alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2017.25-27.100-108alternative-1187Research ArticleЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕENERGY SAVINGПРИМЕНЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ В СУДОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХAPPLICATION OF ENERGY-SAVING TECHNOLOGY IN THE SHIP ELECTRICAL INSTALLATIONSАбдулкадыровА. И.AbdulkadirovA. I.

д-р техн. наук, профессор

D.Sc. (engineering), Professor

ramiz.rustemov@mail.ruРустамовР. М.RustamovR. M.

электромеханик 1-ой степени

MA., Caspian Sea Oil Fleet, Electrical Engineering (I degree)

ramiz.rustemov@mail.ruАзербайджанский государственный университет нефти и промышленностиАзербайджанAzerbaijan State University of Oil and IndustryAzerbaijanКаспийский морской нефтяной флот (КМНФ)АзербайджанCaspian Sea Oil FleetAzerbaijan201710122017025-27100108Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20172017Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/1187

В статье проанализированы свойства и характеристики различных типов валогенераторных установок на судах с винтом как регулируемого, так и фиксированного шага, на этой основе предложены технические решения по их модернизации в целях энергосбережения. Основное внимание уделено вопросу реализации двигательного режима валогенератора для обеспечения аварийного хода судна. В качестве валогенератора предложено использовать синхронизированную асинхронную машину с продольно-поперечным возбуждением. Двигательный режим валогенератора реализуется путем перевода синхронизированной асинхронной машины в режим асинхронного двигателя с фазным ротором, позволяющим при соответствующем управлении получить оптимальные пусковые характеристики, а именно, минимальный пусковой ток при максимальном начальном пусковом моменте. Свойства такой синхронизированной асинхронной машины предложено использовать в генераторном режиме валогенераторной установки. Для того чтобы полностью воспользоваться возможностями продольно- поперечного возбуждения данной машины предложено увеличить воздушный зазор и магнитодвижущую силу роторной обмотки. Увеличение воздушного зазора машины положительно отразится и на надежности валогенераторной установки. Отмечено, что разработаны два технических решения по модернизации валогенераторных установок. Первое решение, простое и легко реализуемое, – это базовая машина, в качестве которой используется асинхронная машина с фазным ротором, которая имеет стандартную конструкцию. Однако данное решение имеет ограниченные возможности по демпфированию колебаний. Второе – базовая машина та же, но выполнена с повышенным воздушным зазором и увеличенной магнитодвижущей силой ротора. Последняя машина обладает свойствами синхронизированной асинхронной машины с продольно-поперечным возбуждением в полном объеме. Обращено внимание на возможность возникновения в валогенераторных установках резонансных явлений, которые необходимо предотвратить с целью недопущения опасных последствий. Эту задачу можно эффективно решить путем применения в валогенераторной установке синхронизированной асинхронной машины с продольно-поперечным возбуждением.

 

The article analyzes the properties and characteristics of the different types of shaft generator installations on ships with a propeller of both regulated and fixed pitch, and on this basis proposes the technical solutions for their modernization. The main attention is paid to the implementation of the engine mode of the shaft generator to ensure emergency operation of the ship. As a shaft generator it is proposed to use a synchronized asynchronous machine with direct and quadrature excitation. The engine mode of the shaft generator is realized by transferring the synchronized asynchronous machine to the mode of an asynchronous motor with a phase rotor, which allows, under appropriate control, to obtain optimum starting characteristics, namely the minimum starting current at the maximum initial starting moment. The properties of a synchronized asynchronous machine with direct and quadrature excitation for efficient damping of oscillations are suggested to be used in the generator mode of the shaft-generator installation. In order to fully take advantage of the direct and quadrature excitation capabilities of this machine, it is proposed to increase the air gap and the magnetomotive force of the rotor winding. At the same time, an increase in the air gap of the machine will positively affect the reliability of the plant. Two technical solutions for the modernization of the shaft-generator plants were noted to be developed. The firstbase machine, which uses an asynchronous machine with a phase rotor, has a standard design. It is a simple and easily implemented solution. However, this solution has limited possibilities for damping the oscillations. The second one is a base machine also made with an increased air gap and an increased value of the magnetomotive force of the rotor. It has the properties of a synchronized asynchronous machine with direct and quadrature excitation in full. Finally, the article draws attention to the possibility of resonance phenomena appearing in the shaft generator installations, which must be prevented in order to avoid dangerous consequences. This task, as shown in the article, can be effectively solved by using a synchronized asynchronous machine with direct and quadrature excitation in the shaft-plant installation.

 

валогенератордвигательный режимсинхронизированная асинхронная машина с продольно-поперечным возбуждениемперегрузочная способностьдемпфирование колебанийshaft generatormotor regimesynchronoused asynchronous machine with direct and quadrature axis excitationoverloard abilitydamping of oscillationsReferencesАбдулкадыров, А.И. Применение энергосберегающих принципов управления в судовых электрических установках [Текст] / А.И.Абдулкадыров, Р.М. Рустамов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2014. – № 21. – С. 93–98.Abdulkadyirov A.I., Rustamov R.M. Application of energy management principles in the ship electrical installations (Primenenie energosberegayuschih printsipov upravleniya v sudovyih elektricheskih ustanovkah). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2014;(21):93–98 (in Russ.).Абдулкадыров, А.И. Новый принцип синхронизации асинхронного двигателя [Текст] / А.И. Аб- дулкадыров // Электротехника. – 1998. – № 4. – С. 17–20.Abdulkadyirov A.I. The new principle of synchronization of asynchronous motor (Novyiy printsip sinhronizatsii asinhronnogo dvigatelya). Elektrotehnika, 1998;(4):17–20 (in Russ.).Абдулкадыров, А.И. Коэффициент мощности синхронизированного асинхронного двигателя [Текст] / А.И. Абдулкадыров, Н.А. Алиев, Р.М. Рустамов // Проблемы энергетики. – 2015. – № 3. – С. 42–48.Abdulkadyirov A.I., Aliev N.A., Rustamov R.M. Power factor of synchronized asynchronous motor. (Koeffitsient moschnosti sinhronizirovannogo asinhronnogo dvigatelya). Problemyi energetiki, 2015;(3):42–48 (in Russ.).Абдулкадыров, А.И. Математическое моделирование в электромеханике [Текст] / А.И. Абдулкадыров, Р.М. Рустамов. – М.: Изд-во Lambert Academic Publishing (Germany), 2015. – С. 303.Abdulkadyirov A.I., Rustamov R.M. Mathematical simulation in elektromechaniks (Matematicheskoe modelirovanie v elektromehanike), Moscow: Izd-vo Lambert Academic Publishing (Germany), 2015, pp. 303 (in Russ.).Абдулкадыров, А.И. Применение синхронизированного асинхронного двигателя для привода буровых механизмов [Текст] / А.И.Абдулкадыров [и др.] // Труды Кременчугского политехнического университета (Украина). – 2008. – № 4. – С. 23–25.Abdulkadyirov A.I. et al. Use of the synchronized asynchronous engine for the drive of boring mechanisms (Primenenie sinhronizirovannogo asinhronnogo dvigatelya dlya privoda burovyih mehanizmov). Trudyi Kremenchugskogo Politehnicheskogo Universiteta (Ukraina), 2008;(4):23–25 (in Russ.).Абдулкадыров, А.И. Основы электромеханики: учебное пособие [Текст] / А.И. Абдулкадыров [и др.] – Баку: Изд-во МВМ, 2014. – 149 с.Abdulkadyirov A.I. et al. Fundamentals of electromecanics: manual (Osnovyi elektromehaniki: uchebnoe posobie), Baku: Izd-vo MVM, 2014 (in Russ.).Абдулкадыров, А.И. Улучшение энергетических показателей гребных электрических установок [Текст] / И.А. Абдулкадыров, Р.М. Рустамов // Сборник докладов X Международной научно- практической конференции, Новосибирск. – 2015. – Т. 3. – № 10. – С. 142–145.Abdulkadyirov A.I., Rustamov R.M. Improvement power indicators of rowing electrical units (Uluchshenie energeticheskih pokazateley grebnyih elektricheskih ustanovok). Sbornik dokladov na X Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Russia, Novosibirsk, 2015;3(10):142–145 (in Russ.).Abdulkadirov, A.I. The new principle of synchronization of asynchronous motor [Text] / A.I. Abdulkadirov // Collection of Papers at International Conference on Electrical machines (ICEM 2000), Espoo Finland. – 28–30 August, 2000. – P. 43–45.Abdulkadirov A.I. The new principle of synchronization of asynchronous motor. Collection of Papers at International Conference on Electrical machines (ICEM 2000), Espoo Finland, 28-30 August, 2000, pp. 43–45 (in Eng.).Абдулкадыров, А.И. Специальные электрические машины: учебн. пособие / А.И. Абдулкадыров. – Баку: Изд-во АГНА, 2001. – 76 с.Abdulkadyirov A.I. Special electrical machines: manual (Spetsialnyie elektricheskie mashinyi: uchebn. Posobie), Baku: Izd-vo AGNA, 2001 (in Russ.).Лазаревский, Н.А. Структурные схемы гребных установок, анализ и перспективы [Текст] / Н.А. Лазаревский // Судостроение. – 2012. – № 3. – С. 44–47.Lazarevskiy N.A. Block diagrams of rowing installations, analysis and prospects (Strukturnyie shemyi grebnyih ustanovok, analiz i perspektivyi). Sudostroenie, 2012;(3):44–47 (in Russ.).Попов, Г.А. Об эффективности использования установок с винтом регулируемого шага ВРШ [Текст] / Г.А. Попов // Сборник научных трудов. – М.: В/о «Мортехинформреклама», 1986. – С. 117–123.Popov G.A. About efficiency of use of installations with the screw of an adjustable step (SAS) (Ob effektivnosti ispolzovaniya ustanovok s VRSh). Sbornik nauchnyih trudov, Moscow: V/o “Mortehinformreklama”, 1986, pp. 117–123 (in Russ.).Ненартович, Б. Параллельная работа автономного дизель-генератора с валогенератором на судах с винтом регулируемого шага: автореферат диссертации на соискание уч. степени канд. тех. Наук / Б. Ненартович. – Ленинград, ГМА им. азм. С.О. Макарова, 1984.Nenartovich B. Parallel operation of the independent diesel generator with a valogenerator on vessels with the screw of an adjustable step: The abstract of the thesis on a competition Ph.D. degree (engineering), Leningrad, Makarov GMA, 1984 (in Russ.).Мелешкин, Г.А. Генераторные установки отбора мощности на судах [Текст] / Г.А. Мелешкин. – Л.: Судостроение, 1967. – 232 с.Meleshkin G.A. Generating installations selection of power on vessels (Generatornyie ustanovki otbora moschnosti na sudah). Sudostroenie, 1967 (in Russ.).Радченко, Т.М. Судовые валогенераторные и валомашинные установки: учебное пособие [Текст] / П.М. Радченко. – Владивосток: ДВГМА, 1999. – 102 с.Radchenko T.M. Ship valogeneratorny and valomashinny installations: manual (Sudovyie valogeneratornyie i valomashinnyie ustanovki: uchebnoe posobie), Vladivostok: DVGMA, 1999 (in Russ.).Сухаревский, В.Ю. О типе привода валогенератора для судов с малооборотными главными двигателями [Текст] / В.Ю. Сухаревский // Судостроение. – 1992. – № 8. – С.15–16.Suharevskiy V.Yu. About valogenerator drive type for vessels with low-reverse main engines (O tipe privoda valogeneratora dlya sudov s malooborotnyimi glavnyimi dvigatelyami). Sudostroenie, 1992;(8):15–16 (in Russ.).Абдулкадыров, А.И. Пути создания и области применения синхронных машин с продольно- поперечным возбуждением [Текст] / А.И. Абдулкадыров // Нефть и газ. Изд-во вузов. – 1997. – № 3. – С. 91–94.Abdulkadyirov A.I. Way of foundation and field application of synchronous machines with direct and quadrature axes excitation (Puti sozdaniya i oblasti primeneniya sinhronnyih mashin s prodolnopoperechnyim vozbuzhdeniem). Neft i gaz. Izd-vo vuzov, 1997;(3):91–94. (in Russ).Абдулкадыров, А.И. Принципы регулирования фазы магнитного поля возбуждения синхронной машины [Текст] / А.И. Абдулкадыров [и др.] // Труды Кременчугского политехнического университета (Украина). – 2008. – № 3. – С. 172–174.Abdulkadyirov A.I. et al. Principles of regulation of a phase a magnetic field of excitation of the synchronous machine (Printsipyi regulirovaniya fazyi magnitnogo polya vozbuzhdeniya sinhronnoy mashinyi). Trudyi Kremenchugskogo Politehnicheskogo Universiteta (Ukraina), 2008;(3):172–174 (in. Russ.).Суворов, П.С. Оценка ходкости судна при нерегулярном волнении [Текст] / П.С. Суворов. – Одесса: ОНМА, 2010. – Вып. 16. – С. 96–110.Suvorov P.S. Assessment popularity of the vessel at irregular nervousness (Otsenka hodkosti sudna pri neregulyarnom volnenii), Odessa: ONMA, 2010, iss. 16, pp. 96–110 (in Russ).Баранов, А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы [Текст] / А.П.Баранов. – М.: Транспорт, 1998. – 328 с.Baranov A.P. The ship automated electrical power systems (Sudovyie avtomatizirovannyie elektroenergeticheskie sistemyi), Moscow: Transport, 1998 (in Russ).Хайкин, А.Б. Автоматизированные гребные электрические установки / А.Б.Хайкин, В.Н. Васильев, В.И. Полонский. – М.: Транспорт, 1986. – 424 с.Haykin A.B., Vasilev V.N., Polonskiy V.I. The automated rowing electrical units. (Avtomatizirovannyie grebnyie elektricheskie ustanovki), Moscow: Transport, 1986 (in Russ).Абдулкадыров, А.И. Об эффективности применения синхронизированного асинхронного генератора в ветроэнергетической установке [Текст] / А.И. Абдулкадыров, С.Ф. Гулиев // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2008. – № 8. – С. 73–77.Abdulkadyirov A.I., Guliev S.F. About effectiveness of application of synchronous asynchronous generator in wind power plant (Ob effektivnosti primeneniya sinhronizirovannogo asinhronnogo generatora v vetroenergeticheskoy ustanovke). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2008;(8):73–77 (in Russ).Abdulkadirov, A.I. Application of synchronized asynchronous generator in wind power plant [Text] / A.I. Abdulkadirov, S.F. Guliyev // Collection of Papers at 3rd International Conference on Technical and Physical Problems in Power Engineering. Turkey Ankara. – 29– 30 May 2006. – P. 106–109.Abdulkadirov A.I., Guliyev S.F.Application of synchronized asynchronous generator in wind power plant. Collection of Papers at 3rd International Conference on Technical and Physical Problems in Power Engineering. Turkey, Ankara, 29–30 May, 2006, pp. 106– 109 (in Eng.).Abdulkadirov, A.I. A new generation scheme for wind power plant [Text] / A.I. Abdulkadirov, R.I. Mustafayev // Collection of Papers at 3rd International Conference on Technical and Physical Problems in Power Engineering. Turkey Ankara. – 29–30 May 2006. – P. 977–978.Abdulkadirov A.I., Mustafayev R.I.A new generation scheme for wind power plant. Collection of Papers at 3rd International Conference on Technical and Physical Problems in Power Engineering. Turkey, Ankara, 29–30 May, 2006, pp. 977–978 (in Eng.).Абдулкадыров, А.И. Альтернативная схема электрической части ветроэнергетической установки [Текст] / А.И. Абдулкадыров, С.Ф. Гулиев // Эко- энергетика. – 2007. – № 1. – С. 44–47.Abdulkadyirov A.I., Guliev S.F. Alternative scheme an electric part of wind power installation (Alternativnaya shema elektricheskoy chasti vetroenergeticheskoy ustanovki), Ekoenergetika, 2007;(1):44–47 (in Russ).Лемин, Л.А. Эксплуатация судовых систем электроснабжения [Текст] / Л.А. Лемин, А.В. Пруссаков, А.В. Григорьев. – Спб.: Изд-во ГМА им. Адм. С.О. Макарова, 2009. – 180 с.Lemin L.A., Prussakov A.V., Grigorev A.V.Exploitation of ship systems of electrical supply (Ekspluatatsiya sudovyih sistem elektrosnabzheniya, SPb.: Makarov GMA Publ., 2009 (in Russ).Козлов, Д.Ю. Асинхронизированная синхронная машина с преобразователем частоты для валогенераторной установки [Текст] / Д.Ю. Козлов, Э.П. Штумпф // Сборник научных трудов «Повышение топливоиспользования в судовых энергетических установках». – М.: В/о «Мортехинформреклама», 1989. – С. 49–54.Kozlov D.Yu., Shtumpf E.P. The asynchronized synchronous machine with the frequency converter for valogeneratorny installation (Asinhronizirovannaya sinhronnaya mashina s preobrazovatelem chastotyi dlya valogeneratornoy ustanovki). Sbornik nauchnyih trudov “Povyishenie toplivoispolzovaniya v sudovyih energeticheskih ustanovkah”, Moscow: V/o “Mortehinformreklama”, 1989, pp. 49–54 (in Russ).Хватов, О.С. Управляемые генераторные комплексы на основе машин двойного питания: монография / О.С. Хватов. – Н. Новгород: Нижегородский государственный технический университет, 2000. – 217 с.Hvatov O.S. The operated generating complexes on the basis cars of double food: monograph (Upravlyaemyie generatornyie kompleksyi na osnove mashin dvoynogo pitaniya: monografiya), N. Novgorod: Nizhegorodskiy gosudarstvennyiy tehnicheskiy universitet, 2000 (in Russ).Григорьев, А.В. Судовые валогенераторные установки нового поколения на базе обратимых полупроводниковых преобразователей [Текст] / А.В. Григорьев, Р.Р. Зайнуллин // Морской вестник. – 2013. – № 2. – С. 36–38.Grigorev A.V., Zaynullin R.R. Ship valogenerator installations new generation on the basis of reversible semiconductor transformers (Sudovyie valogeneratornyie ustanovki novogo pokoleniya na baze obratimyih poluprovodnikovyih preobrazovateley). Morskoy vestnik, 2013;(2):36–38 (in Russ).Григорьев, А.В. Судовые комбинированные пропульсивные установки [Текст] / А.В. Григорьев // Морской флот. – 2013. – № 2. – С. 50–52.Grigorev A.V. The ship combined propulsive installations (Sudovyie kombinirovannyie propulsivnyie ustanovki). Morskoy flot, 2013;(2):50–52 (in Russ).Григорьев, А.В. Электроэнергетические установки танкеров-газовозов [Текст] / А.В. Григорьев // Судостроение. – 2010. – № 3. – С. 39–42. [31] Вилесов, Д.В. Электрооборудование судов / Д.В. Вилесов [и др.]. – Спб.: Элмор, 1996. – 324 сGrigorev A.V. Electrical power installations of gas tankers. (Elektroenergeticheskie ustanovki tankerovgazovozov). Sudostroenie, 2010;(3):39–42 (in Russ). [31] Vilesov D.V. Electric equipment of vessels (Elektrooborudovanie sudov), SPb.: Elmor, 1996 (in Russ).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.