（圖為杭齒開發(fā)的首款機(jī)電一體化船用混合動(dòng)力齒輪箱成套系統(tǒng)。左邊為增強(qiáng)型船用齒輪箱，右邊為高效永磁電機(jī)。）

8月30日，杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)股份公司在長(zhǎng)江上游造船重鎮(zhèn)重慶舉行產(chǎn)品推薦暨用戶見面會(huì)，正式宣布其開發(fā)的首款機(jī)電一體化船用混合動(dòng)力齒輪箱成套系統(tǒng)推向市場(chǎng)，引起了與會(huì)的近百名造船界及航運(yùn)界業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注。

一．增強(qiáng)型船用齒輪箱與高效電機(jī)組合，三種節(jié)能工作模式

該款混合動(dòng)力齒輪箱系統(tǒng)由PTO增強(qiáng)型齒輪箱、PTI/PTO高效電機(jī)及混動(dòng)控制柜組成，有動(dòng)力輸出（Power Take-off,PTO，即“軸帶發(fā)電模式”）、動(dòng)力輸入（Power Take-in,PTI，即“混合動(dòng)力模式”）、動(dòng)力返回（Power Take-home,PTH，即“純電推模式”）這三種工作模式可根據(jù)船舶運(yùn)行實(shí)際情況進(jìn)行自由切換。

動(dòng)力輸出（軸帶發(fā)電）模式為基本工作模式，在這種工作模式下，船舶主機(jī)通過機(jī)電一體化齒輪箱驅(qū)動(dòng)集成的電機(jī)，電機(jī)工作于發(fā)電模式。當(dāng)船舶“下水航行”時(shí)，主機(jī)的剩余功率大，可以使用這種轉(zhuǎn)矩控制型軸帶發(fā)電機(jī)使主機(jī)從怠速至額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)發(fā)電供電。此時(shí)，也可電池組充電，待系統(tǒng)工作在混合動(dòng)力模式下，蓄電池可放電提供能量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。動(dòng)力輸入模式，軸帶發(fā)電機(jī)由船舶電網(wǎng)獲取動(dòng)力用于船舶推進(jìn)。這種模式可以根據(jù)船舶對(duì)于航速的需求，通過合理選擇主機(jī)與軸發(fā)的功率分配，有效提高船舶的機(jī)動(dòng)性能。電力驅(qū)動(dòng)解決方案可以額外提供船舶10%～15%（可根據(jù)用戶要求配置）的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，適用于船舶負(fù)荷高峰值的運(yùn)行工況。通過這種額外的PTI接口，實(shí)現(xiàn)船舶“0”燃料和“0”排放。動(dòng)力返回模式下，由推進(jìn)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)螺旋槳，類似于電力推進(jìn)系統(tǒng)。該模式除在主機(jī)故障情況下“帶你回家”，也可在主機(jī)正常而為達(dá)到節(jié)能目的時(shí)使用該模式。例如，內(nèi)河船舶處于“下水航行”航段水流較大，船舶僅需很小動(dòng)力即可正常航行，該模式可以避免主機(jī)在低效區(qū)間運(yùn)行，從而提升船舶經(jīng)濟(jì)性。

二．“高效、智能、可靠”，或?qū)?ldquo;引領(lǐng)傳動(dòng)新未來”

杭齒一位資深技術(shù)專家認(rèn)為，機(jī)電一體化混合動(dòng)力齒輪箱系統(tǒng)是一種高效、智能、可靠的傳動(dòng)解決新方案，或?qū)⒁�領(lǐng)國(guó)內(nèi)船舶傳動(dòng)領(lǐng)域未來發(fā)展新潮流。

運(yùn)營(yíng)船舶傳統(tǒng)的“主機(jī)＋普通齒輪箱”、“皮帶輪軸發(fā)＋主機(jī)＋普通齒輪箱”動(dòng)力系統(tǒng)模式雖然具有技術(shù)成熟，簡(jiǎn)單可靠，便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但在船舶實(shí)際運(yùn)行過程中存在主機(jī)功率余量大（主要應(yīng)對(duì)汛期上水），主機(jī)負(fù)載率低，主機(jī)油耗高且無法調(diào)節(jié)等諸多不足。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用傳統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)模式，船舶上水時(shí)主機(jī)負(fù)載率僅為20%～30%，船舶下水時(shí)主機(jī)負(fù)載率則還要比上水時(shí)低10%～15%。

機(jī)電一體化混合動(dòng)力齒輪箱成套系統(tǒng)，借鑒成熟的車載油電混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，把單位能量密度大的高效永磁電機(jī)引入船舶配套領(lǐng)域，通過一些專利技術(shù)與增強(qiáng)型船用齒輪箱有機(jī)結(jié)合為一個(gè)整體，整體船檢認(rèn)證，整個(gè)系統(tǒng)非�？煽�。通過混合動(dòng)力齒輪箱系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組、電池組的不同組合，可以提供“主機(jī)＋機(jī)電一體化混合動(dòng)力齒輪箱＋發(fā)電機(jī)組”、“主機(jī)＋機(jī)電一體化混合動(dòng)力齒輪箱＋發(fā)電機(jī)組＋電池組”新型船舶動(dòng)力技術(shù)路線，把運(yùn)行船舶的主機(jī)的能效發(fā)揮到最高水平，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)最佳的油耗，最佳的能效。該專家說，如果采用我們現(xiàn)有的機(jī)電一體化混合動(dòng)力齒輪箱新型動(dòng)力技術(shù)路線對(duì)現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)船舶進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)改造，則改造后的每條船每個(gè)航次燃油預(yù)計(jì)可節(jié)省15%～30%。此外，機(jī)電一體化混合動(dòng)力齒輪箱系統(tǒng)配有多種傳感器來監(jiān)測(cè)齒輪箱和混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作狀態(tài)及設(shè)備健康狀況，EMS自動(dòng)管理電能，PMS自動(dòng)管理功率的分配。采用5G基站技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一體化齒輪箱的遠(yuǎn)程監(jiān)控，在手機(jī)和電腦端等多個(gè)遠(yuǎn)程平臺(tái)都可以流暢監(jiān)控。

船舶動(dòng)力系統(tǒng)是否可靠，是否節(jié)油，是廣大船東關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著船舶不斷向智能化發(fā)展，動(dòng)力系統(tǒng)是否也能智能化，也是廣大船東未來必將關(guān)注的另一個(gè)焦點(diǎn)。“高效、智能、可靠，機(jī)電一體化的混合動(dòng)力齒輪箱動(dòng)力成套系統(tǒng)或?qū)⒁�領(lǐng)船用傳動(dòng)領(lǐng)域的新未來。”該專家說。

□ 特約記者周升友