DD200139A1 - ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEM ON SHIPS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Elektroenergieversorgungsanlagen auf Schiffen, die aus einem Abgasturbogenerator und einem oder mehreren Dieselgeneratoren bestehen. Das Ziel der Erfindung besteht in der maximalen Ausnutzung der Abgaswaerme der Dieselhauptantriebsmaschine. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei den genannten Anlagen eine maximale Ausnutzung der Abgaswaerme auch dann zu sichern, wenn der Elektroenergiebedarf des Schiffes geringer ist als die Gesammtnennleistung der auf das Bordnetz speisenden Generatoren. Die wird erfindungsgemaess erreicht dadurch, dass die Drehzahlregeleinrichtung der Turbine mit Pl-Charakteristik und die Drehzahlregeleinrichtung des oder der Dieselmotoren mit P-Charakteristik eingestellt sind. Die Erfindung findet Anwendung bei Schiffen mit Dieselhauptantriebsanlagen. Fig. 1The invention relates to electric power supply systems on ships, which consist of an exhaust gas turbine generator and one or more diesel generators. The object of the invention is the maximum utilization of the exhaust heat of the diesel main propulsion engine. The object of the invention is to ensure a maximum utilization of the exhaust heat even when the electrical energy demand of the ship is less than the Gesammtnennleistung of feeding on the electrical system generators in the said systems. The invention is achieved by the fact that the speed control device of the turbine with Pl characteristic and the speed control device of the diesel engine or motors are set with P-characteristic. The invention finds application in ships with diesel main propulsion systems. Fig. 1

Description

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Titel der Erfindung Elektroenergieversorgungsanlage auf Schiffen Title of the invention Electric power supply system on ships

Anwendungsbereich der ErfindungScope of the invention

Die Erfindung betrifft eine Elektroenergieversorgungsanlage für ein Drehspannungsbordnetz auf Schiffen mit zwei oder mehreren im Parallelbetrieb betreibbaren Elektroenergieerzeugern (Generatoren) für deren Antrieb eine Abgasturbine und ein oder mehrere Dieselmotoren vorgesehen sind.The invention relates to an electric power supply system for a three-phase electrical system on ships with two or more operable in parallel electric power generators (generators) for their drive an exhaust gas turbine and one or more diesel engines are provided.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Auf in Fahrt befindlichen Schiffen der DSR, so zum Beispiel dem MT "Heinersdorf" oder aber dem MS "Eisenhüttenstadt" sind Elektroenergieerzeugungsanlagen vorhanden, die aus einem Abgasturbogenerator und einem oder mehreren Dieselgeneratoren bestehen und bei Parallelbetrieb gleichmäßig belastet werden. Die gleichmäßige Lastverteilung wird dadurch erreicht, daß die Drehzahlregeleinrichtungen der Antriebsmaschinen der Generatoren ^-Charakteristik besitzen und zwischen Leerlauf und Nennlast eine einheitliche bleibende Regelabweichung aufweisen_e Wie aus "Schutz— und Steuerungsanlagen mit Translogbausteinen im .Schiffbau" von Heyde, G. im VEM-Heft "Kontaktlose Industriesteuerungen", November 1965» Seite 35 und. aus "Betrachtungen zum Parallelbetrieb von Drehstromsynchrongeneratoren an Bord τεοη Schiffen" von Droste, W. und Wörner, K, in "Schiffstechnik", Heft 55, 11. Band, Februar 1964, Seite 1 hervorgeht, beträgt die bleibende Drehzahlregelabweichung 3 % bis 5 °/° der Nenndrehzahl für einen einwandfreien Parallelbetrieb mit" gleichmäßiger Lastaufteilung«On board ships of the DSR, such as the MT "Heinersdorf" or the MS "Eisenhüttenstadt" electric power generation plants are available, which consist of an exhaust gas generator and one or more diesel generators and evenly loaded in parallel operation. The uniform load distribution is achieved in that the speed control devices of the drive machines of the generators ^ have characteristic and between idling and rated load have a uniform residual error _e As from "protection and control systems with Translogbausteinen .Schiffbau" by Heyde, G. in VEM Issue "Contactless Industrial Controls", November 1965 »page 35 and. from "Considerations for parallel operation of three-phase synchronous generators on board τεοη ships" by Droste, W. and Wörner, K, in "Ship Technology", Issue 55, Volume 11, February 1964, page 1 shows, the permanent speed control deviation is 3% to 5 ° / ° of nominal speed for perfect parallel operation with "even load distribution"

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Der Nachteil dieser bekannten Elektroenergieversorgungsanlagen, die aus einem Abgasturbogenerator und einem oder mehreren Dieselgeneratoren bestehen, liegt darin, daß die maximale Ausnutzung der Abgaswärme des Hauptantriebsdieselmotors über den Abgasturbogenerator bei dem Prinzip der gleichmäßigen Lastverteilung auf alle an der Blektroenergieversorgung beteiligten Aggregate nur erreicht wird, wenn alle Generatoren mit Nennlast betrieben werden.The disadvantage of these known electric power supply systems, which consist of a Abgasturbogenerator and one or more diesel generators, is that the maximum utilization of the exhaust heat of the main drive diesel engine via the exhaust gas generator in the principle of uniform load distribution on all participating in the Blektroenergieversorgung units is only achieved if all Generators are operated at nominal load.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist gerichtet auf eine maximale Ausnutzung der Abgaswärme einer Dieselhauptmaschinenanlage eines Schiffsantriebes über die äquivalente Elektroenergie eines Abgasturbogenerators bei seinem Parallelbetrieb mit einem oder mehreren Dieselgeneratoren zur Abdeckung des Elektroenergiebedarfs auf Schiffen,The object of the invention is directed to a maximum utilization of the exhaust heat of a diesel main engine installation of a ship propulsion system via the equivalent electric energy of an exhaust gas generator in its parallel operation with one or more diesel generators to cover the electric energy demand on ships,

Darlegung; des Wesens der Erfindungpresentation; the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht demzufolge darin, eine aus einem Abgasturbogenerator und einem oder mehreren dazu parallel betriebenen Dieselgeneratoren bestehende Elektroenergieversorgungsanlage an Bord von Schiffen zu finden, die es gestattet, auch dann, wenn der Elektroenergiebedarf des Schiffes geringer ist, als die Gesamtnennleistung der auf das Netz speisenden Generatoren,/ eine maximale Ausnutzung der Abgaswärme über den Turbogenerator zu sichern. Dies wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Drehzahlregeleinrichtung des Abgasturbogenerators mit PI-Charakteristik und die des Dieselgenerators oder der Dieselgeneratoren mit einheitlicher P-Charakteristik eingestellt ist beziehungsweise eingestellt sind.The object of the invention is therefore to find a consisting of an exhaust gas generator and one or more parallel operated diesel generators electric power plant on board ships, which allows, even if the electrical energy demand of the ship is less than the total rated power of the Mains-feeding generators, / to ensure maximum utilization of the exhaust heat through the turbogenerator. This is inventively achieved by the speed control device of the exhaust gas turbogenerator with PI characteristic and that of the diesel generator or the diesel generators is set with uniform P-characteristic or are set.

Hierdurch wird gewährleistet, daß bei Leistungsanforderungen bis zum Nennvermögen der Turbine nur der Abgasturbogenerator an der Elektroenergieversorgung teilnimmt und bei weiterer Steigerung des Elektroenergiebedarfs sich der oder die Dieselgeneratoren entsprechend ihrem P-Bereich an der Gesamtenergieerzeugung beteiligen,This ensures that, with power requirements up to the rated capacity of the turbine, only the exhaust gas turbine generator participates in the electric power supply and, with further increase of the electric energy demand, the one or more diesel generators participate in the total energy production according to their P range,

AusführunKsbeispielAusführunKsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungs-The invention will be described below with reference to an embodiment

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229 1 79 1229 1 79 1

In der zugehörigen Zeichnung zeigt:In the accompanying drawing shows:

Fig 1 das Übersichtsschaltbild eines in Parallelbetrieb arbeitenden Abgasturbogenerators mit zwei Dieselgeneratoraggregaten1 shows the overview diagram of a working in parallel exhaust gas generator with two diesel generator sets

Fig 2 ein Schaubild der Leistungsaufteilung zwischen den Elektroenergieerzeugern2 shows a diagram of the power distribution between the electric power generators

Fig 3 ein Schaubild der Frequenz-Leistungs-Abhängigkeit der Elektroenergieerzeuger.3 is a graph of the frequency-power dependence of the electric power generator.

Gemäß Fig 1 arbeitet eine mit einem Drehstromgenerator 4 gekoppelte Turbine 1 über einen Schalter 13 auf eine Bordnetzsammelschiene 16, auf die auch Dieselmotore 2, 31 die mit Drehstromgeneratoren 5» 6 gekoppelt sind, über Schalter 14, 15 geschaltet werden können.According to FIG. 1, a turbine 1 coupled to an alternator 4 operates via a switch 13 on an electrical system bus 16, to which diesel engines 2, 31 which are coupled with three-phase generators 5, 6 can also be connected via switches 14, 15.

Am ö!hydraulischen Drehzahlregler 7» dessen Ausgang auf ein Drosselventil 10 wirkt, ist eine Einstellung vorhanden, die eine PI-Drehzahlregelung bewirkt, wobei die vorübergehende P-Abweichung 4 % der Nenndrehzahl beträgt und die dauernde Drehzahlabweichung bei Laständerungen nach einer kurzen Nachstellzeit zu Null korrigiert wird.At the hydraulic governor 7 ', whose output is acting on a throttle valve 10, there is a setting which causes PI speed control, the transient P deviation being 4 % of the rated speed and the steady speed deviation for load changes after a short reset time to zero is corrected.

An den ölhydraulischen Drehzahlreglern 8, 9> deren Ausgänge auf die Fördermenge der Einspritzpumpen 11, 12 einwirken, wird eine solche Einstellung vorgenommen, daß die Drehzahlregelung P-Verhalten mit einer bleibenden Abweichung von 4 % der Nenndrehzahl aufweist. /At the oil hydraulic speed regulators 8, 9> whose outputs act on the flow rate of the injection pumps 11, 12, such an adjustment is made that the speed control P-behavior with a residual deviation of 4 % of the rated speed has. /

Gesetzt den Fall, die Turbine 1 mit Drehstromgenerator 4 und die Dieselmotore 2,3 J&it ihren Drehstromgeneratoren 5» 6 haben die gleiche Leistungsgröße, kann folgender Betrieb durchgeführt werden:Assuming the case, the turbine 1 with alternator 4 and the diesel engines 2,3 J & it their alternators 5 »6 have the same power size, the following operation can be performed:

Die Turbine 1 und Drehstromgenerator 4 arbeiten allein auf das Bordnetz. Bei Erreichen ihrer Nennleistung wird der erste Dieselmotor 2 mit Drehstromgenerator 5 gestartet, synchronisiert und über seinen Drehzahlsollwertgeber 18 auf die Mindestleistung gefahren.The turbine 1 and alternator 4 work alone on the electrical system. Upon reaching its rated power of the first diesel engine 2 is started with alternator 5, synchronized and driven by its speed reference 18 to the minimum power.

Gemäß Fig 2 erfolgt mit dieser Zuteilung der Mindestleistung von zum Beispiel 25 % <iör Nennleistung des Drehstromgenerators eine Entlastung des Drehstromgenerators 4 der Turbine 1. Beide Elektroenergieerzeuger werden parallel betrieben und beteiligen sich dynamisch an der Ausregelung von Störungen.According to FIG. 2, with this allocation of the minimum power of, for example, 25 % of the rated power of the three-phase generator, the three-phase generator 4 of the turbine 1 is relieved. Both electric power generators are operated in parallel and participate dynamically in the control of disturbances.

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In statischer Hinsicht aber übernimmt die Turbine 1 mit Drehstromgenerator 4 aufgrund ihrer Drehzahlregelkennlinie allein alle Leistungsänderungen der Bordnetzverbraucher und zwar so lange, bis ihre Nennleistung wieder erreicht ist. Sie ist jetzt voll ausgesteuert und beteiligt sich nicht mehr an einer weiteren Steigerung der Elektroenergieerzeugung. Der weitere Elektroenergiebedarf wird von nun an durch den Dieselmotor 2 mit Drehstromgenerator 5 gedeckt. Mit dessen Leistungssteigerung geht eine PrequenzabSenkung einher. Dies zeigt Pig 3· Hat seine Leistung soweit zugenommen, daß die Bordnetzfrequenz zum Beispiel von 51 Hz auf 49,5 Hz fällt, dann ist er ebenfalls mit Nennleistung belastet. Bei weiterer Steigerung der Bordnetzleistung ist das Starten des zweiten Dieselmotors 3 ^mit Drehstromgenerator 6 erforderlich. Nach Einhaltung der Synchronisier- und Parallelschalt-rbedingungen wird der Dieselmotor 3 über seinen Drehzahlsollwertgeber 19 soweit hochgefahren, daß die Drehstromgeneratoren 5i 6 die gleiche Leistung erzeugen. So sinkt zum Beispiel gemäß Pig 2 die Leistung des Drehstromgenerators 5 auf 50 % der Nennleistung, sobald der Drehstromgenerator 6 auf 50 % seiner Nennleistung hochgefahren ist. In dieser Betriebsstufe ist die Turbine 1 mit Drehstromgenerator 4 voll ausgesteuert und bringt die maximal mögliche Leistung· Eine weitere Erhöhung der Bordnetzverbraucherleistung übernehmen die Drehstromgeneratoren 5> 6 zu gleichen Anteilen, wobei zum Beispiel gemäß Pig '3 die Bordnetzfrequenz zwischen 50,5 Hz und 49,5 Hz schwankt.In static terms, however, takes the turbine 1 with alternator 4 due to their speed control characteristic alone all changes in power of the electrical system consumers and that until their rated power is reached again. It is now fully controlled and no longer participates in a further increase in electric power generation. The further electric energy demand is covered from now on by the diesel engine 2 with three-phase alternator 5. With its performance increase is accompanied by a PrequenzabSenkung. This shows Pig 3 · Has increased its power so far that the vehicle electrical system frequency falls, for example, from 51 Hz to 49.5 Hz, then he is also charged with rated power. With further increase of the on-board power, the starting of the second diesel engine 3 ^{m with the} alternator 6 is required. After compliance with the synchronizing and Parallelschalt-r conditions of the diesel engine 3 is raised so far about its speed reference value generator 19 that the three-phase generators 5i 6 generate the same power. Thus, for example, according to Pig 2, the power of the alternator 5 drops to 50 % of the rated power as soon as the alternator 6 has booted to 50% of its rated power. In this stage of operation, the turbine 1 is fully controlled with three-phase generator 4 and brings the maximum possible power · A further increase in the electrical system consumer power take over the alternators 5> 6 in equal proportions, for example, according to Pig '3 the vehicle electrical system frequency between 50.5 Hz and 49 , 5 Hz fluctuates.

In Verbindung mit einer leistungsabhängigen Signalgebung für das Starten und Absetzen der Dieselmotore 2, 3 ist diese Elektroenergieversorgungsanlage geeignet, die Abgaswärme von Schiffshauptmotoren für die Elektroenergieversorgung maximal zu nutzen auch dann, wenn das Abgaswärmeangebot geringer als das Leistungsvermögen der Turbine ist.In conjunction with a power-dependent signaling for the starting and stopping of the diesel engines 2, 3, this electric power plant is adapted to maximize the exhaust heat of marine engines for the electric power supply, even if the exhaust heat is less than the performance of the turbine.

Claims (1)

1 79 11 79 1 Erf indungsanspruch'Claim of invention Elektroenergieversorgungsanlage für ein Drehspannungsbordnetz auf Schiffen mit zwei oder mehreren im Parallelbetrieb betreibbaren Elektroenergieerzeugern für deren Antrieb eine Abgasturbine und ein oder mehrere Dieselmotore vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brehzahlregeleinrichtung (7) der Turbine (1) mit Pl-Charakteristik und die Drehzahlregeleinrichtungen (8,9) der Dieselmotoren (2,3) mit einheitlicher P-Charakteristik eingestellt sind.Electric power supply system for a three-phase electrical system on ships with two or more operated in parallel electric power generators for driving an exhaust turbine and one or more diesel engines are provided, characterized in that the Brehzahlregeleinrichtung (7) of the turbine (1) with Pl characteristic and the speed control devices (8 , 9) of the diesel engines (2,3) are set with a uniform P-characteristic. Hierzu .3. Seiten ZeichnungenFor this purpose .3. Pages drawings