淺析電力推進吊艙推進器中混合介質滑環的重要性

摘 要：電力推進吊艙推進器是電力推進中應用最廣泛的一種推進方式，它把船舶動力裝置置于一個能360度旋轉的水下吊艙推進器內，而混合介質滑環能把吊艙正常工作所使用的油、液、電、氣等介質安全可靠的傳輸過去，為整體運行提供了最大限度的保障。

關鍵詞：電力推進；吊艙推進器；混合介質滑環

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.025

1 概述

電力推進系統[1]的主要設備由原動機、發電機、電動機、螺旋槳、舵以及相應的控制設備等組成。吊艙式電力推進是電力推進中應用最廣泛的一種推進方式，采用永磁電機直接驅動螺旋槳軸，同時能實現360度全回轉，為了更方便，高效的轉化電機動力源，信號源，需要采用高精度，高效率，高冗余性、空間利用性高的電滑環，為了更方便的傳輸和監測吊艙推進器水下各部件的狀態以及動力源的傳輸，混合介質滑環集成了低電壓，大電流，高效率，低磨損，散熱好，多介質等特點，把電、氣、油液集成在一個電滑環上，使推進器整體布局，安裝得到大力的改善。

2 混合介質滑環設計

2.1 滑環簡介

滑環通常安裝在設備的旋轉中心，主要由旋轉與靜止兩大部分組成。旋轉部分連接設備的旋轉結構并隨之旋轉運動，稱謂“轉子”，靜止部分連接設備的固定結構的能源，成為“定子”。滑環分為：導電滑環、流體滑環等。通常情況下，電滑環和油液、氣滑環是獨立的兩套機構，并且基本運用于不同的場所，電滑環[2]主要運用風電、航空、航天設備上，油液、氣滑環更多的是運用于氣缸、液壓系統上。而吊艙式推進器，采用永磁電機直接驅動方式螺旋槳軸，同時能實現360度全回轉，為了更方便，高效的轉化電機動力源，信號源，需要采用高精度，高效率，高冗余性、空間利用性高的電滑環，為了更方便的傳輸和監測吊艙推進器水下各部件的狀態以及動力源的傳輸，船用油液、電、氣多介質滑環結構集成了低電壓，大電流，高效率，低磨損，散熱好，多介質等特點，把電、氣、油液集成在一個電滑環上，使推進器整體布局，安裝得大力的改善。

2.2 吊艙推進器用混合介質滑環

吊艙推進器用混合介質滑環主要組成：動力滑環、信號滑環和油液滑環，具體布置如圖1：

2.2.1 混合介質滑環介紹

混合介質滑環集成了常規電力滑環的功能，同時兼具了油液、氣滑環的特性。即能夠實現船舶吊艙用推進器電力系統的傳輸，又能把推進器系統性能所需要的油液、氣等傳送到相應的位置，以滿足推進器整體性能的要求。其主要由動力滑環，信號滑環，油液、氣滑環、冷卻風機、動力接線盒等組成，具體如下：

（1）動力滑環：包括轉子、刷架、定子、絕緣支撐體、導電用銅排等；（2）信號環包括轉子、定子、信號線等；（3）油液、氣滑環包括配油液、氣環，固定支撐體。

2.2.2 混合介質滑環特性分析

混合介質滑環在整體的設計中，對動力滑環、信號環、油液環等都做了特性分析，根據大量的使用經驗，集成了以下的特性。

（1）動力滑環特性：吊艙推進器螺旋槳需要轉動，需使吊艙推進器水下電機轉動，水下電機轉動需要外部混合介質滑環提供動力電源，常規電機所需要的動力電源380V～690V，該混合介質滑環動力滑所能承受的電壓等級在AC3000V，過載能力150%，屬于低電壓大電流高過載，由于低轉速運行，對于刷架的磨損較小，可以做到免維護。 （2）信號滑環特性：吊艙推進器水下電機、軸承等所有狀態在實際使用中無法感知，需要通過多種傳感器把信號傳輸到監測系統，通過信號滑環將水下所有的信號集中處理，分別傳輸至船舶各個監測位置，信號環額定電壓DC30V以下，數量不低于60環，安裝于動力滑環上方便于檢修。

（3）油液環特性：吊艙推進器為了安全和正常工作，軸承需要潤滑，考慮可能會出現漏水，需要將推進器內部的水排出到船艙內，及時的保護水下電機，油液滑環尤為重要，油液、氣環安裝于整體電滑環的上方，單獨布置于電滑環的外殼表面，拆裝方便，便于檢修，同時防止泄露導致的短路，也便于清潔。

（4） 其它特性：電滑環用接線箱將所有的外部接線都接至接線盒，便于外部接線，以及檢查，不需要打開電滑環外殼就可以完成接線，完成整個電力的傳輸；冷卻風機至于電滑環的上方，電滑環在使用中由于電流較大，會產生一定的損耗，產生一定溫升，故采用必要的冷卻是必要的，安裝冷卻風機是一個通用且有效的措施。

3 結束語

電力推進吊艙推進器用混合介質滑環，負責將配電板中的電力提供給吊艙下齒輪箱內的永磁驅動電機，實時采集吊艙下部各傳感器的反饋的狀態，并通過多通道旋轉液壓接頭，輸送艙底污水、油料、油脂和空氣起到電機空冷系統。該多介質滑環綜合電、氣、油液，技術難度大，對材料與工藝要求很高，國內一直沒有技術突破，市場被國外廠家所壟斷。因此研究和分析電力推進吊艙用混合介質滑環，針對滑環材質與工藝進行技術攻關，做好防漏電，抗擾的防護，以及各個部件的信號檢測，掌握其核心技術。

參考文獻：

[1]孫培廷.吊艙式船舶電力推進裝置的發展狀況[J].航海技術，2003（01）：52-53.

[2]李玉生.全電力推進在艦船上的應用及其展望[J].船電技術，2005（02）：1-3.

作者簡介：謝堂海（1987-），男，江蘇南京人，本科，工程師，研究方向：船舶機電。