Αναλύοντας και Επιλύοντας Προβλήματα Παροχής Ηλεκτρικής Ισχύος σε Ηλεκτρικά Δύκτια Πλοίων εξ'αιτίας της λειτουργίας Ηλεκτρικών Κινητήρων Μεγάλης Ισχύος

Abstract

Η παρούσα διπλωματική διατριβή περιλαμβάνει μία σε βάθος ανάλυση των προβλημάτων ποιότητας ηλεκτρικής ισχύος σε συστήματα πρωραίων πλευρικών προωστηρίων μηχανισμών (bow thrusters) στα πλοία τροφοδοτούμενα με ηλεκτρική ισχύ από ατμοστροβιλογεννήτριες, δηζελογεννήτριες (συνοδευόμενες από τον ρυθμιστή στροφών ατμοστροβίλου / δηζελομηχανής , διεγέρτη εναλλασσομένου ρεύματος, σύγχρονη γεννήτρια, ατμοστρόβιλο και κινητήρα εσωτερικής καύσεως πετρελαίου) και ιδανικές πηγές τάσεως. Μελετώνται διάφορες διαμορφώσεις περιλαμβάνοντας τη χρήση ασύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων (squirrel cage / wound rotor σε μηχανική σύμπλεξη με έλικες σταθερού και ρυθμιζομένου βήματος). Επιπλέον, μία σύντομη ανάλυση όσον αφορά τα pods και τις εφαρμογές τους πραγματοποιήθηκε μελετώντας τις μεταβατικές απαιτήσεις τους σε ηλεκτρική ισχύ συμπεριλαμβανομένου τριών διαφορετικών σεναρίων ελιγμών και την χρήση δύο διαφορετικών κινητήρων (σύγχρονος και ασύγχρονος squirrel cage). Για τις εργασίες της παρούσας διπλωματικής διατριβής, έξι διαφορετικά σενάρια βραχυκυκλώσεων πραγματοποιήθηκαν εφαρμοζόμενα στο ηλεκτρικό δύκτιο ατμοστροβιλογεννητριών ενός σκάφους μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου για ποικίλες κατάστάσεις φόρτισης. Τέλος, επιχειρήθηκε επιτυχώς η μαθηματική προσέγγιση της δυναμικής διαφοράς ατμοστροβιλογεννήτριας στην βηματική φόρτισή της, με την χρήση συνάρτησης μεταφοράς δευτέρας τάξεως.

This Diploma Thesis contains an in-depth investigation regarding electric power quality problems in ship grids with bow-thruster systems powered by steam turbine generators, diesel generators (accompanied by their steam/diesel speed governors, AC exciter, synchronous generators, steam turbine and diesel engine) and ideal electric power sources. Several thruster configurations have been studied, comprising asynchronous motors (squirrel cage and wound rotor ones) along with drive fixed pitch and controllable pitch propellers. Furthermore, a short but coherent investigation regarding pod application and their transient electric power requirements during three different types of maneuvering tests involving two different types of electrical motors (AC synchronous / asynchronous) have been studied. Moreover, for the purposes of this diploma thesis, six different fault applications were applied on the steam turbine generator electric power grid of an LNG carrier resulting to valuable data regarding the electric system response in various loading conditions. Last but not least, it was successfully attempted to approach mathematically, the step loading response of a steam turbine and diesel generator by using second order transfer function.