Улучшение эксплуатационных характеристик электротехнических комплексов морских судов

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. 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. 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. 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.

1. Хватов 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Авдеев, Б. А. Интеллектуальные энергоэффективные системы морских судов. Вестник Керченского государственного морского технологического университета. – 2021. – № 4. – С. 99-113.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.