Διαγνωστική και πρόβλεψη σφαλμάτων στον τομέα της ηλεκτροπρόωσης πλοίων

Βανδώρου, Γεωργία; Vandorou, Georgia

dc.contributor.author	Βανδώρου, Γεωργία	el
dc.contributor.author	Vandorou, Georgia	en
dc.date.accessioned	2022-02-10T08:18:31Z
dc.date.available	2022-02-10T08:18:31Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54636
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22334
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ηλεκτροπρόωση	el
dc.subject	Διαγνωστική	el
dc.subject	Σφάλματα ηλεκτρικών μηχανών	el
dc.subject	Ανάλυση υπογραφής ρεύματος	el
dc.subject	Εκκεντρότητα	el
dc.subject	Electric propulsion	en
dc.subject	Diagnostic	en
dc.subject	Faults of electic machines	en
dc.subject	Motor signature analysis	en
dc.subject	Eccentricity	en
dc.title	Διαγνωστική και πρόβλεψη σφαλμάτων στον τομέα της ηλεκτροπρόωσης πλοίων	el
dc.title	Diagnostic and prediction of faults in the field of electric propulsion	en
dc.contributor.department	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείριση Ενέργειας”	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Ηλεκτρικές Μηχανές	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-20
heal.abstract	Η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία πραγματεύεται θέματα αξιοπιστίας και πρόβλεψης σφαλμάτων σε κινητήρες στον τομέα της ηλεκτροπρόωσης. Η πρόβλεψη σφαλμάτων αποτελεί ένα κρίσιμο θέμα για τη χρήση των ηλεκτρικών μηχανών καθώς μπορεί να μειώσει σημαντικά τα κόστη συντήρησης, να οδηγήσει στην αποφυγή ατυχημάτων, να ενισχύσει την αξιοπιστία και να συμβάλει στη διείσδυση των ηλεκτρικών μηχανών για την πρόωση πλοίων. Βασικό σκοπό αποτελεί η εξαγωγή και η αναγνώριση των σημάτων σφαλμάτων των μηχανών, η οποία αποτελεί μια πολύ σημαντική και απαραίτητη διαδικασία και για αυτό τον λόγο έχουν αναπτυχθεί πληθώρα τεχνικών παρακολούθησης των συνθηκών λειτουργίας των μηχανών με στόχο, την εξασφάλιση υψηλού βαθμού αξιοπιστίας κατά το χρόνο λειτουργίας των μηχανών, την αύξηση της αποτελεσματικότητας, της ασφάλειας και της απόδοσης των ηλεκτρικών μηχανών. Αναλυτικότερα, στο Κεφάλαιο 1, γίνεται μια ιστορική αναδρομή της ηλεκτροπρόωσης και αναφέρονται οι εξελίξεις στον τομέα αυτό από το 1940 έως και σήμερα. Επίσης, παρουσιάζονται τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματα της ηλεκτρικής πρόωσης πλοίων, οι συχνότερες εφαρμογές της και ο τρόπος λειτουργίας/ διαμόρφωση ενός ηλεκτρικού πλοίου. Στο Κεφάλαιο 2, γίνεται αναφορά στα συχνότερα σφάλματα των ηλεκτρικών μηχανών πλοίων και συγκεκριμένα δίνεται έμφαση σε σφάλματα στα τυλίγματα του στάτη, σε σφάλματα σπασμένης μπάρας δρομέα ή σφάλμα δακτυλίου βραχυκυκλωμένου κλωβού σε ασύγχρονους κινητήρες, σφάλματα εκκεντρότητας δρομέα, αστοχίες σε ρουλεμάν και κιβώτιο ταχυτήτων, σφάλματα βραχυκυκλωμάτων στις περιελίξεις του δρομέα και τέλος, σφάλματα απομαγνήτισης σε κινητήρες μονίμων μαγνητών. Ξεχωριστά, για κάθε μία κατηγορία σφαλμάτων αναφέρεται η στατιστική πιθανότητα εμφάνισής τους, τα κυριότερα αίτια και ο τρόπος εκδήλωσης της εκάστοτε βλάβης στην ηλεκτρική μηχανή. Στη συνέχεια, στην αρχή του Κεφαλαίου 3, παρουσιάζονται τα συστήματα εποπτικού ελέγχου και απόκτησης δεδομένων (SCADA) τα οποία χρησιμοποιούνται στα πλοία ευρέως για τον έλεγχο της λειτουργίας τους και της κατάστασης του εξοπλισμού. Έπειτα, γίνεται αναφορά στις μεθόδους διάγνωσης σφαλμάτων σε ηλεκτρικές μηχανές πλοίων και απαριθμούνται τα εμφανιζόμενα συμπτώματα που επιφέρει η παρουσία ενός σφάλματος. Κατόπιν αυτού, αναφέρονται οι μέθοδοι ανίχνευσης των σφαλμάτων μέσω της παρακολούθησης, κατά κύριο λόγο, των μηχανικών και ηλεκτρικών μεγεθών της μηχανής αλλά και της παρακολούθησης της χημικής και θερμικής κατάστασής της. Τα μηχανικά μεγέθη τα οποία αναλύονται είναι οι κραδασμοί, οι κρουστικοί παλμοί, τα υπερηχητικά κύματά και οι ταλαντώσεις της ταχύτητας περιστροφής του δρομέα. Αναφορικά με τα ηλεκτρικά μεγέθη, αρχικά αναλύεται η διαδικασία της Ανάλυσης των Φασματικών Χαρακτηριστικών του Ρεύματος του Κινητήρα (MCSA) και στη συνέχεια αναφέρονται οι μέθοδοι ανίχνευσης και διάγνωσης των σφαλμάτων την κινητήρων μέσω του MCSA, με την κατηγοριοποίηση να γίνεται ανά σφάλμα, όπως αυτά παρουσιάστηκαν στο Κεφάλαιο 2. Άλλα ηλεκτρικά μεγέθη που παρουσιάζονται είναι η στιγμιαία ισχύς και η εκτιμώμενη ροπή, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και η επαγόμενη τάση. Στο Κεφάλαιο 4, αναλύονται κάποιες διαγνωστικές διαδικασίες σφαλμάτων με κατηγοριοποίηση ανά μέθοδο, και συγκεκριμένα, οι διαδικασίες βασισμένες σε πληροφορία σήματος, βασισμένες σε μοντέλα, η ανάλυση της θεωρίας της μηχανής και η ανάλυση προσομοιώσεων. Τέλος στο Κεφάλαιο 5, συνοψίζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα διπλωματική εργασία και αναφέρονται οι μελλοντικές εξελίξεις και η ανάπτυξη που αναμένεται στον τομέα της ηλεκτροπρόωσης.	el
heal.abstract	This master's thesis deals with issues of reliability and prediction of faults in motors in the field of electric propulsion. Fault prediction is a critical issue for the use of electric machines as it can significantly reduce maintenance costs, lead to accident prevention, enhance reliability and help penetrate electric motors to propel ships. The main purpose is the extraction and recognition of machine error signals, which is a very important and necessary process. For this reason, a variety of techniques have been developed to monitor the operating conditions of machines in order to ensure a high degree of reliability during operating time of machines, increasing the efficiency, the safety and the efficacy of electric machines. More specifically, Chapter 1 provides a historical overview of electric propulsion of ships and reports on developments in this field from 1940 to the present day. Also, the advantages and disadvantages of electric propulsion of ships, its most frequent applications and the mode of operation / configuration of an electric ship are presented. Chapter 2 deals with the most common faults in the electric machines of ships and in particular focuses on faults on the stator’s windings, faults from a broken rotor bar or end-ring faults on induction motors, rotor eccentricity errors, bearing and gearbox failures, short circuit failures in the rotor field windings and finally, demagnetization errors in permanent magnet motors. Separately, for each category of errors, the statistical probability of their occurrence, the main causes and the evidence of existence of the respective fault in the electrical machine are mentioned. At the beginning of Chapter 3, is presented the SCADA systems that are widely used on ships to monitor their operation and equipment status. After that, reference is made on the methods of diagnosing faults in the ships' electric engines and the symptoms that are brought about by the presence of an error are listed. After that, the methods of error detection are reported through the monitoring, mainly, of the mechanical and electrical quantities of the machine but also of the monitoring of its chemical and thermal condition. The mechanical quantities that are analyzed are vibrations, shock pulses, acoustic emission and speed fluctuations of the rotor. Regarding the electrical quantities, first the process of the Motor Current Signature Analysis (MCSA) is analyzed and then the methods of detection and diagnosis of the faults of the motors through the MCSA are mentioned, with the categorization being done per fault, as they presented in Chapter 2. Other electrical quantities presented are instantaneous power and rated torque, electromagnetic field and induced voltage. In Chapter 4, are presented some diagnostic error procedures that are categorized by method, and in particular, signal-based procedures, model-based procedures, machine theory analysis and simulation analysis. Finally, the Chapter 5 summarizes the conclusions that emerged from the present thesis and the future developments and the expected development in the field of electrical propulsion are mentioned.	en
heal.advisorName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Προυσαλίδης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Αντωνόπουλος, Αντώνιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	74 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false