Elektryczne napędy główne na statkach

Transkrypt

1 Elektryczne napędy główne na statkach Elżbieta Bogalecka

2 Wiek XIX - silnik spalinowy 1860r. opatentowany pierwszy silnik spalinowy 1893r. R.Diesel patentuje silnik o zapłonie samoczynnym 80% statków ma napęd z silnikiem Diesla

3 i elektryczny 1821r. model silnika elektrycznego (.Faraday) 1834r..H.Jacobi, projektuje pierwszy silnik do napędu statku 1886r. łódź z napędem elektrycznym Elektra

4 Napęd główny (śruby) mechaniczny Silnik główny o stałej prędkości obrotowej, brak swobody wyboru prędkości SG Wyższy poziom hałasu i wibracji (sprzęgło, przekładnia, sztywne zamocowanie silnika głównego) długi wał napędowy Sprawność zależy od skoku śruby i prędkości silnika głównego -Gorsze wykorzystanie przestrzeni

5 Napęd elektryczny (DE) Brak przekładni przekształtniki Krótki wał Śruba stała

6 Napęd elektryczny (DE) Niezawodność zwiększona niejsze zużycie paliwa (optymalne prędkości i obciążenia silników) Zmniejszona emisja gazów Brak przekładni niejszy hałas i wibracje przekształtniki Sprawność porównywalna rzędu (92-93%), a przy małych prędkościach większa Lepsze wykorzystanie przestrzeni Krótki wał Śruba stała

7 Wskazania dla napędu DE: Praca napędu z małym obciążeniem przez dłuższe okresy czasu, duże obciążenie elektryczne na pokładzie, wymagane pozycjonowanie dynamiczne, obniżony hałas i wibracje, wymagana zwiększona manewrowość, wymagania odnośnie redundancji i dyspozycyjności

8 Lodołamacze - Duży moment Aplikacje Pasażerskie- komfort, bezpieczeństwo, wykorzystanie powierzchni, manewrowość Platformy wiertnicze pozycjonowanie Statki typu offshore - pozycjonowanie

9 Pędnik azymutalny ożna wyeliminować ster płetwowy bierny, stery strumieniowe rufowe, Zmniejszenie zużycie paliwa o ok.8-10% ożliwe pozycjonowanie dynamiczne Doskonałe charakterystyki manewrowe nawet w środowisku arktycznym ożna uzyskać więcej wolnej przestrzeni umieszczając silnik w pędniku podwieszanym pod rufą

10 Pędniki podwieszane Azipod 2*14 W

11 Pędniki podwieszane SSP 2 * 11 W

12 Napęd podwieszany Cechy wyróżniające moce od 5-20W obrót o 360 ciągły dwie śruby mniejsza średnica maszyna z magnesami trwałymi zasilana przez cyklokonwerter: o ok.40% mniejsza objętość, wyższa sprawność, duży moment przy rozruchu niższy poziom hałasu i wibracji

13 Jakość manewrowania statkiem

14 System elektroenergetyczny statku o z napędem głównym elektrycznym (przykład) G 8135 kva (6100 kw) 500 rpm G 9300 kva (6980 kw) 500 rpm G 9300 kva (6980 kw) 500 rpm G 8135 kva (6100 kw) 500 rpm G 3680 kva (2760 kw) 600 rpm 3AC 6.600V 50Hz bow thruster 2400 kw 1000 rpm 2400 kva 6.6/0.4 kv G 1000 kva 0.4 kv G 1000 kva 0.4 kv bow thruster 2400 kva 2400 kw 6.6/0.4 kv 1000 rpm SSP kw 176 rpm Podatność na sterowanie SSP kW 176 rpm ałe prawdopodobieństwo całkowitej utraty mocy napędowej Znakomita dynamika i możliwy duży moment przy małej prędkości 14

15 aszyny i przekształtniki Lata 70-te i 80-te maszyny prądu stałego zasilane z prostowników sterowanych, głównie na statkach typu offshore i niedużych promach Obecnie maszyny asynchroniczne i synchroniczne z odpowiednim przekształtnikiem

16 aszyny i przekształtniki c.d falownik prądowy tyrystorowy LCI maszyna synchroniczna Cyklokonwerter CYCLO maszyna synchroniczna lub asynchroniczna falownik napięcia PW maszyna asynchroniczna i synchroniczna zakres mocy b.o. zakres mocy b.o. zakres mocy do 4.5W tyrystory komutacja naturalna tyrystory komutacja naturalna elem. wyłączalne (tranzystory mocy)

17 Przekształtniki LCI oraz cyklokonwerter D D D Y D Y D Y D Y

18 Przekształtniki Falownik 3-poziomowy

19 Nie same zalety Zaawansowana technologia, wysokie koszty wdrożenia Problemy związane z przekształtnikami dużej mocy: zakłócenia emitowane do sieci, maszyny zasilane przekształtnikowo: wyższe harmoniczne momentów, duże du/dt, odpowiednie okablowanie, filtry Złożony system sterowania całą elektrownią i rozdziałem mocy Wielopoziomowy system sterowania: statkiem, wieloma pędnikami, maszynami i przekształtnikami Napędy podwieszane: droższe, gorzej chroniona śruba