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厚积薄发 铸就辉煌

发布日期:2012-12-17访问次数: 字号:[ ]


    船舶轴带发电项目被列为国家2012年重大科技成果转化项目啦!这是对不久前刚被鉴定为国际首创国际先进的船舶轴带发电项目的再次肯定。当接到国家工信部、财政部批文时,这一令长航重工电机厂全厂员工欢欣鼓舞的消息不胫而走,大家奔走相告,喜不自禁。

    长期以来,船舶电力一直依赖于独立的柴油发电机组发电,这种传统方式不仅使船舶发电成本较高,同时对环境也造成较大的污染。世界上许多国家尤其是发达国家,如美国很早就开始研究用无刷双馈轴带发电系统来取代柴油机发电系统,但至今仍未见产业化的报道。长航重工电机厂等单位通过“产学研”联合开发的“船舶轴带无刷双馈交流发电系统”经过四年的开发和试用,终于成功的攻克了这一难关,并通过了成果鉴定。该技术通过双馈变频控制技术获得并提供在主机变速状态下稳压恒频的电力保障,利用船舶主机的功率储备,在主机带动螺旋桨推进船舶航行的同时拖动轴带发电机发电,从而实现船舶正常航行时不使用辅机柴油发电机组发电,有效降低油耗,即节能环保,又降低设备成本,显著提高了船舶运行的综合经济指标。

自主创新  抢占科技制高点

    长航重工电机厂以生产特种电机为主,产品种类多、批量小、交货周期短,是典型的离散型企业。由于产品的特性及市场的激烈竞争,企业深刻认识到自主创新在企业生存发展中所起到的至关重要作用。要想保持快速发展,需要要有尖端产品、独特的专利技术支撑,否则企业将可能面临被动挨打的局面。

    在节能减排越来越成为转变增长方式重要内容的这一时期,长航集团作为长江上最大的航运企业,降低单船能源消耗就意味着整体运营成本的大幅下降。为此,长航集团科技部针对重庆长江轮船公司需求提出的要求,委托长航重工电机厂研制开发船用轴带无刷双馈发电机项目。电机厂接到任务后,立即投入到项目的调研中,在比较国内外现有技术和发展趋势的基础上经过反复技术方案论证确定,完成了项目可行性报告,经专家评审和答疑,被确定为长航集团重大科技攻关项目之一,于2008年4月正式立项。长航重工、长航重工电机厂(以下简称电机厂)、重庆长江轮船公司、长航凤凰公司、长航科研所和长江船舶设计院等都将围绕该项目开展相关研发和应用工作。

    该项目得到当时集团分管科技的领导姚荣建书记以及重工领导的关注和支持,姚书记多次到电机厂专门听取了船用轴带发电机可能采用的不同技术路线的汇报,要求集团科技部针对该项目确保研发投入,长航重工总经理李文德明确提出电机厂要跳出原有的思维模式,改变传统的以价格为手段的低水平竞争,从创新的角度围绕该项目调整产业结构和产品结构,并实现规模化和产业化发展,中国外运长航集团科技部对此项目也给与了大力支持,积极争取国家相关政策的扶持,使该项目得以持续和深入地实施。

借梯登高  实现优势互补

    无刷双馈轴带发电机是一个全新的技术,面对如此高难度的科技项目,靠企业自身技术力量是很难完成的,企业必须“借梯登高”,依托高校、科研院所强大的科技人才支撑,才能有效解决企业科技人才薄弱问题。本项目技术负责人,电机厂副厂长兼总工程师舒迪宪找到华中科技大学电气与电器学院教授、博士生导师王雪帆,王教授对无刷双馈技术已有十多年潜心的研究,对于此项目研发,双方一拍即合达成共识,电机厂与华中科技大学组建起联合研发团队,合作开发无刷双馈技术,携手攻克这一世界性技术难题。

    华中科技大学在本项目研究中,主要承担无刷双馈发电机电磁理论的研究,提出无刷双馈发电机关键技术解决方案,并在与长航电机的联合研发过程中验证和完善无刷双馈技术理论体系,共同掌握无刷双馈电机的核心技术。长航电机研发团队成员主要以无刷双馈技术产品的市场开发、技术咨询及解决方案制定电机设计及工艺制造、产品检验及测试、工程及售后服务等工作为主要内容,并针对不同的细分市场开发系列化产品。按照事业部制的管理模式,力争尽快实现产业化的产品规模。

百折不挠  勇攻科技难点

    成功的路上总是布满着荆棘。原本计划2009年完成项目计划的船用轴带无刷双馈发电机在研发过程中遇到了很大的困难和波折,不同的船舶、不同的工况,要分别对每一个方案做相应的样机测试和验证,仅发电机电磁方案设计就修改了42次,也经历了项目研发单位的变更和多项控制策略的调整和优化…..

    2009年2月,在长航集团科技部的组织下, 64kW船舶轴带无刷双馈交流发电系统在重庆潍柴发动机厂与XCW6200ZC-5船舶柴油机匹配,进行了首次台架试验。通过模拟实际工况的试验,发现该系统在低速状态下(主机转速375-400r/min)其发电能力明显高于重庆长江轮船公司当时正在试用的国内某知名企业的同类产品,但几个关键技术问题仍需要进一步完善和改进。当时,船舶轴带无刷双馈交流发电机控制系统研发合作方选择的是日本的技术,原合作方因其技术难度比预期大许多而退出,使整体研发工作一度处于停顿。

在此境况下,电机厂重新在国内十多家相关的电气控制及系统集成商中选择出新的合作伙伴,并通过产、学、研相结合将华中科技大学多学科的科研资源整合起来,重新组建起新的联合研发团队。经过近一年的反复改进和试验,攻克了一道道高端技术难题,像如何获得高转换率转子绕组,选择功率匹配,定转子齿槽配合的极比、如何消弱听觉范围内噪音和振动、全转速段获取最大功率输出及能量回馈、转速突变时变频器直流母线电压稳定,回馈响应、全转速段起励,任意转速下满负荷急投急卸情况下稳频稳压等问题。实现了船舶工况条件下,不论主机转速和负载如何变化,轴带电机能够稳压恒频发电。

    2011年11月至2012年元月,在中国外运长航集团科技部帮助下,无刷双馈交流发电机分别在中国外运长航集团长航凤凰公司5000吨自航散货船和重庆长江轮船公司325箱集装箱船进行了实船试验及应用。克服的应用结果表明,轴带发电系统运行稳定可靠,多项关键技术得到验证。实验表明船舶航行时,轴带发电系统可以完全替代柴油发电机组发电供电,彻底改变了传统船舶供电模式。经跟踪325箱集装箱船(推进主机功率518kW,辅机发电机组功率64kW)应用情况并初步综合测算,该船舶因使用轴带发电系统,年燃料成本预期将有32%左右的下降,每年节约燃油成本应在13万元以上。如果考虑辅机发电机组维护和修理以及备件成本,年节约成本费用应在16万元以上。

国际首创  多年心血终得硕果

    2012年2月,湖北省科技厅组织对“船舶轴带无刷双馈交流发电系统”进行了成果鉴定,由两名中国工程院院士和清华大学、海军工程大学、中国船级社等单位多名教授组成的专家组对此成果的鉴定意见为:“船舶轴带无刷双馈交流发电系统”项目技术为国际首创,达到国际先进水平,同意通过成果鉴定,并建议加大该成果系列化产品的开发力度,尽快实现产业化,更好地服务于社会。

    本项目已申请并获得国家专利三项,其中两项获得发明专利一项获得实用新型专利。该技术还分别向欧洲、美国和日本提交了两项国际专利。

    2012年6月,“轴带无刷双馈交流发电机系统应用于固定桨船舶并实现产业化”项目的成功申报2012年国家重大科技成果转化项目,并获国家资金补助。

    在上海国际海事展上,轴带发电机的创新性和突出的节能减排效果吸引了来自世界各地的业内人士,与劳斯莱斯合作的上海佳豪船舶工程设计公司、上海轮船公司以及不少国外航运造船业人士等,都对该套系统十分关注,并有合作意向。在北京第十一届中国国际交通技术与设备展览会上,交通部部长李盛霖、副部长高宏峰,原长航集团老领导、交通部党组成员、体改法规司司长何建中对轴带展品给予高度评价。原中国船级社社长,现国际船级社协会副主席李科浚特别指出,在整个节能减排区,他认为有两大亮点,其中一个就是电机厂的无刷双馈轴带发电机及控制系统。

    诸多的荣誉和扶持,为轴带项目加快科技成果转化注入强劲动力,为企业产品结构调整以及行业产业结构调整打下了坚实的基础。长航重工电机厂将抓住机遇,以无刷双馈轴带发电系统以及无刷双馈技术延伸产品为主导,根据不同船舶、不同海况特点,开发大功率和系列化的船舶轴带发电系统;进一步延伸发展领域,进入风电发电机制造领域,将无刷双馈技术应用于风力发电,提升其可靠性;以无刷双馈技术取代高压电机调速,最大限度地提升性价比。按照现代企业管理模式,搭建专业化设计、制造、试验以及测试、工程服务为一体的管理架构,逐步完善系列化产品,并形成产业化规模,努力为我国的节能减排和产业结构调整作出更大的贡献。  (张强  谢玲)

 





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