups的作用,但是肯定不存在可以进行动力输出的动力电池。
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发表于 2020-1-14 14:48 超大游击队员 | 显示全部楼层
zhuhao112 发表于 2020-1-14 14:46
青年这类舰上蓄电池肯定有,但是这个蓄电池的作用是启动柴油机,对一些不能断电设备的持续供电,类似汽车 ...

   如果综合全电中有这组电池呢?全舰一个统一的电网,理论上是不是一样可以用于推进电机?
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CDer:000693042
发表于 2020-1-14 14:48 | 显示全部楼层

RE: 关于全电推进的几点误区

zhuhao112 发表于 2020-1-14 14:43
和最大速度无关,最大速度的功率大头还是靠发电燃机,但是综电可以完美的实现柴燃联合。巡航状态燃油经济 ...

柴燃联合最大航速本来就不如全燃
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CDer:000233349
发表于 2020-1-14 14:53 超大游击队员 | 显示全部楼层
LFL 发表于 2020-1-14 14:13
就算跑32节,最高速也不能标32节,测最高速时,吨位要满足要求,风速,洋流等因素要减去,主机得保留一 ...

然而现在外网上的许多新的文章wiki等已经把女王级标为32节极速,含糊不清的试航条件下达到的32节已经变成了女王额定最大航速,论宣传舆论技术大英领先世界
Screenshot_20200114_145157.jpg
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发表于 2020-1-14 15:02 超大游击队员 | 显示全部楼层
LantianYY 发表于 2020-1-14 14:53
然而现在外网上的许多新的文章wiki等已经把女王级标为32节极速,含糊不清的试航条件下达到的32节已经变成 ...

也不能怪他们,就算这论坛又有几个人知道这方面的知识,算了,大哥,见怪不怪了。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 15:09 | 显示全部楼层

RE: 关于全电推进的几点误区

LFL 发表于 2020-1-14 14:48
如果综合全电中有这组电池呢?全舰一个统一的电网,理论上是不是一样可以用于推进电机?

这组电池肯定也是存在的,但是这组电池没有能力给动力系统供供能。就像纯电动车,除了几百伏的高压动力电池系统外,还存在一个12V的低压系统,但是这个小电池是不能提供动力的。
全舰统一电网说的是推进用电和生活用电统一,但是舰上机房UPS系统以及启动柴油机的启动蓄电池是不包含在内的,而且就算可以,那点容量对于动力系统也忽略不计。
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 楼主| 发表于 2020-1-14 15:15 | 显示全部楼层

RE: 关于全电推进的几点误区

LFL 发表于 2020-1-14 15:02
也不能怪他们,就算这论坛又有几个人知道这方面的知识,算了,大哥,见怪不怪了。

女王跑32节应该就算一个象征意义。
就像当年维内托跑34.428节,实际上以其13万马力,过载14万马力的动力是不可能跑这个速度的,但是维内托连炮塔都不装,然后加了仅仅够加速到最大速度的燃油,在顺风顺水情况下跑出来34.428节,然后维内托的极速就是34.428节了。
女王虽然没这么夸张,但是也差不多。
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