概述

客户规范

三菱重工(MHI),主要船用设备制造商正在寻找下一代能量回收系统,可以使公司产生大量的权力从发动机的排气能量机载海洋船舶同时保持海洋环境符合国际规则和法规。

解决方案

Calnetix设计并制造了一款高速永磁电机发电机，安装在三菱重工现有的混合涡轮增压器的消音器内，其占地面积非常小，仅比传统的同类产品长313毫米。混合动力涡轮增压器将发动机排放的一小部分废气全部用于船用涡轮增压器，它能够为普通船舶提供所有必要的辅助动力，并有可能每天节省数千美元的燃料成本。当船处于巡航速度时，由船用涡轮增压器转子轴驱动的综合Magnaforce™发电机产生的电力相当于主发动机输出功率的5%。在慢速航行过程中，永磁电机的涡轮辅助功能作为发动机，提高了主机的性能。

对于混合动力涡轮增压器的安装，电机发电机经过优化设计以匹配涡轮增压器轴转速，并与Calnetix高频功率电子驱动器完全兼容。

挑战

在开发混合涡轮增压器时，发电机被缩小，以便可以安装在消音器中。在设计过程中遇到的主要问题是发电机的冷却结构。在缩小生产规模的过程中，冷却水和空气的通道，以及来自外部的发电机润滑油被集成到发电机外壳中。发电机轴承采用经过时间检验的增压器滑动轴承，不作任何改动。带密封空气和迷宫式密封的发电机密封结构防止润滑油泄漏到输入轴和定子。同时,电力的混合动力涡轮增压器提供整个船舶电力需求在正常巡航是处理一个逆变器保持正确的输出功率频率和电压以及确保船舶功率因数和维护供应所需的短路电流的能力。

结果

安装后观察到涡轮增压器不仅可以从发动机废气中过量的能量中回收电能，还可以通过控制发电速率来控制送至发动机燃烧的空气。减少燃料消耗和CO₂生产。混合涡轮增压器在涡轮增压器进气道使用废气能源发电，就像传统的燃气动力涡轮一样。然而，与传统动力涡轮相比，我们的混合涡轮增压器具有以下优点:

• 安装涡轮增压器只需要对发动机做几处修改，而且改造相对容易，只导致外部尺寸略有增加，因为不需要废气管道和阀门控制。
• 该系统没有热损失和管道损失，涡轮增压器提供了高效率。
• 涡轮增压器利用发电机作为发动机来加速。