probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2023-25-6-78-88probener-2812Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫELECTROTECHNICAL COMPLEXES AND SYSTEMSУлучшение эксплуатационных характеристик электротехнических комплексов морских судовImproving the operational characteristics of electrical power systems of marine vesselsСавенкоА. Е.SavenkoA. E.

Савенко Александр Евгеньевич – канд. техн. наук, доцент кафедры Электрооборудования судов и автоматизации производства

г. Керчь, Республика Крым

Alexandr E. Savenko

Kerch, Republic of Crimea

Savenko-70@mail.ruСавенкоП. С.SavenkoP. S.

Савенко Павел Станиславович – аспирант кафедры Электрооборудования судов и автоматизации производства

г. Керчь, Республика Крым

Pavel S. Savenko

Kerch, Republic of Crimea

Керченский государственный морской технологический университетРоссияKerch State Maritime Technological UniversityRussian Federation2023120120242567888Copyright © Савенко А.Е., Савенко П.С., 20242024Савенко А.Е., Савенко П.С.Savenko A.E., Savenko P.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/2812ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Рассмотреть опыт использования и провести исследование электротехнических комплексов морских судов для выяснения возможности улучшения их эксплуатационных характеристик. Получить данные об уровнях шума и вибрации элементов электротехнического комплекса.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. В статье произведен анализ электротехнического комплекса винторулевыми колонками типа Azipod ледокола Балтика. Рассмотрен вопрос регулирования скорости вращения гребных электродвигателей с помощью частотного регулирования на основе звена постоянного тока и параллельно включенных инверторных блоков на IGBT транзисторах. Управление двигателем со стороны преобразователя частоты может быть основано на прямом управлении крутящим моментом, скалярном и векторном управлении. Существуют режимы контроля над снижением и повышением напряжения.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Приведены типичные зависимости уровней корпусного шума главных двигателей и генераторов. Проведены замеры на различных частотах уровней звуковой мощности двигателя, выхлопных газов и вибрации генераторных установок. Получены экспериментальные осциллограммы обменных и синфазных колебаний мощности при совместно-параллельной эксплуатации дизель генераторных установок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предложено использовать многофазные электрические двигатели переменного тока для улучшения эксплуатационных характеристик, в том числе снижения шума и вибрации. Имеющийся опыт применения в гребных электрических установках с винторулевыми колонками Azipod частотных преобразователей на основе выпрямительного звена и инверторных блоков позволяет осуществить такое изменение. Для этого необходимо распараллелить инверторы, питающие каждую из трех фаз и обеспечить соответствующие сдвиги фаз.

THE PURPOSE

THE PURPOSE. Consider the experience of use and conduct a study of the electrical power systems of sea vessels to determine the possibility of improving their operational characteristics. Obtain data on noise and vibration levels of electrical power systems elements.

METHODS

METHODS. The article analyzes the electrical power systems of the Azipod type steering columns of the Baltika icebreaker. The issue of regulating the rotation speed of propulsion electric motors using frequency control based on a DC link and parallel-connected inverter units on IGBT transistors is considered. Motor control on the frequency converter side can be based on direct torque control, scalar and vector control. There are control modes for reducing and increasing voltage.

RESULTS

RESULTS. Typical dependences of structure-borne noise levels of main engines and generators are given. Measurements were taken at various frequencies of engine sound power levels, exhaust gases and vibration of generator sets. Experimental oscillograms of studies of the parallel operation of diesel generator sets were obtained, on which power exchange and common-mode oscillations were recorded.

CONCLUSION

CONCLUSION. It is proposed to use multiphase AC electric motors to improve performance characteristics, including reducing noise and vibration. The existing experience in using frequency converters based on a rectifier section and inverter units in electric rowing installations with Azipod propellers makes it possible to implement such a change. To do this, it is necessary to parallelize the inverters that supply each of the three phases and provide the appropriate phase shifts.

электротехнический комплексдизель-генераторпараллельная работаобменные колебания мощностисинфазные колебания мощностиазимутальная винторулевая колонкамногофазный электроприводelectrical power systemdiesel-generatorparallel operationpower exchange oscillationspower common-mode oscillationsazimuth ruddermultiphase electric driveReferencesХватов О.С., Тарпанов И.А., Кузнецов П.В. Судовая электроэнергетическая система с обратимой валогенераторной установкой по схеме машины двойного питания и дизель-генератором переменной частоты вращения. Вестник Астраханского государственного технического университета, 2021, № 3. С. 93–100.Khvatov O. S., Tarpanov I. A., Kuznecov P. V., Ship power plant with reversible shaft generator unit operating by dual-power machine scheme and variable speed diesel generator. Vestnik Astrahanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta , 2021, № 3. С. 93–100.Zhu, Sipeng; Zhang, Kun; Deng, Kangyao. A review of waste heat recovery from the marine engine with highly efficient bottoming power cycles. Renewable & sustainable energy reviews, 2020, Том: 120, Номер статьи: 109611 DOI: 10.1016/j.rser.2019.109611.Zhu, Sipeng; Ma, Zetai ; Zhang, Kun ; Deng, Kangyao. Energy and exergy analysis of the combined cycle power plant recovering waste heat from the marine two-stroke engine under design and off-design conditions. Energy, 2020, Book: 210, 118558, DOI: 10.1016/j.energy.2020.118558.Dar'Enkov A.B., Samoyavchev I., Khvatov O.S., Sugakov V. Improving energy performance power station of ship with integrated electric propulsion. MATEC Web of Conferences, 2017, 108, 14002.Dar'Enkov A.B., Samoyavchev I., Khvatov O.S., Sugakov V. Improving energy performance power station of ship with integrated electric propulsion. MATEC Web of Conferences, 2017, 108, 14002.Zhu, Sipeng; Ma, Zetai ; Zhang, Kun ; Deng, Kangyao. Energy and exergy analysis of the combined cycle power plant recovering waste heat from the marine two-stroke engine under design and off-design conditions. Energy, 2020, Том: 210, Номер статьи: 118558 DOI: 10.1016/j.energy.2020.118558.Zhu, Sipeng; Zhang, Kun; Deng, Kangyao. A review of waste heat recovery from the marine engine with highly efficient bottoming power cycles. Renewable & sustainable energy reviews, 2020, Book: 120,109611, DOI: 10.1016/j.rser.2019.109611.Sen'kov A.P., Dmitriev B.F., Kalmykov A.N., Tokarev L.N. Ship unified electric-power systems. Russian Electrical Engineering, 2017, 88(5), стр. 253–258.Sen'kov A.P., Dmitriev B.F., Kalmykov A.N., Tokarev L.N. Ship unified electric-power systems. Russian Electrical Engineering, 2017, 88(5), pp. 253–258.Губанов Ю. А., Калинин И. М., Корнев А. С., Кузнецов В. И., Сеньков А. П. Направления совершенствования судовых единых электроэнергетических систем. Морские интеллектуальные технологии, 2019, №1-1(43), стр. 103–109.Gubanov Y. A., Kalinin I. M., Kornev A. S., Kuznetsov V. I., Sen'kov A. P. Directions of improvement for ship unified power systems. Marine Intelligent Technology, 2019, №1-1(43), pp. 103–109.Авдеев, Б. А. Интеллектуальные энергоэффективные системы морских судов. Вестник Керченского государственного морского технологического университета. – 2021. – № 4. – С. 99-113.Avdeyev B. A. Intelligent energy-efficient systems of marine vessels. Bulletin of the Kerch State Maritime Technological University. 2021; 4: 99-113.Грачева Е.И., Ильясов И.И., Алимова А.Н. Сравнительный анализ и исследование методов расчета потерь электроэнергии в системах электроснабжения промышленных предприятий. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2018. Т.20 № 3-4. С. 62–71.Gracheva EI, Il'jasov I, Alimova AN. The comparative analysis and research of methods of calculation of losses of the electric power in the systems of electrical power supply of the industrial enterprises. Power engineering: research, equipment, technology. 2018;20(3- 4):62-71.Gracheva E. I., Alimova A.N. Calculating Methods and Comparative Analysis of Losses of Active and Electric Energy in Low Voltage Devices . International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), 2019. 361-367.Gracheva E. I., Alimova A.N. Calculating Methods and Comparative Analysis of Losses of Active and Electric Energy in Low Voltage Devices. International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), 2019. 361-367.Грачева Е.И., Алимова А.Н., Абдуллазянов Р.Э. Анализ и способы расчета потерь активной мощности и электроэнергии в низковольтных цеховых сетях. Вестник КГЭУ.2018;4(40):53-65.Gracheva E.I., Alimova A.N., Abdullazjanov R.Je. Analiz i sposoby rascheta poter' aktivnoj moshhnosti i jelektrojenergii v nizkovol'tnyh cehovyh setjah. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo jenergeticheskogo universiteta. 2018;4(40):53–65.Мещеряков В.Н., Черкасова В.С., Мещерякова О.В. Коррекция системы векторного управления асинхронным электроприводом / Системы управления и информационные технологии, 2015. №3(61). C. 36-38.Meshherjakov VN, Cherkasova VS, Meshherjakova OV. Korrekcija sistemy vektornogo upravlenija asinhronnym jelektroprivodom. Sistemy upravlenija iinformacionny etehnologii. 2015;3(61): 36-38.Алейников А.В., Голубев А.Н., Мартынов В.А. Разработка уточненной математической модели синхронного двигателя с постоянными магнитами для расчетов в реальном времени // Вестник ИГЭУ. – 2017. – №. 5. – С. 37-43.Aleynikov A.V, Golubev A.N, Martynov V.A. Development of a mathematical model of synchronous permanent magnet motor for real-time calculations. Vestnik IGEU. 2017;5:37- 43.Савенко А.Е., Голубев А.Н. Обменные колебания мощности в судовых электротехнических комплексах. Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина. – Иваново, 2016. – 172 с.Savenko A.E, Golubev A.N. Exchange power fluctuations in ship electrotechnical complexes. Ivanovskiy gosudarstvennyy energeticheskiy universitet imeni V.I. Lenina. Ivanovo, 2016. 172 p.Савенко А.Е., Савенко П.С. Влияние люфта на амплитуду обменных колебаний мощности в автономных электротехнических комплексах. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т. 20 № 5-6. С. 46-54.Savenko A.E, Savenko P.S. Influence of backlash on amplitude of exchange power fluctuations in autonomous electric power equipment. Power engineering: research, equipment, technology. 2018;20(5-6):46-54.Savenko A.E., Savenko P.S. Analysis of Power Oscillations Parameters in Autonomous Electrical Complexes Using the Method of Customization Charts Designing. Proceedings – 2020 International Ural Conference on Electrical Power Engineering, UralCon 2020, Proc. 2020 Int. Ural Conf. on Electrical Power Engineering. С. 400–405.Savenko A.E., Savenko P.S. Analysis of Power Oscillations Parameters in Autonomous Electrical Complexes Using the Method of Customization Charts Designing. Proceedings – 2020 International Ural Conference on Electrical Power Engineering, UralCon 2020, Proc. 2020 Int. Ural Conf. on Electrical Power Engineering, pp. 400–405.Ананьев, С. С., Голубев А. Н. Асинхронный электропривод с улучшенными виброшумовыми характеристиками. Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина. – Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2009. – 160 с.Ananyev S. S. Golubev A.N. Asynchronous electric drive with improved vibration and noise characteristics. Ivanovskiy gosudarstvennyy energeticheskiy universitet imeni V.I. Lenina. Ivanovo, 2009. 160 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.