ES2622380T3 - Sistema de generación de energía eléctrica - Google Patents

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ES2622380T3 ES14190434.2T ES14190434T ES2622380T3 ES 2622380 T3 ES2622380 T3 ES 2622380T3 ES 14190434 T ES14190434 T ES 14190434T ES 2622380 T3 ES2622380 T3 ES 2622380T3
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Klaus Vänskä
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Abstract

Un sistema de generación de energía eléctrica de un barco que comprende uno o más generadores (1, 2, 3, 4) para producir energía eléctrica, en el que cada generador (1, 2, 3, 4) es accionado con un motor primario correspondiente, en el que los generadores son generadores de CA multifásicos adaptados para generar tensión multifásica y las salidas de fase de los generadores pueden conectarse a un bus (5) multifásico común para distribuir la energía eléctrica generada por los generadores de CA, en el que la tensión multifásica generada tiene una frecuencia, en el que el sistema comprende además medios adaptados para proporcionar una referencia de frecuencia ajustable para la tensión multifásica generada y la frecuencia de la tensión generada está adaptada para seguir la referencia de frecuencia ajustable, caracterizado por que el sistema de generación de energía eléctrica comprende medios adaptados para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios mediante el ajuste de la referencia de frecuencia ajustable de la tensión multifásica, en el que los medios adaptados para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios comprenden una base de datos legible que indica la propiedad optimizada como una función de la velocidad de rotación de los motores primarios y el nivel de carga de los motores primarios, y medios adaptados para leer la base de datos en base a un nivel de carga conocido de los motores primarios y adaptados para emitir una velocidad de rotación que optimiza la propiedad relacionada con los motores primarios.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de generation de energla electrica Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a sistemas de generacion de energla electrica y, mas particularmente, a sistemas autonomos de generacion de energla electrica en un barco.
Antecedentes de la invencion
Los sistemas autonomos de generacion de energla electrica se usan en situaciones o ubicaciones en las que no es posible una conexion electrica a una red electrica de area amplia. Dichos sistemas autonomos se usan tambien en barcos, yates y otras embarcaciones marltimas en las que se emplean motores primarios conectados a generadores electricos para producir energla electrica a ser consumida por los diversos dispositivos electricos en los barcos, etc. La energla electrica generada es usada por los dispositivos necesarios para la propulsion del barco y para alimentar los diversos componentes y sistemas relacionados con el funcionamiento del barco. Ademas, en los barcos de pasajeros, los pasajeros consumen tambien una gran cantidad de energla electrica, bien directamente con equipos electricos o bien indirectamente usando las comodidades disponibles a bordo.
Es conocida la provision de energla electrica a un barco mediante la generacion de corriente alterna con generadores conectados a los motores primarios. Los motores primarios usan diversas fuentes de energla, tales como combustible diesel y aceite combustible, para producir movimiento rotacional para el generador. La energla de CA generada es transformada a un nivel de tension adecuado para diferentes propositos. En los grandes barcos, se hacen funcionar multiples generadores en paralelo y el funcionamiento es supervisado por un sistema de control superior. El sistema de control superior controla la gestion de energla de los generadores cambiando el numero de generadores activos cuando la demanda de energla as! lo requiere. El sistema de control superior esta configurado de manera que el funcionamiento del sistema de generacion de energla funcione de manera estable independientemente de los cambios en la demanda de energla.
El control de la energla generada es llevado a cabo mediante el control de la inyeccion de combustible del motor primario de manera que el motor primario mantenga constante su velocidad de rotation. Cuando, por ejemplo, la carga del generador aumenta, la inyeccion de combustible se aumenta tambien para mantener la velocidad de rotacion constante. Debido a que el generador esta conectado directamente al eje del motor primario, la frecuencia de salida de la corriente alterna generada se mantiene tambien constante.
En otro enfoque, cada conjunto motor primario - generador esta equipado con un rectificador de CA a CC. Las salidas de los rectificadores estan conectadas a un bus de CC comun. La energla electrica generada es convertida ademas en energla de CA de manera que la energla pueda ser consumida con dispositivos de CA. En dicha estructura, la frecuencia de salida de cada conjunto generador - motor primario puede ser controlada para optimizar el funcionamiento del sistema.
En un sistema de generacion de energla con distribution de CC, la cantidad de componentes electricos es grande ya que cada generador requiere un rectificador separado. En instalaciones grandes en las que la cantidad de energla instalada es alta, los componentes de CC requeridos, tales como disyuntores, son caros ya que la operation esta en un nivel de voltaje medio. Ademas, se necesita otra conversion de energla cuando la tension de CC es convertida de nuevo en tension de CA para los consumidores.
El documento EP 2682339A1 describe un sistema de distribucion de energla con una barra conductora o de distribucion de CA adaptada para transportar una tension de distribucion de CA de frecuencia variable. El sistema de distribucion de energla del documento es especlficamente un sistema de propulsion y de distribucion de energla marino.
Breve descripcion de la invencion
Un objeto de la presente invencion es proporcionar un sistema y un procedimiento para resolver los problemas indicados anteriormente. Los objetos de la invencion se consiguen mediante un sistema y un procedimiento que se caracterizan por la descripcion en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones preferidas de la invencion se describen en las reivindicaciones dependientes.
La invencion se basa en la idea de producir tension de CA multifasica con uno o mas generadores a un bus multifasico comun con una frecuencia ajustable. Los generadores usados para producir energla electrica reciben una referencia de frecuencia que puede ser seleccionada segun diversos aspectos.
La ventaja de la invencion es que el punto de funcionamiento de los motores primarios puede ser ajustado al valor deseado segun las preferencias del operador. La invencion permite usar una frecuencia fija que no es necesariamente
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la frecuencia nominal de los motores primarios.
Segun una realization de la invention, una propiedad relacionada con los motores primarios es optimizada con el ajuste de la referencia de frecuencia. Dicha propiedad es, por ejemplo, el consumo de combustible de los motores primarios. De esta manera, en la realizacion, se permite que la velocidad de rotation de los motores primarios cambie para minimizar el consumo de combustible. La velocidad de rotacion cambiada de los motores significa tambien una frecuencia cambiada de la tension de CA generada.
En los sistemas conocidos, la velocidad de rotacion de los generadores se mantiene constante de manera que se produce una frecuencia fija al bus de tension multifasica. Esto significa que la demanda de energla, es decir, la carga de los generadores, dicta el punto de funcionamiento de los motores primarios. Los motores primarios estan tlpicamente optimizados para el funcionamiento a cierto nivel de energla con una frecuencia fija. Sin embargo, el cambio en la velocidad de rotacion afecta tambien al consumo de combustible, y esta propiedad se emplea en la realizacion.
En una realizacion, los motores primarios reciben una referencia de velocidad de rotacion desde el sistema de control de nivel superior y los generadores sincronizan su frecuencia de salida con la referencia de manera que se forma un bus de tension alterna en el que la frecuencia es ajustable. De esta manera, el sistema de control de nivel superior optimiza el consumo de combustible instruyendo los uno o mas generadores paralelos para que funcionen con una frecuencia que minimiza el consumo de combustible de los motores primarios.
Con la presente invencion, puede emplearse una tecnologla de CA fiable y robusta. Ademas, el sistema permite transmitir la energla electrica usando tecnologla de CA o tecnologla de CC en el interior del barco segun el diseno seleccionado.
Breve descripcion de los dibujos
A continuation, la invencion se describira mas detalladamente por medio de realizaciones preferidas, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que
La Figura 1 muestra un ejemplo de consumo de combustible como una funcion de la velocidad de rotacion y la energla generada de un motor primario; y
La Figura 2 muestra una realizacion del sistema de la invencion.
Descripcion detallada de la invencion
La Figura 2 muestra un diagrama de circuito principal de un sistema segun una realizacion de la presente invencion. En la Figura 2, cuatro generadores 1,2, 3 y 4 de CA multifasica estan conectados a un bus 5 de CA. El bus de CA consiste en barras conductoras o de distribution, es decir conductores, para cada fase de la tension multifasica generada y del disyuntor 6 que puede ser usado para dividir el bus en dos secciones independientes incluso cuando el bus transporta corriente nominal. En el ejemplo de la Figura 2, la tension del bus y, de esta manera, la tension de salida de los generadores es de 11 kV. Las potencias nominales de los generadores pueden ser del orden de megavatios, en cuyo caso la energla generada es suficiente para electrificar barcos de gran tamano con un sistema de propulsion electrico.
La Figura 2 muestra ademas varias cargas conectadas al bus de CA. En el ejemplo, el sistema de propulsion es accionado electricamente y la Figura 2 muestra el sistema 13 de energla para la propulsion. Dicho sistema de energla comprende transformadores, convertidores de frecuencia y un motor que acciona la helice. Otras cargas presentadas en la Figura 2 incluyen un accionamiento 11, 12 electrico para el compresor del dispositivo para producir agua enfriada para propositos de refrigeration y un motor 10 conectado en llnea, tal como un propulsor de proa.
La Figura 2 muestra ademas un transformador 7 destinado a transformar y distribuir adicionalmente la electricidad dentro del barco para otras funciones del barco. Dichas otras funciones pueden estar relacionadas con el alojamiento y los restaurantes en barcos de pasajeros y diversas maquinas de trabajo en diferentes barcos de trabajo, tales como maquinas de perforation y de bombeo. Una posibilidad para la distribucion de energla en CC se muestra tambien en el ejemplo de la Figura 2, en la que hay presente un convertidor 9 de CA a CC conectado al bus de CA a traves de un transformador 8.
Tal como se observa en la Figura 2, los diversos componentes y cargas se presentan por duplicado. Debido a los requisitos de redundancia, los motores primarios y los componentes electricos principales estan instalados en al menos dos espacios separados. El bus de CA comun que conecta los espacios entre si puede ser dividido abriendo el disyuntor 6.
Segun la presente invencion, el sistema de generation de energla electrica de un barco comprende uno o mas generadores 1, 2, 3, 4 para producir energla electrica. En el ejemplo de la Figura 2 se presentan cuatro generadores. El numero de generadores conectados al sistema de generacion de energla no esta limitado a ninguna cantidad
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especlfica. Cada uno de los generadores es accionado con un motor primario correspondiente, tal como un motor diesel. Estos motores primarios estan conectados directamente a los ejes de los generadores de manera que cada generador gire con un motor primario correspondiente.
Tal como se ha indicado anteriormente, los generadores usados en la invencion son generadores de CA multifasica. Tlpicamente, los generadores son generadores de CA trifasica que producen tension trifasica. Los generadores usados en la production de energla en un barco de gran tamano son generadores del orden de megavatios. Las potencias nominales de los generadores pueden ser iguales o tales que, por ejemplo, dos generadores son de menor potencia nominal y el resto de los generadores tienen mayor potencia nominal.
Las salidas de fase de los generadores pueden conectarse a un bus multifasico comun. La Figura 2 muestra los disyuntores entre el bus 5 y los generadores. Los disyuntores se accionan para ajustar la capacidad de produccion conectada al bus. El bus 5 consiste en barras conductoras o miembros conductores similares que se usan para distribuir la energla electrica generada a las cargas o los consumidores. El numero de fases del bus multifasico corresponde al de los generadores, y es tlpicamente un bus trifasico que tiene tres barras conductoras. Los generadores son generadores de CA y la tension producida tiene una frecuencia que es comun a todos los generadores.
Segun la invencion, el sistema comprende medios adaptados para proporcionar una referencia de frecuencia ajustable para la tension multifasica generada y la frecuencia de la tension generada esta adaptada para seguir la referencia de frecuencia ajustable. La capacidad de ajuste de la referencia de frecuencia de la tension multifasica significa que la frecuencia de la tension multifasica generada puede ser ajustada a un valor determinado en base a una necesidad o proposito especlfico. Los motores primarios conectados mecanicamente a los generadores pueden ser ajustados a una velocidad de rotation deseada y, de esta manera, la frecuencia de la tension emitida sigue la velocidad de rotation de los generadores. Los medios adaptados para proporcionar la referencia de frecuencia ajustable se implementan preferiblemente en un sistema de control de nivel superior, tal como un sistema de gestion de energla de un barco.
Segun una realization de la invencion, el sistema comprende medios que estan adaptados para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios mediante el ajuste de la referencia de frecuencia ajustable de la tension multifasica. De esta manera, en la realizacion, la referencia de frecuencia y, de esta manera, la frecuencia de la tension de salida es cambiada de manera que se optimiza una propiedad relacionada con los motores primarios. El hecho de que una propiedad sea optimizada se refiere a un conjunto de acciones en las que la frecuencia de la tension de salida es ajustada a un valor en el que una propiedad medible relacionada con los motores primarios es llevada a un valor mas deseable.
Segun una realizacion de la invencion, la propiedad optimizada relacionada con los motores primarios es el consumo de combustible de los motores primarios. En otra realizacion de la invencion, la propiedad optimizada relacionada con los motores primarios es el nivel de emision de los motores primarios. En otra realizacion, la propiedad optimizada relacionada con los motores primarios es el nivel de ruido de los motores primarios.
A continuation, se describe detalladamente una realizacion en la que la propiedad optimizada relacionada con los motores primarios es el consumo de combustible de los motores primarios. En la realizacion, la frecuencia de la tension multifasica es ajustada o cambiada para tener en cuenta el consumo de combustible de los motores primarios. El cambio de frecuencia significa en la practica que el sistema esta funcionando con una frecuencia que difiere de la frecuencia nominal del equipo usado. Preferiblemente, la frecuencia y, de esta manera, la velocidad de rotacion del motor primario, son menores que el valor nominal y el intervalo preferido en el que se lleva a cabo la optimization esta comprendido en el intervalo de velocidad del 60% al 100% de la velocidad nominal de rotacion del motor primario. Si la frecuencia nominal de la electricidad producida con los generadores es de 60 Hz, entonces la velocidad de rotacion del 60% del motor primario produce una tension que tiene una frecuencia de 36 Hz. Correspondientemente, si la frecuencia nominal del generador es de 50 Hz, entonces la velocidad de rotacion del 60% corresponde a una tension que tiene una frecuencia de 30 Hz. Sin embargo, los llmites estrictos de funcionamiento dependen del diseno y del tipo del motor primario y el llmite inferior de la frecuencia producida pueden ser tan bajos como el 50% de la frecuencia nominal o incluso inferior.
La frecuencia nominal anterior se refiere a la frecuencia de la tension de salida obtenida cuando el motor primario esta girando a su velocidad de rotacion nominal. En el funcionamiento convencional, esta velocidad de rotacion nominal producirla una frecuencia que se dice que es nominal, es decir, 50 Hz o 60 Hz.
La Figura 1 muestra un ejemplo de un grafico que indica el consumo de combustible de un motor diesel como una funcion de la velocidad de rotacion del motor y la potencia del motor. El consumo de combustible se muestra como un cambio en g/kWh desde el punto de funcionamiento con una velocidad de rotacion del 100% y un nivel de energla del 100%. El consumo se lee a partir del grafico de manera que las llneas indican cierto aumento o disminucion del consumo en g/kWh. Por ejemplo, el punto de funcionamiento mas optimo es aproximadamente con una velocidad de rotacion del 90% y aproximadamente un 70% de energla, marcado con * en el grafico. Al alejarse del clrculo, el
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consumo aumenta. Tal como se observa en el grafico, el cambio de consumo es mayor en un intervalo inferior de energla producida mientras que en el intervalo superior de energla el espacio entre las llneas es mas ancho, indicando cambios mas pequenos en el consumo cuando cambia el punto de funcionamiento.
Segun una realizacion preferida de la invencion, los medios adaptados para optimizar una propiedad, tal como el consumo de combustible de los motores primarios, comprenden una base de datos legible que indica la cantidad de la propiedad, tal como la cantidad de consumo de combustible, como una funcion de la velocidad de rotacion del motor primario y el nivel de carga del motor primario. La base de datos legible, tal como una tabla de consulta, de la realizacion es una tabla tridimensional en la que los datos relacionados con la propiedad optimizada relacionada con el motor primario se almacenan de manera que los datos puedan ser accedidos por un procesador o un dispositivo similar para leer los datos en diferentes puntos de funcionamiento. Con ese proposito, los medios de optimizacion comprenden medios adaptados para leer la base de datos en base al nivel de carga conocido del motor primario y adaptados para emitir un valor de velocidad de rotacion que minimiza u optimiza la propiedad deseada relacionada con los motores primarios.
En la invencion, se proporciona una referencia de frecuencia ajustable para la tension multifasica generada. La referencia de frecuencia puede ser considerada como una propiedad del generador que produce la tension que tiene la frecuencia. Por otra parte, el motor primario conectado al generador funciona en base a una referencia de velocidad de rotacion que puede ser derivada directamente de la referencia de frecuencia. Debido a que la referencia de frecuencia es ajustable, la referencia de velocidad de rotacion del motor primario es tambien ajustable. Una referencia de frecuencia ajustable corresponde a una determinada referencia de velocidad de rotacion ajustable que es proporcionada al motor primario para obtener tension alterna que tiene la frecuencia deseada.
La frecuencia de la tension generada esta adaptada para seguir la referencia de frecuencia ajustable. Preferiblemente, la referencia es proporcionada a los motores primarios como una referencia de velocidad de rotacion que corresponde a la referencia de frecuencia. El motor primario actua para aumentar o disminuir la inyeccion de combustible de manera que la velocidad de rotacion corresponda a la referencia, y la frecuencia de la tension emitida corresponda a la referencia de frecuencia.
El grafico de la Figura 1 se almacena como una base de datos legible, tal como una tabla legible. Segun la idea de la realizacion, cuando se funciona en un estado estacionario, el valor de consumo de corriente es comparado con otros valores de consumo con el mismo nivel de energla. Por ejemplo, cuando el funcionamiento es en la velocidad nominal del generador y el nivel de energla generado y requerido es el 50% de la energla nominal, puede leerse a partir del grafico de la Figura 1 que el consumo de combustible se minimiza cuando la velocidad de rotacion del motor primario se reduce a aproximadamente el 85% de la velocidad de rotacion nominal. Cuando los valores en la tabla indican que hay disponible un consumo inferior, se proporciona una referencia de velocidad de rotacion a los uno o mas motores primarios activos. Cuando el funcionamiento se cambia a otro nivel de energla, se repite el procedimiento de optimizacion.
El grafico de consumo de la Figura 1 se almacena en una forma accesible para cada motor primario individual instalado en el sistema. Tambien pueden formarse tablas de busqueda o bases de datos similares para cualquier combinacion de los motores primarios instalados en el sistema. Cuando se optimiza el consumo de combustible, se lee el grafico combinado que indica el consumo de los motores primarios actualmente activos o se lee cada grafico individual correspondiente a los motores primarios actualmente activos y los consumos de combustible correspondientes se suman para obtener el consumo combinado.
Los medios adaptados para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios, tal como el consumo de combustible, se forman preferiblemente en un controlador de nivel superior que controla tambien otras funciones relacionadas con el sistema de generation de energla del barco. El controlador de nivel superior recibe information acerca de la cantidad de energla producida y acerca de la energla solicitada. En base a la energla producida y a la energla solicitada, el controlador de nivel superior decide si cambiar los generadores actualmente en uso o si continuar con la configuration actual. En la decision de los generadores operativos, se tiene en cuenta la optimizacion. Si, en base a los graficos almacenados, se preve que el consumo de combustible se reduzca si la carga actual es compartida con multiples motores primarios, entonces el controlador de nivel superior realiza dicha operation y establece una referencia de velocidad de rotacion o una referencia de frecuencia para optimizar el consumo de combustible. De manera similar, el controlador de nivel superior puede disminuir el numero de motores primarios en uso.
Tal como se ha indicado, se permite que la velocidad de rotacion de los motores primarios, y de esta manera la frecuencia generada, varle dentro de ciertos llmites. Los diversos componentes electricos necesarios para el funcionamiento del sistema de generacion de energla son capaces de funcionar dentro de los llmites establecidos.
Segun una realizacion, la propiedad optimizada relacionada con los motores primarios es un nivel de emision de los motores primarios. Al igual que con la realizacion descrita anteriormente relacionada con la optimizacion de la eficiencia de combustible de los motores primarios, puede formarse un grafico o una tabla similar de las emisiones de los
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motores primarios. Este grafico representa el nivel de emisiones como una funcion de la velocidad de rotacion de los motores primarios y la energia generada. El funcionamiento y la estructura de la realizacion son similares a los de la realizacion descrita anteriormente relacionada con la eficiencia de combustible con la excepcion de que, en lugar de optimizar el consumo de combustible de los motores primarios, se optimiza el nivel de emision. El nivel de emisiones de los motores primarios no es necesariamente el mas bajo cuando se optimiza el consumo de los motores primarios. Los niveles de emision dependen del tipo de motor primario y del tipo de combustible usado en el motor primario. Ademas, la optimization del nivel de emision puede estar basada en diferentes emisiones, tales como contaminantes atmosfericos o gases de efecto invernadero. Cuando se funciona segun la realizacion, se optimiza o preferiblemente una propiedad seleccionada de las emisiones es minimizada ajustando la velocidad de rotacion de los motores primarios.
Segun otra realizacion de la invention, la propiedad relacionada con los motores primarios es el nivel de ruido de los motores primarios. Debido a que algunas velocidades de rotacion de los motores primarios pueden generar resonancias o ser mas ruidosas que otras velocidades de rotacion, la velocidad de rotacion de los motores primarios es optimizada segun el nivel de ruido cuando se prefiere un funcionamiento silencioso. Al igual que con las realizaciones anteriores, puede formarse un grafico o una tabla de consulta de los niveles de ruido con diferentes velocidades de rotacion y niveles de energia. Cuando se funciona en dicho modo silencioso, se selecciona la velocidad de rotacion de los motores primarios que optimiza el nivel de ruido. Cuando se forma un grafico o una tabla de consulta, el funcionamiento y la estructura de la optimizacion son tal como se ha descrito anteriormente.
Ademas, el nivel de ruido puede ser optimizado tambien seleccionando una velocidad de rotacion definida a la que funciona el sistema. En dicha una realizacion, la velocidad de rotacion de los motores primarios es fija y no cambia a pesar de los cambios en el nivel de energia. La optimizacion del nivel de ruido puede ser deseable en algunas situaciones. Por ejemplo, al salir de un puerto, el nivel de ruido de los motores de empuje puede reducirse bajando la velocidad de rotacion de los motores primarios a la velocidad mas baja permitida o a cualquier otra velocidad de rotacion que se sabe que proporciona el nivel de ruido mas bajo. En algunos casos, los motores de empuje estan conectados directamente al bus de CA y giran a una velocidad que depende de la frecuencia de la tension. Cuando la frecuencia de referencia, y de esta manera la frecuencia, puede ser ajustada, se ajusta tambien la velocidad de rotacion de los propulsores. El ruido desde los propulsores puede ser minimizado seleccionando una frecuencia adecuada de la tension de CA generada.
Segun la invencion, la referencia de frecuencia de la tension multifasica generada es ajustable, la frecuencia puede ser forzada o ajustada para ser la frecuencia nominal proporcionando una referencia de velocidad de rotacion fija a los motores primarios. Esto elimina de manera efectiva el uso de la optimizacion, y el sistema actua como un sistema tradicional. La optimizacion puede volver a usarse en cualquier momento.
En una realizacion de la invencion, el punto de funcionamiento de los motores primarios es cambiado debido a la optimizacion del consumo de combustible. Los ahorros obtenidos pueden ser de hasta un 10% con respecto al sistema de generation de energia operado convencionalmente.
La velocidad de rotacion de los motores primarios y de esta manera la frecuencia de la tension se optimizan preferiblemente cuando la demanda de energia ha sido estable durante un periodo de tiempo prescrito. La referencia de frecuencia del sistema no se cambia necesariamente con cada cambio de nivel de energia. Tipicamente, los barcos grandes realizan viajes largos y, por lo tanto, los barcos son operados durante largos periodos en condiciones sustancialmente constantes. Dichos largos periodos de tiempo con velocidad constante del barco son condiciones adecuadas para la optimizacion del consumo de combustible. Segun una realizacion de la invencion, los medios adaptados para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios son accionados despues de que el nivel de carga de los generadores haya estado en un nivel sustancialmente constante durante un periodo de tiempo establecido. El periodo de tiempo establecido puede estar comprendido en el intervalo de 10 a 15 minutos, por ejemplo. Sin embargo, el periodo de tiempo establecido puede ser ajustado manualmente a un valor deseado de manera que la optimizacion pueda reaccionar mas rapidamente a las condiciones cambiadas. La optimizacion puede ser iniciada o forzada tambien por un personal cuando, por ejemplo, se requiere y se alcanza un nuevo nivel de energia mediante una orden originada por el aumento de la velocidad de crucero, el personal puede iniciar la optimizacion instantaneamente cuando se alcanzan el nivel de energia y la velocidad.
El principal consumidor de la energia producida es tipicamente el sistema de propulsion. Por lo tanto, la optimizacion del consumo de combustible o del nivel de emision se basa preferiblemente en la energia usada por el sistema de propulsion. El nivel de carga sustancialmente constante indicado anteriormente se refiere a un nivel de carga que no muestra tendencia creciente o decreciente, sino que ha sido estable, con variaciones dentro de pocos porcentajes del nivel de energia.
La Figura 1 muestra en el eje horizontal la posible variation de la frecuencia de salida de la tension producida por los generadores con respecto a la variacion en la velocidad de rotacion de los motores primarios cuando la frecuencia nominal del generador es de 60 Hz.
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En la optimizacion, los medios adaptados para optimizar el consumo de combustible pueden incluir tambien un modelo de los generadores. En tal caso, el funcionamiento de los generadores es simulado en el modelo. El modelo proporciona estimaciones acerca de la propiedad relacionada con los motores primarios y acerca de la propiedad con diferentes velocidades de rotacion. Una vez que el modelo produce una propiedad optimizada, tal como un consumo de combustible mlnimo, a un cierto valor de velocidad de rotacion, la velocidad de rotacion es proporcionada como una referencia al proceso real.
Segun una realization de la invention, los medios adaptados para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios comprenden medios adaptados para recibir valores de la propiedad optimizada durante el uso de los motores primarios. Estos valores recibidos son recopilados preferiblemente antes de la optimizacion para producir la tabla de consulta legible o una base de datos similar. Para recibir los valores, el sistema recibe senales que representan los valores que se miden desde el sistema. Dichos valores son, por ejemplo, datos de consumo de combustible. El consumo de combustible medido es comunicado a los medios adaptados para optimizar la propiedad junto con datos de la velocidad de rotacion y del nivel de energla de manera que pueda formarse un grafico, un mapa, una tabla de consulta o una base de datos similar, legible.
La base de datos legible, tal como una tabla de consulta, puede ser proporcionada tambien por el fabricante del motor primario. Sin embargo, si no se proporciona dicha base de datos, puede ser formada durante el uso de los motores primarios cuando el barco esta en funcionamiento. En tal caso, durante el uso del barco, la velocidad de rotacion de los generadores es ajustada manualmente o con una cierta logica a diferentes niveles de energla. La propiedad optimizada, tal como el consumo de combustible, se mide y se almacena para formar una base de datos que puede ser usada con propositos de optimizacion.
Cualquier propiedad medible relacionada con los motores primarios puede ser almacenada para formar dicha base de datos y, en base a la base de datos, la propiedad puede ser optimizada tambien cambiando la velocidad de rotacion a un valor que optimiza la propiedad. Ademas, puede ser aconsejable actualizar la base de datos con datos medidos ya que las propiedades de los motores primarios pueden cambiar durante el uso y las variaciones de los combustibles usados en los motores primarios pueden cambiar las areas de funcionamiento optimas.
La frecuencia de la tension de CA generada por el sistema de la invencion no esta fijada a 50 Hz o 60 Hz. Si algunos consumidores o cargas demandan una frecuencia estable para el funcionamiento, esto puede llevarse a cabo empleando un dispositivo convertidor para proporcionar dicha tension. El convertidor puede ser un convertidor de frecuencia conectado directamente a la tension de CA de frecuencia variable o un inversor conectado a la tension de CC, si esta disponible.
El motor primario empleado en la invencion puede ser de cualquier tipo de maquina giratoria que produzca movimiento de rotacion a partir de una fuente de energla. Los ejemplos de dichas maquinas incluyen, pero no se limitan a, motores de combustion, tales como motores diesel, motores que usan aceite combustible o gas en cualquier forma. El grafico de la Figura 1 se proporciona ademas como un ejemplo de un grafico que puede ser usado para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios. El grafico de la Figura 1 se representa para ilustrar las ventajas obtenidas con la invencion.
El tipo de generador conectado al eje del motor primario no esta limitado a ningun tipo especlfico de generador. Preferiblemente, los uno o mas generadores de la invencion son generadores slncronos. Sin embargo, la invencion puede realizarse tambien con otros generadores de CA.
Sera obvio para una persona con conocimientos en la materia que, a medida que avanza la tecnologla, el concepto inventivo puede ser implementado de diversas maneras. La invencion y sus realizaciones no se limitan a los ejemplos descritos anteriormente, sino que pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de generacion de energla electrica de un barco que comprende uno o mas generadores (1, 2, 3, 4) para producir energla electrica, en el que cada generador (1, 2, 3, 4) es accionado con un motor primario correspondiente, en el que
    los generadores son generadores de CA multifasicos adaptados para generar tension multifasica y
    las salidas de fase de los generadores pueden conectarse a un bus (5) multifasico comun para distribuir la energla electrica generada por los generadores de CA, en el que la tension multifasica generada tiene una frecuencia, en el que
    el sistema comprende ademas medios adaptados para proporcionar una referencia de frecuencia ajustable para la tension multifasica generada y la frecuencia de la tension generada esta adaptada para seguir la referencia de frecuencia ajustable, caracterizado por que
    el sistema de generacion de energla electrica comprende medios adaptados para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios mediante el ajuste de la referencia de frecuencia ajustable de la tension multifasica, en el que los medios adaptados para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios comprenden
    una base de datos legible que indica la propiedad optimizada como una funcion de la velocidad de rotacion de los motores primarios y el nivel de carga de los motores primarios, y
    medios adaptados para leer la base de datos en base a un nivel de carga conocido de los motores primarios y adaptados para emitir una velocidad de rotacion que optimiza la propiedad relacionada con los motores primarios.
  2. 2. Sistema de generacion de energla electrica segun la reivindicacion 1, en el que los medios adaptados para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios comprenden medios adaptados para recibir valores de la propiedad optimizada durante el uso de los motores primarios, y
    medios adaptados para almacenar los valores recibidos de la propiedad optimizada junto con el nivel de carga y la velocidad de rotacion respectivos en una base de datos legible.
  3. 3. Sistema de generacion de energla electrica segun la reivindicacion 1 o 2, en el que los medios adaptados para optimizar la propiedad relacionada con los motores primarios estan incorporados en un sistema de control de nivel superior, tal como un sistema de gestion de energla.
  4. 4. Sistema de generacion de energla electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 anteriores, en el que los medios adaptados para optimizar la propiedad relacionada con los motores primarios comprenden ademas un valor llmite inferior para la referencia de frecuencia de la tension multifasica generada, que es preferiblemente el 60% de la frecuencia nominal de los uno o mas generadores.
  5. 5. Sistema de generacion de energla electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los uno o mas generadores (1, 2, 3, 4) de CA son generadores trifasicos.
  6. 6. Sistema de generacion de energla electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un dispositivo convertidor esta conectado al bus multifasico comun para producir una tension que tiene una frecuencia fija.
  7. 7. Sistema de generacion de energla electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios adaptados para optimizar la propiedad relacionada con los motores primarios son accionados despues de que el nivel de carga de los generadores haya estado en un nivel sustancialmente constante durante un periodo de tiempo establecido.
  8. 8. Sistema de generacion de energla electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 anteriores, en el que la propiedad relacionada con los motores primarios es el consumo de combustible de los motores primarios.
  9. 9. Sistema de generacion de energla electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 anteriores, en el que la propiedad relacionada con los motores primarios es el nivel de emision de los motores primarios.
  10. 10. Sistema de generacion de energla electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 anteriores, en el que la propiedad relacionada con los motores primarios es el nivel de ruido de los motores primarios.
  11. 11. Sistema de generacion de energla electrica segun la reivindicacion 1, en el que la referencia de frecuencia de la
    10
    15
    tension multifasica es ajustada a un valor fijo.
  12. 12. Un procedimiento en un sistema de generacion de energla electrica de un barco que comprende uno o mas generadores (1, 2, 3, 4) para producir energla electrica, en el que cada generador (1, 2, 3, 4) es accionado con un motor primario correspondiente, en el que el procedimiento comprende
    generar una tension multfasica con generadores de CA multifasica,
    proporcionar una referencia de frecuencia ajustable para la tension multifasica generada,
    conectar las salidas de fase de los generadores a un bus (5) multifasico comun para distribuir la energla electrica generada por los generadores de CA, en el que la tension multifasica tiene una frecuencia que sigue la referencia de frecuencia ajustable,
    caracterizado por que el procedimiento comprende, ademas
    ajustar la referencia de frecuencia ajustable de la tension multifasica para optimizar una propiedad relacionada con los motores primarios,
    proporcionar una base de datos legible que indique la propiedad optimizada como una funcion de una velocidad de rotacion de los motores primarios y un nivel de carga de los motores primarios, y
    leer la base de datos en base a un nivel de carga conocido de los motores primarios y emitir una velocidad de rotacion que optimiza la propiedad relacionada con los motores primarios.
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