1、本 科 毕 业 设 计船舶电气产品发展研究所在学院 专业班级 电气工程与自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I摘要进入 21 世纪后，我国船舶工业的电气自动化程度、性能和技术水平有了很大程度的提高，不少设备通过引进、消化、吸收国外先进技术，也取得了一定的突破。随着我国科技竞争力的提高，船舶自动化技术势必有不少新的突破。现今大多船舶上使用的船舶电气产品控制系统比较单一，由于船舶先进程度不同和性能要求的不同，这种系统必将逐步向综合监控的系统过渡。采用综合监控的形式，可以构成双重或多重冗余，对提高系统或者全船整体可靠性是有积极意义的。随着电力、电子、控制技术、通讯及信息技术等的
2、不断发展及其在传播上的广泛应用，船舶电气自动化程度将会大大地提高。机电一体化使学科界限互相交叉渗透，电力与电子、强电与弱电更难分难解。人工智能和模糊技术的应用使船舶电气自动化领域更加宽广，必将会对造船和航运业带来重大改革。船舶电气自动化程度的提高，直接影响着船舶电气产品的发展，为船舶方便驾驶，正常航行和生命安全提供了强有力的保障。促进了船舶的节能、高效、安全的智能化水准。关键词；船舶；电气产品；研究IIAbstractIn the 21st century, Chinas shipbuilding industry electrical automation degree, performan
3、ce and technical standards have greatly improved, many equipment through the introduction, digesting and absorbing foreign advanced technology, also obtained the certain breakthrough. With Chinas science and technology competitiveness of ship automation technology will improve, there are many new br
4、eakthrough.Nowadays most ships on ship use electric product control system is more single, due to different levels and ship advanced performance needs of different, this system will gradually to the comprehensive monitoring system transition. Using the comprehensive monitoring form, can make double
5、or multiple redundancy, to improve the system or the whole ship overall reliability is a positive. Development and the spread of widely used in electric automation degree, the ship will greatly improve. Electromechanical integration disciplinary boundaries penetrating into each other, electricity an
6、d electronics, with low electrical products ; researchIII目 录前言 .1第 1 章 船舶工业国家发展规划及船舶工业发展情况 .21.1 船舶工业发展规划 .21.2 船舶工业发展状况 .2第 2 章 发展船舶电气及自动化产品的必要性和紧迫性 .32.1 必要性 .32.2 紧迫性 .3第 3 章 船舶电气及自动化系统概述 .43.1 船舶电力系统 .43.2 船舶电站 .43.3 船舶电网 .4第 4 章 船舶电气市场状况和产品分析 .64.1 市场状况 .64.2 产品定位 .74.3 提高船舶电气产品本土化率的主要措施 .9第 5
7、章 船舶电气及自动化系统发展趋势 .105.1 船舶电气自动化技术发展现状 .105.2 船舶电气自动化系统发展的趋势 .125.3 船舶电气自动化领域展望 .13总结 .14致谢 .15参考文献 .161前言21 世纪被人称为海洋世纪和海洋经济世纪，由此可见海洋在当今世界的重要意义。船舶工业是为水上交通、海洋开发和国防建设等行业提供技术装备的现代化综合性产业，也是劳动、资金、技术密集型产业，对机电、钢铁、化工、航运、海洋资源勘采等上、下游产业发展具有较强带动作用，对促进劳动力就业、发展出口贸易和保障海防安全意义重大。我国的船舶建造总量已经跻身世界的领先行列。但是，国内配套业的发展同造船业相比
8、出现严重脱节。我国的配套业落后于如日本、德国、韩国等国家。船舶配套工业发展缓慢必定使我国船舶工业的发展受到滞后。“十二五”规划中，把总体的思路放在了使浙江省实现从造船大省向造船强省的转变。“建设舟山群岛新区”被写入了国家“十二五”规划纲要。对于舟山以后的整体发展，建设成为国际物流岛，乃至成为自由贸易港口起到推动作用。舟山的发展，推动了整个浙江的船舶行业的发展，这个良好的商机必定能吸引国内外的船舶投资者向舟山进军。对我省建设海洋经济，促进我省经济快速、健康发展具有十分重要的意义。2第 1 章 船舶工业国家发展规划及船舶工业发展情况1.1 船舶工业发展规划船舶工业中长期发展规划2007 年经国务院
9、常务会议原则通过以来，国防科工委从军民结合的角度制定了船舶工业“十一五”发展规划纲要以及船舶配套业“十一五”发展规划纲要等三个针对船舶工业薄弱环节的更具体的规划，这对我国船舶工业跨越性的发展指明了方向。其中船舶配套业发展“十一五”规划纲要明确了我国要实现优势配套产品生产能力的大幅提升，基本掌握重点产品关键制造技术，自主研发取得一定突破的要求，要求本土化生产船用设备配套率达 60%，实现船用设备销售 500 亿元。中国船舶工业在这样的大好形势下，在国际船舶市场呈现高成长发展时期，抓住了这个难得的历史机遇，在船舶工业的产业规模、自主创新能力、经济运行水平方面都取得了辉煌的成就。1.2 船舶工业发展
10、状况据统计，在 2007 年末，我国规模以上的船舶工业企业 1101 家，规模以下造船企业2000 余家。2007 年，船舶工业完成工业总产值 2571 亿元，同比增长 48.8%；实现工业增加值 735 亿元，同比增长 74%；实现利润总额 227 亿元，是 2006 年的 2.3 倍；2008 年 1-10 月，完成工业总产值 3234 亿元，同比增长 60.5%，实现工业增加值 924 亿元，同比增长61.1%。中国船舶行业协会提供的最新数据，2008 年，我国造船完工量达到 2881 万载重吨，已占世界总量的 29.5%，新船订单量占世界的 37.7%手持船舶订单占世界的 35.5%，
11、三大指标全面超过日本，均居世界第二位。2009 年，全国造船完工量 4243 万载重吨，同比增长 47%；新承接船舶订单 2600 万载重吨，同比下降 55%， ；手持船舶订单 18817 万载重吨，同比下降 8%。中国造船完工量、新接订单量、手持订单量分别占世界市场份额的 34.8%、61.6%、38.5%，比 2008 年底分别提高了 5.3、23.9 和 3 个百分点。2009 年，船舶行业实现利润在 2008 年大幅增长 50.5%的基础上继续保持增长。1-11 月份，规模以上船舶工业企业实现利润总额 316.4 亿元，同比增长 8.3%。其中船舶制造业 242.3 亿元，比上年同期增
12、加 60.3 亿元，占全行业利润的76.6%。而在 2009 年，中国所占世界新增订单比例为 44.4%，高于韩国水平，居世界第一位。2010 年 1 月份新增订单中，韩国船企占据了全球新造船 64%的订单份额，而中国船企则仅为 6%。浙江省地处东南沿海，具有发展船舶工业独特的区位优势和深水港湾优势。2009 年 1-12 月份，浙江新接船舶订单占了全国 40%左右，这对全国甚至全球来说都是一个亮点。我省 2009 年造船完工量达到了 748.6 万载重吨，同比增长了 40.92%。2009 年造船完工量、承接新船订单和手持船舶订单分别占了全国市场份额的17.64%，39.8%和 15.08%
13、。浙江造船完工量连续七年的快速增长，指标已经位居全国第三。浙江船舶的快速发展主要贡献来自于舟山船舶企业的快速发展。舟山一直保持这良好的发展势头，在 2010 年舟山口岸交付新船 81 艘，造船完工量累计达 374 万载重吨，同比增长 3 倍，已经超过了 2009 全年完工量。造船完工量达 374 万载重吨，占了全国的 14%。3三大造船指标分别占了全国的 14%，22%，11%。全省船舶产品出口交货值 146.7 亿元，同比增长 80%，船舶产品出口到 14 个国家和地区，其中日本和德国是我省船舶出口的主要市场，分别占到我省船舶出口额的 54%和30.1%。第 2 章 发展船舶电气及自动化产品
14、的必要性和紧迫性2.1 必要性从手持合同数和造船产能估算，2010 年我国造船完工量可达 4100 万吨以上，年均增速将为 30%以上。但是，船舶配套能力和水平较低。2006 年以来，我国船舶配套本土化率只在 46到 50之间徘徊。在 2008 年，日本、韩国等造船强国本土化设备装船率超过，而我国船用中低速柴油机、辅机、发电设备、曲轴等配套设备虽然实现了本土化生产，但能力缺口在不断拉大，民船配套自动化导航、仪器仪表等设备还基本处于空白，本土化设备装船率不足 50。配套园区低水平重复建设，配套设备中高端产品严重缺乏，导致 LNG 船及海洋工程等高附加值船舶产品配套本土化率仍然低至 10，自主研发
15、自主产权的国产化产品比例也很低。企业轻调整重振兴，阻碍配套产品做大做强，而全国又缺乏总体发展指导，导致缺乏整体约束力。2.2 紧迫性一、船舶工业利润在向船舶配套工业转移造船企业的竞争主要是在造船成本和造船周期方面的竞争。随着造船学科的不断进步，许多企业实行了模块化造船，产生了大量的船舶标准零部件和舾装件。相应地，船舶配套设备也向着标准化、专门化发展，并且逐渐从船舶企业中脱离出来。这些分离出来的部分，获取了造船业相当份额的利润，造船的利润发生了转移。一艘船舶的价格中船用配套设备高达 50，船舶工业产值正在向船舶配套设备上转移，其中船舶电气及自动化产品产值也在逐年增高。现代船舶对安全性与稳定性等提
16、出了更高的要求，发展船舶电气及自动化产品具有十分重要的意义。随着造船中心不断向亚洲转移。造船业已日渐衰落的欧洲，至今仍然是世界重要的船用设备研发、生产基地,并在高技术、高附加值的尖端设备的研发上占主导地位。二、船舶电气及自动化产品本土化率极低 我国是现今船舶制造大国，近年来已经在造船手持订单上超过了，日本、韩国，跃居世界第一的位置。而船舶配套率与日本、韩国、欧洲这些国家比起来有着非常鲜明的差距。2009 年，日本船舶配套业产值约为 11360 亿日元（折合约 121 亿美元） ，约占全球市场的14%；韩国船舶配套业产值约为 180 亿美元，占全球市场份额为 22%，已超过日本，位居世界第二；中
17、国产值约为 620 亿人民币（折合约 91 亿美元） ，占全球市场的 11%。欧洲船舶配套产业以 48%的全球市场份额，仍保持着全球绝对领先地位，并依靠技术创新继续引领全球船舶配套业的发展。但船舶电气及自动化产品 85%为国外品牌产品，我国船舶电气及自动化产品本土化率极低。船舶电气产品，如机舱自动化系统等均需要从国外引进。浙江船舶配套业发展相对滞后，所建造的船舶，即使是国内船，也基本上是“浙江造4船，江苏配套”，省内配套率一般仅有 15左右，远远低于全国的平均水平，离预计的在2015 年达到配套率 60%以上的目标，还有很大的差距。舟山作为浙江的最大船舶基地，在2009 年配套产值达到 31.
18、12 亿元，占到了全省的 55.52%。虽然我省近年来依旧在增长，但是相对全国来说我国的配套平均水平还是很低，因此发展浙江的配套行业势在必行。第 3 章 船舶电气及自动化系统概述船舶电气系统总的分为三大部分：船舶电站、船舶电力网和电气负载。按照在系统中的作用和负载的性质，又可以分九类装置和系统：1、船舶电力系统；2、船舶电力拖动装置；3、船舶电力推进装置；4、船舶照明系统；5、船舶内部通讯、联络装置；6、船舶导航装置；7、船舶无线电通讯装置；8、船舶自动化装置；9、特种装置，如磁性防护和消磁装置等。3.1 船舶电力系统船舶电力系统：船舶电力系统包括船舶电站和船舶电力网两大部分，担负着将不同形式
19、的能量转换成电能，并将电能输送分配给各用电设备的任务。船舶电能系统包括：1、原动机和发电机组成的发电机组；2、有各种控制、监视和保护电器的配电设备（总配电板）；3、导线和电缆等组成的电网。船舶电力系统有一些主要的参数，决定着船上主要电气设备的品种和规格。这些参数是：电制（交流或直流），电压，频率。 3.2 船舶电站船舶电站由原动机、发电机和主配电装置组成。船舶电站是电力系统的心脏，其工作的可靠性和生命力，是系统实现规定的有效性的两个标志。电力系统工作的可靠性取决于其组成元件的可靠性及其相互连接方法和使用方法。船舶电站按照原动机的类别可分为柴油机、蒸汽轮机和燃气轮机三种。根据电流的种类，船舶电站
20、可以分为直流和交流两种。按照电站的用途，可以分为主电站（正常工况供电用）和应急电站（主电站发生故障时投入应急供电用） 。主电站中有主发电机和主配电板（或称总配电板） ，应急电站中有应急发电机和应急配电板或应急蓄电池和充放电板。根据电站的电气自动化程度，可分为半自动电站、全自动电站和微机控制电站。3.3 船舶电网船舶电网是由船用电缆、导线和配电装置以一定的连接方式组成的整体。犹如人体中血管输送血液到各器官去那样，发电机所产生的电能就是通过电网送到船上各个用电设备的。船舶电网包括:1、供电网络：是指主发电机与主配电板之间、应急发电机与应急配电板之间、主配电5板之间以及主配电板与应急配电板、岸点箱之
21、间的电气连接网络、2、配电网络：是指主配电板、应急配电板到用电设备之间的电气连接网络。当船上用电设备较多时，负载不可能全部由主配电板直接供电，而是将电能从主配电板经由分配电板或分配电箱再分到负载。根据用电设备使用电压等级的不同，供电网络可分为：动力网络、照明网络、低级网络。根据电源装置的不同，供电网络可分为：主电网、应急电网、临时应急电网、弱电电网和事故电网。6第 4 章 船舶电气市场状况和产品分析4.1 市场状况一、主要国家和地区在 2008-2009 年，各个国家的船舶电气产品市场都不景气，呈现低迷状态。大部分国家的船舶电气产品产量有所降低，对进出口贸易产生了一定程度的影响。船舶电气市场主
22、要分布在美国、日本、德国这些国家，如西门子、ABB、施耐德都引领着世界电气市场。近年来亚洲是船舶电气产业的新兴地区，产品市场的增长率较高，虽然说原本的美、日、德等电气销售大国的产量以及市场规模仍在增加，但是相对亚洲地区来说还是较缓慢。中国船舶电气系统虽然存在着生产规模不够大、分布不均等缺陷，但是发展前景还是值得肯定的，中国船舶电气系统的规模不断的增加，带动着中国经济的发展，吸引着全球的目光。21 世纪将会有越来越多的用计算机进行全船智能化管理的船舶自动化系统出现。这种系统能更快更好的检测系统故障，为安全、经济、预防起到了很好的保障作用。卫星系统，通过卫星联网，是船舶的管理系统得到了更好的改善。
23、智能化的系统，会更多的应用到各类船舶上。二、国内船舶电气市场分析如今，我国船舶电气产品生产能力以及应用都在逐年增加，据统计我们国内生产船舶电气产品的企业已经达到了上百家，但是在各个企业间还存在着技术水平相差不平的缺陷。船舶电气行业在经过了几十年的发展以后，已经逐步的形成了相对比较完整的体系结构，20 世纪九十年代是发展最快的一段时间，通过调查，2009 年我国船舶电气产品销售额比 2008 年增长了近 7.6 个百分点，达到了 150 亿元的程度。在我国不断的吸引外国先进设备，消化并吸收国外先进技术下，我国的不少船舶电气产品已经在性能等方面得到了巨大的提升，已经处于国际先进行列。我国主要的船舶电气行业大多分布在中南、华东地区。浙江、上海、福建、山东等地区是我国船舶电气领域的强地。由于技术，管理水平等原因造成了一些大规模企业的诞生，如上海康妮船舶电气设备厂、宜都市清江船业有限责任公司 、海星海事电气集团有限公司这些都是比较有名的。三、国内市场存在的问题 1、 规模化、专业化相对国外的大型企业，如德国的西门子，ABB 这类的大型专业的生产船舶电气系统的团体来说，我国在专业化和规模化程度上还远远没有达到其水准。我国现在的船舶电气生产企业由于地区分布不均，技术落后，而且相互间没有联系，所以对于国际间的竞争力还
