ACADEMIA NAVALĂ MIRCEA CEL BĂTRAN CONSTANTA [310281]

ACADEMIA NAVALĂ “MIRCEA CEL BĂTRAN” CONSTANTA

FACULTATEA DE INGINERIE MARINĂ

Specializarea: Electrotehnica IFR

PROIECT DE DIPLOMĂ

Absolvent: [anonimizat] – 2017

ACADEMIA NAVALĂ “MIRCEA CEL BĂTRÂN” CONSTANTĂ

FACULTATEA DE INGINERIE MARINĂ

Specializarea: Electrotehnica IFR

INSTALAȚIA DE PROPULSIE ELECTRICĂ A [anonimizat]. Deliu Florențiu

Absolvent: [anonimizat] – 2017

CUPRINS

INTRODUCERE

Dezvoltarea contructiilor navale este strâns legată de evoluția și perfecționarea sistemelor de propulsie.

[anonimizat] a [anonimizat].

Din punct de vedere energetic, o instalație navală de propulsie este alcătuită din sursa de energie: mașina principală de propulsie și consumatorul de energie: propulsorul. [anonimizat], ea fiind cel mai utilizat și în general cel mai eficient propulsor naval

Sistemul naval de propulsie are un rol determinant în realizarea unei nave econome și performere. [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] – [anonimizat] a [anonimizat].

Alegerea instalației de propulsie a [anonimizat], presupune selectarea componentelor (a mașinii principale de propulsie, a transmisiei și a propulsorului), [anonimizat], o [anonimizat], în vederea reducerii costului specific al transportului și măririi siguranței în exploatare.

Parametrii de care trebuie ținut cont la alegerea unui sistem de propulsie sunt:

Costul investiției inițiale;

Costul specific al transportului care depinde de consumul specific de combustibil cât și de numărul și nivelul de retribuire al echipajului care deservește instalația de propulsive;

Eficienta propulsiei;

Spațiul aferent sistemului de propulsive;

Siguranță mare în exploatare și accesibilitatea pentru control în timpul funcționării.

Alegerea unui sistem naval de propulsive presupune: [anonimizat], alegerea mașinii principale de propulsie și a propulsorului, precum și amplasarea instalației de propulsie la bordul navei.

[anonimizat], vitezei, [anonimizat].

[anonimizat] (linie de axe) și elice nu reușesc întotdeauna să îndeplinească toate condițiile cu privire la flexibilitate, manevrabilitate și cerințele de spațiu impuse unui sistem naval de propulsie modern.

Impunerea unor reguli noi, stricte în constructile navale și în navigație au determinat apariția unor noi echipamente navale, a unor noi sisteme de propulsive care au modificat amenajările navei din considerente economice și de eficientă.

Volumul util comparat cu volumul total al navei constituie un bun indicator economic care permite analiza veniturilor și cheltuielilor de construcție și exploatare ale navei.

De exemplu, în urma analizei în ceea ce privește utilizarea spațiului la bordul unor nave de pasageri construite în ultimii 50 de ani, raportul dintre volumul destinat instalației de propulsie și volumul total al navei variază în jurul valorii medii de 11.3%, ( între 8% și 17.5%, ajungând în mod excepțional la 22% )

O alternativă în sensul reducerii spațiului ocupat la bordul navei de sistemul de propulsie consta în folosirea sistemele de propulsie tip POD’S și AZIPOD.

Prezenta lucrare își propune să facă un studiu al caracteristicilor instalatiei de propulsie electrica a unei nave de foraj marin, si anume nava Norbe IX.

Lucrarea realizează o trecere în revistă a principalelor avantaje și dezavantaje ale sistemelor de propulsie noi comparativ cu sistemele clasice de propulsie cu linii de arbori, conform datelor prezentate în literatura de tehnică de specialitate. De asemenea au fost consultate o serie de site-uri pe internet.

Sistemele de propulsie tip POD și AZIPOD au avut un impact major asupra construcțiilor navale în ultimii ani fiind utilizate cu succes la nave de croazieră, spărgătoare de gheață, tancuri, portcontainere, nave care deservesc sistemele off-shore, etc.

CAPITOLUL 1.

REFERIRI GENERALE LA TEMA PROIECTULUI.

STADIUL ACTUAL IN TARA ȘI ÎN STRĂINĂTATE

1.1. Forajul marin in Romania. Notiuni generale

Istoria începerii activității de cercetare geologică a perspectivelor petroliere ale platoului continental românesc al Mării Negre, a lucrărilor de foraj marin și în final a descoperirii de zăcăminte de petrol sub apele Marii Negre are un caracter spectaculos care ne duce cu gândul la marile aventuri ale omenirii, la străduințele oamenilor de a împinge frontierele cunoașterii în cele mai inaccesibile zone ale Pământului.

Aventura explorării și a producției de petrol din zonele acoperite de mările și oceanele lumii, a început în anul 1947 în Golful Mexic când compania americana “Kerr-McGee” a săpat o sondă într-un punct situat în largul marii la o distanță, de unde nu se mai vedea țărmul, criteriu care, de atunci, definește termenul de “off-shore”. Ce a urmat se știe, activitatea petrolieră marină a luat un avânt nemaiîntâlnit, s-au descoperit rezerve uriașe, astfel că astăzi o mare parte a petrolului produs în lume provine din zăcăminte descoperite sub apele mării.

Aflându-se printre țările importante din Europa deținătoare de rezerve de petrol și gaze naturale, România a trecut și ea la detectarea și exploatarea zăcămintelor petrolifere offshore din platforma continentală a Mării Negre. Necesitatea extinderii extracției petrolului și a gazelor naturale a determinat și în România declanșarea operațiunilor de prospectare a zonei economice exclusive din Marea Neagră.

În anul 1972 a fost elaborat un program de valorificare a resurselor platformei continentale a Mării Negre, în cadrul Institutului Român pentru Cercetări Marine din Constanța. În cadrul programului s-a studiat elaborarea de echipamente, dispozitive, instalații și utilaje specifice forajului marin, în paralel cu studierea programelor legate de scufundarea la mare adâncime.

La 9 noiembrie 1975 a fost lansată la apă de la șantierele navale din Galați, prima nava românească de foraj marin, GLORIA. Au fost construite apoi și alte platforme de foraj marin: Orizont, Prometeu, Fortuna, Atlas, Jupiter și Saturn.

Prima descoperire de hidrocarburi a avut loc în anul 1980[]. S-au efectuat sute de foraje, pentru ca la 7 mai 1987 ora 16:45 să fie penetrat zăcământul petrolifer marin care a fost exploatat de Petromar – Constanța.

Navele de foraj marin românești au fost construite la Șantierele Navale din Galați, fiind concepute și dimensionate pentru următoarele condiții de lucru:

adâncimea medie a apei: 90 m

amplitudinea maximă a valurilor: 12 m

perioada valurilor: 10 s

viteza maximă a vântului (< 1 min.): 164 km/h

Primul foraj de explorare executat în Marea Neagră a confirmat calitățile și performanțele tipului de platformă ales să fie construit în România. Pe prima locație, sonda nr. 1 Ovidiu Est, marea avea adâncimea de 84 m (platforma era proiectată pentru adâncimea de apa de max. 90m), în primul an de activitate platforma a înfruntat furtuni cu valuri de 10 -11 m (era proiectată pentru valuri de max. 12 m și a făcut față în condiții foarte bune la vânturi de 40-45 m/sec, iarăși valori foarte apropiate de maxima prevăzută în proiect. Forajul s-a desfășurat în condiții de lucru normale, a atins adâncimea de 5006 m (capacitatea maxima a instalației era proiectata pentru 6000m). Sonda a furnizat un bogat material de informații geologice, dar din punct de vedere economic a fost o sondă sterilă, fiind abandonată

A doua sondă de explorare a fost săpată pe structura Midia; a fost dusă până la o adâncime de peste 4000 m, dar a întâmpinat dificultăți de foraj majore (pierderi de circulație masive, imposibil de stăvilit) și în cele din urmă a fost abandonată fiind de asemenea o sondă sterilă.

Așa s-a ajuns la a treia locație din Marea Neagră, GLORIA fiind amplasată pe structura Lebăda respectiv pe locația 8 Lebăda, într-o zona cu adâncimea mării de cca. 50 m, situată în dreptul lacului Razelm, la 80 km NE de Constanța.

1.2. Navele specifice ingineriei offshore

Exploatarea bogatiilor subsolului marin (gaze naturale, petrol, minereuri, etc.) a adus proiectantilor de nave o serie de problematici fascinante. Platformele de foraj marin, platformele permanente de exploatare, terminalele plutitoare, navele submersibile de cercetare, locuintele subacvatice si multe alte tipuri de nave pentru diferite servicii au fost proiectate pentru a deservi industria offshore.

În cazul apelor cu adancime mica, turnurile de foraj cu platformele lor de lucru sunt asezate pe fundul marii pe niste picioare, fixate cu ajutorul unor piloni sau cu dispozitive de legare (figura 1.1).

Apele mai adanci si conditiile meteorologice dure necesita solutii de proiectare diferite. Predomina doua tipuri de platforme marine, una pentru exploatare si cealalta pentru legarea permanenta pe locatia de exploatare.

Platforma semi-submersibila, figura 1.2, este preferata, acum, ca platforma de explorare. Ea este formata, de obicei, din doi cilindri subacvatici pe care se afla coloanele verticale, care sustin platforma de foraj la o anumita distanta de nivelul apei. O astfel de platforma poate depasi usor un deplasament de 20.000 tone. Suprafata plutirii contine forme separate, care au o influenta asupra stabilitatii ei statice. Cilindrii submersi orizontali sunt amplasati la o adancime suficienta pentru a nu fi afectati de prezenta valurilor. De altfel, corpurile semi-submersibile au calitati de seakeeping foarte bune.

Datorita sarcinilor dinamice generate de actiunea valurilor si vantului, comportarea structurala dinamica a platformelor de explorare reprezinta o problema foarte importanta.

Platformele de explorare trebuie sa fie mobile. Unele sunt autopropulsate, altele sunt remorcate cu ajutorul remorcherelor.

O problema vitala a platformelor de explorare este nevoia de sisteme de pozitionare dinamica si de control, in scopul mentinerii pe locatia de foraj. Aceasta functie este indeplinita de sisteme de propulsoare azimutale, comandate de computere.

În plus, platformele trebuie sa permita aterizarea elicopterelor, amplasarea echipamentelor de foraj si a celor specifice de protectie contra incendiilor, de salvare, etc.

Platformele marine utilizate pentru exploatarea bogatiilor subsolului pot fi similare platformelor de explorare, avand insa amenajari mai putin complexe.

Platformele semi-submersibile care lucreaza deasupra puturilor de exploatare pot fi mentinute pe locatie cu ajutorul unor cabluri de legare si ancorare, amplasate pe fundul marii.

În zonele marine in care nu este posibil transportul produselor petroliere direct prin tubulaturi, se utilizeaza pentru stocare tancuri petroliere mari. De aici, petrolul este transportat la un terminal, aflat la o distanta sigura, unde pot acosta tancuri petroliere de transport.

Tubulaturile de petrol si de gaze de pe fundul marii trebuie sa fie inspectate regulat. Inspectia exterioara se realizeaza cu camere TV sau cu ajutorul unui submersibil cu echipaj. Inspectia interioara a tevilor se efectueaza cu ajutorul unui echipament special, care poate inregistra starea sudurilor si a materialului.

CAPITOLUL 2.

CARACTERISTICI TEHNICE ȘI DE EXPLOATARE A NAVEI

NORBE IX

2.1. Descrierea navei NORBE IX

NORBE IX este o nava capabila sa efectueze operatii de foraj, pentru explorarea si exploatarea resurselor subsolului marin, la mare adâncime, poziționat dinamic în larg. Ariile principale de activitate ale navei sunt în Golful Mexicului. Africa de Vest și Brazilia. Nava dispune de echipament de foraj de mare acuratete pe partea inferioara si de tehnologie de ultima ora pe partea superioară, pentru controlul navei.

Nava are trei camere a motoarelor, care au 6 motoare diesel (70000 kW x 720 RPM) ce sunt aranjate in A.F.T. in hala. Echipamente specializate sunt aranjate in camerele motoarelor si in F.W.D in hala, echipamente ce controleaza pozitia, turatia, avansul si multe alte caracteristici tehnice ale procesului de foraj.

Figura 2.1 NORBE

Generalitati:

Proprietarul navei: ODERBRECHT Drilling;

Constructorul navei: Daewoo Shipbuilding & Marine Engineerig Co. Ltd. Geoje Korea;

Greutatea bruta a navei: 67,821 tone;

Greutatea neta a navei: 20,346 tone;

Inaltimea navei: 19 m;

Lungimea navei: 238 m.

Conditii si operatii pentru care nava a fost proiectata:

Capacitatea maxima a personalului la bord: 180 persoane;

Capacitatea de scufundare maxima: 3,048 m;

Adancimea maxima de forare: 10,000 m.

2.2. Sistemul de control automatizat al navei

Nava include un sistem automatizat integrat sau un calculator de bord (Integrated Automation System – IAS) ce ofera un control asupra coordonatelor navei si a operatiilor de forare ce au loc.

IAS are control asupra:

sistemului de putere principal si de urgenta;

sistemului de propulsie;

sistemului de control al balastului;

sistemul de veghe si alarma, etc.

Statiile operatoare de control sunt dispuse in biroul tehnic si in camera carmei. Alarmele, evenimentele sau rapoartele sunt transmise din ambele camera de control. Statiile de procesare a informatiilor calculatorului de bord sunt dispuse aproape de masinariile automatizate pentru a minimiza instalatiile de cablu, toate procesele tranmise fiind monitorizate in siguranta

In mod obisnuit, trei statii de operare a sigurantei sunt conectate la F&G/ ESD printr-o retea pentru ca un operator sa monitorizeze si controleze sistemul. In camera carmei sunt localizate doua statii de operare a sigurantei , in timp ce in biroul tehic este localizata doar o statie.

Camerei motoarelor monitorizeaza urmatoarele:

Alarme si evenimente;

Apelul de atentionare;

Interfata sistemului de propulsive;

Interfata sistemului de putere;

Sistemul de control al motoarelor;

Sistemul de control al masinariilor auxiliare;

Interfata sistemului de control al balastului.

2.3. Sistemul de foraj

Pachetul de forare al Oderbrecht Drillship, Norbe IX, este conceput pentru a satisface cerințele escale, atât tehnice, cât și economice, asociate proiectelor de adâncime.

Proiectarea podelei este păstrată cât mai compacta posibil, dar are încă o suprafață adecvată disponibilă pentru operațiunile sigure. Apărătoarele marine intră în podeaua de la AFT și alte tubulare, cum ar fi țevile de foraj, gulerele și carcasele, care intră in podiumul din față. În plus față de centrul de sondă există o zonă de construcție in care este posibilaconstruirea standurilor.

Operațiunile de construcție a standului, precum și operațiunile de rafturi și găurire sunt operate de DCR. Momentele de cuplu pot fi controlate din două locații, atât de la un panou portabil, cât și de la DCR. Mașina de manevră pentru manevrarea ascensorului și mașina de manevră tubulară sunt operate local prin comenzi portabile sau de la DCR.

Două panouri de prindere, una fixă ​​și una reglabilă, sunt situate pe partea opusă față de DCR. Masa rotativă și șina pentru echipamentele pentru rafturi de țevi, precum și șina pentru șoferii de cuplu trebuie să fie spălate cu solutii pentru lemn, cu excepția șinei pentru brațul de ghidare inferior.

2.3.1. Echipamentul de navigare și de călătorie

Nava de foraj este echipata cu un tip de punte, construită la comandă, aprox. 14,02 m x 15,85 m, din oțel galvanizat cu o înălțime suficientă (64 m) pentru a funcționa cu doua echipamente de forare.

Echipamentul pe puntea navei Norbe IX include următoarele elemente importante:

bloc de compensare / compensator;

unitatile retractabile;

bloc de călătorie;

șine de ghidare;

blocuri de sârmă pentru troliuri și contragreutăți;

sistem de rafturi pentru țevi;

scări și platforme;

iluminat electric;

scari cable;

conductă de aerisire pentru gaze de canal conform cerințelor de reglare ABS;

țevi de noroi și ciment;

liftul de deplasare până la punctul de articulație a barierei, nivelul macaralei de punte de aproximativ 10 m deasupra nivelului panoului.

Echipamentele de deplasare ale fiecărui echipament constau în:

1.000 de tone, 7 blocuri de calatorie;

Unitatea DDM de 1000 tone.

Controalele pentru componentele dispozitivelor Top Drive sunt operate de la distanță prin sistemul integrat de control al forajului.

2.3.2. Sistemul de manipulare a conductelor

Sistemul de manipulare tubulară și unitate de rafturi verticale este format din două macarale de pod, două brațe inferioare de ghidare și braț de construcție pentru sistemul de manipulare cu două conducte.

Sistemul de manipulare verticală a țevilor este împărțit în sistemul primar și secundar.

Scopul sistemului de manipulare a conductei primare este de a transfera tuburile din poziția de depozitare a țevilor în centru. Sistemul secundar de manipulare a țevilor este de a transfera tuburile din poziția uneia dintre cele două găuri de șaibă în poziția de depozitare a conductei.

Pentru curse verticale ale tevilor pe punte este instalat un panou de comanta de la distanță.

O mașină de transport cu rafturi este instalată în spatele burgielor de forare. Acesta este alimentat hidraulic.

La zona de depozitare, se instalează o macara portantă. Principala sarcină a macaralei este aceea de a manipula îmbinările de foraj până la o lungime de 75 ft între zona de depozitare de pe punte și mașina de alimentare cu racord. Capacitatea totală de ridicare a macaralei este de 40 m.

Pentru transferul tubularilor de la puntea de țevi la mașina de alimentare tubulară, macaraua pentru conducte pe punțe (PDPH) la zona raftului de conducte, are instalat un tip de braț articulat cu cabina și panoul de comandă. Capacitatea de prindere este de 9 tone. Gripperul este potrivit pentru 3 țevi. O mașină tubulară de alimentare are o capacitate de aproximativ 15 mT , tuburi lungi de 45 ft și este echipata cu un braț pentru ghidarea tubularilor în centrul navei.

2.4. Sistemul de control

Nava de foraj este echipata cu un sistem de control al forajului.

Obiectivul principal al acestui pachet de lucru este proiectarea și producerea unui sistem de forare care integrează operațiunile de foraj. Aker MH este responsabil pentru implementarea sistemului de forare.

Nava va avea instalat șase sisteme de forare (3 scaune pentru personalul responsabil cu forarea propriuzisa, 1 birou în DCC, 1 birou de control al nămolului și 1 birou de scule). Operațiunile controlate specifice pot fi executate și monitorizate de la distanță de la aceste stații.

Practic, nava are trei nivele în imaginea totală a unui astfel de sistem, unde nivelurile 1 și 2 sunt denumite DCDA, iar nivelul 3 este denumit DCDA HMI:

Stații de operare și terminale pentru operații de comandă de la distanță și monitorizare, inclusiv CCTV și OFE (MWD, unitate de înregistrare a noroiului și sistem de diagnosticare la distanță);

Componente PLC și I / O pentru sarcini de interfațare, control și automatizare;

Mașini fizice și aparate de măsură. Sistemul de control al forajului integrează instalațiile de control și monitorizare a echipamentelor, după cum se indică în tabelul următor:

Tabelul 2.1 Instalațiile de control și monitorizare a echipamentelor

Toate informațiile din acest sistem sunt colectate și distribuite prin intermediul rețelelor de calculatoare (Ethernet și Profibus), iar controlul și monitorizarea sistemului de control al navei se realizează prin securitatea accesului la calculatorul de bord

CAPITOLUL 3.

PROIECATREA PRELIMINARĂ A MOTORULUI ELECTRIC DIN SISTEMUL DE ACȚIONARE AL INSTALAȚIEI ÎNCĂRCARE/DESCĂRCARE

3.1. Alegerea preliminară a motorului electric

1. Cuplul static la axul motorului electric la ridicarea sarcinii nominale:

2. Cuplul static la axul motorului electric la coborârea sarcinii nominale:

3. Turația la arborele motorului electric, pe treapta de turație ridicată, necesară pentru asigurarea vitezei impuse de ridicarea sarcinii nominale.

In care:

VN se introduce în [ m/min].

4. Turația la arborele motorului electric, pe treapta de turație coborâtă, necesară pentru asigurarea vitezei impuse de așezare a sarcinii.

244 [rot/min]

In care:

Va se introduce în [m/min]

5. Puterea de calcul la ridicarea sarcinii nominale pe treapta de turație ridicată:

6. Puterea de calcul la coborârea sarcinii nominale pe treapta de turație coborâtă:

7. Se alege un motor asincron de tip MA-611-4/12/24, cu trei trepte de viteza cu rotorul in scurtcircuit, având trei înfășurări statorice distincte în conexiunea stea, parametrii nominali fiind indicați în tabelul 3.1.

Tabelul 3.1Prametrii nominali

Cuplul nominal al motorului pe treapta a treia de viteză va fi:

219,9 [Nm]

In care:

PN se introduce în [kW] iar nN în [rot/min]

Caracteristica mecanică naturală corespunzătoare treptei de turație ridicată, luată din catalog, se prezintă în figura 3.1

Figura 3.1

3.2. Calculul diagramei reale de sarcină

Ridicarea sarcinii nominale

1. Momentul de volant echivalent raportat la arborele motorului electric se obține în baza relației:

[N·m·s2], în care =1,1÷1,3

Ținând seama de relațiile:

GDe2= 4g·Je; GDM2= 4g·JM; m = QN+q

Se obține:

GDe2= ·GDM2 + 4g(QN + q)()2 [Nm2] ,unde v[m/min] și n [rot/min]

Rezultă deci:

GDe2=1,2·55,3+4·9,81(3000+60)70,06 [Nm2]

2. Cuplul dinamic la accelerare:

M1d = Mp – M1 =618 – 213,2 = 404.8[Nm]

3. Timpul de accelerare (pornire):

0.7 [s]

Unde turația n1=1432 [rot/min] se citește din caracteristica mecanică naturala n = f(M) corespunzătoare cuplului: M1 = 213,2 [Nm].

4. Motorul ales este prevăzut cu frână electromagnetică de tip TMT-6, având Mf = 441[Nm].

5. Pierderile constante ale motorului se determină din condiția ca la sarcină nominală, pierderile constante pk să fie egale cu cele variabile pv.

2,4 [kw]

6. Cuplul de frânare (pierderi) determinate de pierderile constante din motor:

16 [Nm]

7. Cuplul de frânare (rezistent) total:

Mtf = M1 + Mf + MfM = 213,2 + 441 + 16 = 670,2 [Nm]

8. Timpul de frânare la ridicarea sarcinii nominale, în cazul decuplării motorului de la rețea:

t1f= =0,4 [s]

9. Viteza in regim staționar la ridicarea sarcinii nominale:

51,12[m/min]

10. Înălțimea parcursă de sarcină la pornire și frânare:

H1=(t1a+t1f) =0,47 [m]

11.Timpul de ridicare a sarcinii în regim staționar:

t1s==17,1 [s]

12. Curentul absorbit de motor, admițând proporționalitatea între curent și cuplu, va fi:

I1= I1N =59,1 [A]

Coborarea cu frânare a sarcinii nominale

13. Considerând mașina funcționând pe porțiunea liniară a caracteristicii mecanice naturale

n = f(M), valabil în cazul sarcinilor aflate în limitele admise de puterea motorului, turația de la care începe frânarea cu recuperare de energie va fi:

nB = n2 = n0 + (n0 – ns) [rot/min]

n2 = 2n0 – ns [rot/min]

Figura 3.2

Unde ns=1461[rot/min] se determină din caracteristica mecanică naturală n = f(M) trasată în figura 3.2, corespunzător cuplului M2= 127,9 [Nm].

Rezultă deci:

n2= 2·1500-1461=1539 [rot/min]

14. Curentul debitat de mașină în regim de frânare cu recuperare de energie, corespunzător cuplului M2 va fi:

I2 = I1N=35,4 [A]

15. Timpul de accelerare, de la turația n = 0 la n = n2, la coborârea sarcinii nominale în regim de frânare cu recuperare de energie:

t2a=0,4 [s]

16. Cuplul de frânare la coborârea sarcinii nominale, în cazul decuplării mașinii de la rețea:

M2f = Mf + MfM – M2 = 441 + 16 -127,9 = 329,1 [Nm]

17. Timpul de frânare la coborârea sarcinii cu mașina decuplată de la rețea:

t2f =0,9 [s]

18. Viteza de coborâre a sarcinii:

v2 =55 [m/min]

19. Înălțimea parcursă de sarcină la accelerare și frânare:

H2 = (t2a + t2f) [m]

20. Timpul de coborâre a sarcinii în regim staționar:

t2s =60[s]

Ridicarea cârligului gol

21. Cuplul de sarcină la axul motorului electric la ridicarea cârligului gol:

M3 = [Nm],

Unde;

0= 0,15

22. Cuplului de sarcină M3 = 22,3 [Nm] îi corespunde din caracteristica mecanică turația n3=1486.

23. Momentul de volant echivalent raportat la arborele motorului electric:

24. Cuplul dinamic la accelerare:

M3d = Mp – M3 = 618 – 22,3 = 595,7 [Nm]

25. Timpul de accelerare la ridicarea cârligului gol:

t3a = [s]

26. Cuplul de frânare (rezistent) total:

M3f = M3 + Mf + MfM = 22,3 + 441 + 16 = 479,3 [Nm]

27. Timpul de frânare la ridicarea cârligului gol, în cazul decuplării motorului de la rețea:

t3f = [s]

28. Viteza de ridicare a cârligului gol:

V3 = [m/min]

29. Înălțimea parcursă de cârlig la accelerare și frânare:

H3 =(t3a + t3f) [m]

30. Timpul de ridicare a cârligului gol în regim staționar:

t3s =60 [s]

31. Curentul absorbit de motor la ridicarea cârligului gol, se calculează cu relația:

I3 = IN ;

In care:

sN =

turația de sincronism n0=1500 [rot/min]

coeficientul de suprasarcină

alunecarea critică:

sk = sN ()

alunecarea corespunzătoare cuplului de sarcină M3 = 22,3 [Nm] este:

s3 =

Înlocuind aceste valori în expresia curentului statoric se obține:

I3 = 59= 12,8 [A]

OBSERVAȚIE:

La sarcini mai mici, nu mai poate fi admisă proporționalitatea între curent și cuplu, motiv pentru care curentul absorbit de motor se calculează cu relația (7.85) sau (7.86).

Coborârea forțată a cârligului gol

32. Cuplul de sarcină la arborele motorului electric la coborârea cârligului gol:

M4 = [Nm]

OBSERVAȚIE:

Lemnul minus al cuplului M4 indică necesitatea coborârii în forță a cârligului gol.

33. Cuplul de sarcină M4 =15,6 [Nm] îi corespunde din caracteristica mecanică turația: n4=1491 [rot/min]

34. Cuplul dinamic la accelerare:

M4d = Mp – M4 = 602,4[Nm]

35. Timpul de accelerare la coborârea cârligului gol:

t4a = [s]

Cuplul de frânare (rezistent) total:

M4f = M4 + Mf + MfM = 15,6 + 441 + 16 = 472,6 [Nm]

36. Timpul de frânare la coborârea cârligului gol în cazul deconectării motorului de la rețea:

t4f = [s]

37. Viteza de coborâre a cârligului gol:

V4= [m/min]

38. Înălțimea parcursă de cârligul gol la accelerare și frânare:

H4=(t4a + t4f) [m]

39.Timpul de coborâre a cârligului în regim staționar:

t4s = [s]

40. Curentul absorbit de motor la coborârea cârligului gol:

I4 = IN = 59= 8,3 [A]

In care s4, aluncarea corespunzătoare cuplului de sarcină M4=15,6 [Nm], este:

41. Datele calculului sunt trecute in tabelul 3.2.

Cu ajutorul datelor din acest tabelul 3.2. se construiește diagrama exactă de sarcină I = f(t) prezentată în figura 3.3.

Tabelul 3.2.

3.3. Verificarea motorului din punct de vedere al productivității

1. Durata unui ciclu:

tc = [s]

Unde :

t1 = t1a+ t1s+ t1f = 0,7 + 7,1 + 0,4 = 18,2 [s]

t2 = t2a+ t2s+ t2f = 0,4 + 15,7 + 0,9 = 17,0 [s]

t3= t3a+ t3s+ t3f = 0,44 + 16,5 + 0,55 = 17,49 [s]

t4= t4a+ t4s+ t4f = 0,44 + 16,4 + 0,56 = 17,4 [s]

Rezultă deci:

t1+ t2+ t3+ t4= 18,2 + 17 + 17,49 + 17,4 = 70,09 [s]

=t01+ t02+ t03+ t04 = 20 + 60 + 20 + 60 = 160 [s]

In care:

tc= 70,09 + 160 = 230,09 [s]

Figura 3.3

În diagrama de sarcină, din figura 3.3. s-a considerat o variație liniară a curentului în perioadele de accelerare, fapt admisibil datorită timpilor de accelerare foarte mici.

2. Numărul de cicluri într-o oră:

Zc=

Se observă că motorul corespunde din punct de vedere al productivității, numărul de cicluri rezultat din diagrama exactă de sarcină Zc, fiind mai mare decât cel impus inițial: Z =15.

3.4. Verificarea motorului ales la încălzire

1. Durata relativă de acționare reală:

[%]

2. Curentul echivalent se calculează pe baza datelor din tabelul 7.7. sau diagrama de sarcină (figura 3.3) cu ajutorul relației de mai jos, în care =0,5,pentru motoare electrice asincrone:

3. Curentul nominal corectat corespunzător duratei de acționare reale:

[A],unde =0,93 se ia din tabelul 7.5.

4. Se verifică relația:

Ie = 56 [A] INC = 64 [A]

Așa cum se observă, motorul ales corespunde și din punct de vedere al încălzirii, cu aceasta alegerea și verificarea motorului electric de acționare a vinciului de marfă fiind încheiată.

CAPITOLUL 4.

STADIUL ACTUAL ÎN ȚARĂ ȘI ÎN STRAINTATE AL

PROPULSIEI ELECTRICE

4.1. Particularități privind propulsia electrică a navelor

Prin noțiunea de propulsie electrică a navelor se înțelege deplasarea acestora condiționată de utilizarea energiei electrice de instalațiile electrice de propulsie.

Din componența instalațiilor electrice de propulsie (I.E.P.) fac parte:

motorul primar (diesel sau turbină) care antrenează generatorul principal;

generatorul principal, ce alimentează cu energie electrică motorul electric de propulsie;

motorul electric de propulsie cuplat direct cu propulsorul;

propulsorul, ce comunica viteza navei.

Instalațiile electrice de propulsie sunt clasificate în funcție de felul curentului, tipul motorului primar, destinație și alte criterii.

În funcție de felul curentului, instalațiile electrice de propulsie se împart:

în instalații de curent continuu ;

instalații de curent alternativ.

Instalațiile electrice de propulsie de curent continuu se utilizează pe navele unde este necesară o malta manevrabilitate și o inversare repetată a motorului de propulsie (spărgătoare de gheață, baleniere, împingătoare, etc.).

Instalațiile electrice de propulsie de curent alternativ se utilizează pe navele pentru care importanta cea mai mare o prezintă economicitatea instalației.

În funcție de tipul motorului primar instalațiile electrice de propulsie se împart în diesel – electrice (I.P.D.E.) și turboelectrice (I.P.T.E.), cu care ocazie tipul utilizat al motorului primar determina m multe privințe proprietățile I.E.P.

Pe navele cu deplasament mic și mediu, de regulă se utilizează motoare cu combustie internă (diesel) al căror randament (ηD – 0.34) este mai ridicat decât al altor motoare termice. Puterea motorului diesel și viteza dezvoltată de acesta se reglează modificând cantitatea de combustibil debitat în cilindri.

Motoarele diesel de viteză mică și putere mare sunt extrem de voluminoase. Din această cauză navele mari, în special cele care au nevoie de abur pentru necesității tehnologice (spălarea peștelui, a rezervoarelor, etc.), nu se dotează cu I.P.D.E. ci cu instalatiii de propulsie turboelectrice (I.P.T.E.).

Turația turbinelor navale de aburi ajunge până la 10000 rot / min. I.P. F.E. funcționează de obicei în curent alternativ utilizând proprietatea principală a turbinei ce constă în variația vitezei în limite mari (100% la 25% VN).

Spre deosebire de sistemul de propulsie directă a navelor (cu motor diesel sau turbina cuplată direct cu elicea), în cazul propulsiei electrice între motorul care furnizează energia mecanică (diesel sau turbină) și motorul electric de propulsie se interpune generatorul electric din centrală și cablurile de legătură. Astfel, energia mecanică se transformă în energie electrică la bornele generatorului și apoi această în energie mecanică la axul motorului electric de propulsie. Sistemul de propulsie electrică presupune deci o transforrnare succesiva a energiei: mecanică – electrică mecanică, care în final duce la o micșorare a randamentului instalației față de cazul propulsiei directe. Datele practice arată că propulsia directă are un randament de 0,95; 0,98, iar cea electrică de 0,9; 0.92.

Cu toate acestea, propulsia electrică prezintă o serle de avantaje, printre care cele mai importante sunt:

posibilitatea alimentării motoarelor de propulsie de la mai multe generatoare electrice, ceea ce asigură o utilizare mai rațională a motoarelor primare (diesel sau turbine);

se pot utiliza motoare primare diesel rapide. în cazul propulsiei directe, se utilizează motoare diesel lente și semirapide;

la instalațiile electrice de propulsie se poate inversa cu usurintta sensul de rotație al elicei.

instalațiile electrice de propulsie pot fi comandate din orice punct al navei;

centrala electrică ce alimentează motoarele de propulsie poate fi amplasată în orice punct al navei, obținându-se astfel o bună repartlzare a compartimentelor;

există poslbilitatea executării unor reparații la motoarele primare fără a scoate nava din exploatare;

experiența arată că vibrațiile în timpul marșului navei sunt mai reduse față de propulsia directă;

se pot utiliza motoare duble de propulsie care asigură o rezervă de putere la ieșirea din funcțiune a unui motor;

la unele tipuri de nave, generatoarele centralei electrice servesc și pentru alimentarea altor mecanisme de la bord;

la navele propulsate electric se poate asigura un reglaj de viteză mai bun și totodată o manevrabilitate mai precisă;

se pot atenua șocurile care le-ar putea suporta motorul diesel, datorită bandării cârmei într-un bord sau lovirii elicei de un corp solid.

În comparație cu propulsia directă, propulsia electrică prezintă și o serie de dezavantaje, printre care:

costul mai ridicat al instalației;

utilaj mai complex, randament mai scăzut la sarcina nominală;

la unele tipuri de nave greutatea instalației este mai mare.

Motoarele de propulsie utilizate sunt atât de curent continuu cât și de curent alternativ.

La navele la care axul elicei are putere de până la 3000 kW se utilizează de obicei motoare de curent continuu. Aceste motoare se alimentează dintr-o centrală electrică de curent continuu sau curent alternativ la care generatoarele sunt antrenate de motoare diesel.

La navele cu puteri peste 3000 kW se utilizează că motoare de propulsie motoare de curent alternativ (sincrone sau asincrone) alimentate de la o centrală echipată cu generatoare sincrone antrenate de motoare diesel sau turbine cu abur. Turbinele cu abur sau gaze sunt incompatibile cu generatoarele de curent continuu în privința puterii și vitezei.

În afara celor două sisteme clasice (curent continuu și curent altemativ) se mai utilizează și sisteme de propulsie electrică hibride. Acestea permit utilizarea generatoarelor de curent alternativ ce asigură compatibilitatea cu motoarele primare de mare viteză și păstrează caracteristicile favorabile de control al vitezei specifice sistemelor de curent continuu.

Tensiunile de alimentare ale motoarelor de propulsie sunt diverse. În curent continuu se utilizează tensiuni până la 1.2 kV, iar m curent alternativ până la 7.5 kV.

Frecvența curentului alternativ pentru propulsie este de asemenea diversă, totuși în jurul valorii de 50 Hz. Acest lucru este posibil deoarece centrală electrică de la bord este un sistem independent.

4.2. Generatoare de curent utilizate pentru alimentarea motoarelor de propulsie

Utilizarea motoarelor de propulsie de curent continuu se face la navele care nu depasesc o putere de 3000 kW la axul elicei. Generatoarele de curent continuu ale centralei electrice care furnizeaza energia necesara motoarelor de propulsie sunt antrenate de obicei de motoare diesel. In principiu, actionarea elicei cu motoare de curent continuu se face dupa sistemul grup generator – motor. Motoarele de curent continuu sunt de tipul cu excitatie independenta, iar generatoarele, de tipul cu excitatlie mixta sau cu trei infasurari de excitatie. Energia electrica in curent continuu pentru alimentarea motoarelor de propulsie este furnizata de grupuri diesel – generatoare. Generatorul de curent continuu poate avea diverse tipuri de infasurari de excitatie cu scopul obtinerii unei caracteristici externe convenabile:

U = f(I).

In figura 4.1 sunt indicate trei tipuri de caracteristici externe, intalnite la generatoarele de propulsie (curbele a, b si c).

Figura 4.1 Caracteristicile U = f(I), P = f(I) pentru trei tipuri de excitatie a generatorului

Tot in aceasta figura se indica si caracteristicile P = f(I), adica puterea debitata la bome de generator, in functie de curentul sau (curbele a', b' si c').

Curba a reprezinta o caracteristica externa rigida in domeniul mers in gol – sarcina nominala (100%). Aceasta caracteristica apartine unui generator cu excitatie mixta diferentiala la care infasurarea serie are o actiune slaba pana la sarcina nominala, practic tensiunea la borne ramane constanta odata cu cresterea intensitatii curentului debitat, iar puterea creste aproape liniar (curba a'). Caracteristica externa b este a unui generator mixt diferentlial la care excitatia serie este puternica. Caderea de tensiune in domeniul (0 – 100% In) este mai mare. Puterea creste dupa curba b'. Caracteristica externa c este a unui generator cu trei infasurari de excitatie; acesta in afara infasurarilor de excitatie in derivatie si in serie montate diferential mai are o infasurare independenta la care fluxul inductiei magnetice se adauga la cel al infasurarii in derivate (figura 4.2). Aceste generatoare se construiesc de obicei fara infasurare de compensatie.

Figura 4.2 Sistemul generator – motor de cuent continuu cu trei infasurari

Generatoarele cu caracteristici de tipul b si c sunt utilizate pentru motoarele de curent continuu care actioneaza elicea, mecanism de lucru insotit de suprasarcini importante care uneori (bandarea carmei intr-un bord, lovirea de un ghetar, etc.) conduc la calarea motorului electric de actionare. Daca pentru actionarea propulsorului s-ar folosi un grup generator – motor obisnuit, cresterea mare si brusca a sarcinii pe arborele motomlui ar duce la curenti de sarcina mari, periculosi atat pentru motorul electric, cat si pentru masina de lucru prin consecintele lor electrice si mecanice.

Intrucat pentru astfel de masini de lucru asemenea conditii de functionare sunt normale, folosirea protectiei maximale de curent pentru motor nu ar duce la rezolvarea problemei, deoarece motorul trebuie sa suporte varfuri de sarcina apreciabile chiar pana la calarea rotorului sub tensiune, fara ca sa intervina protectia. In asemenea situatii este necesar ca, pastrand pentru sistemul de actionare proprietatile de pomire si reglare ale grupului generator – motor, sa se limiteze varfurile de curent, care ar putea lua nastere, la valori admisibile. In calcule se admite [G3] ca valoarea curentului de scurtcircuit sa fie in limitele: ISC = (1.5 – 2.2) IMN unde IMN- curentul nominal al motorului electric de actionare.

Pentru marirea productivitatii mecanismului de lucru este necesar ca motorul electric sa functioneze, in limitele sarcinilor admisibile, cu o turattie aproximativ constanta, iar la depasirea supraincarcarii – limita admise MI, turatia sa scada aproape brusc spre zero.

O asemenea caracteristica este cunoscuta sub denumirea de caracteristica mecanica de tip escavator (curba 2 din figura 4.2).

Caracteristica mecanica de tip escavator se obtine cu ajutorul unui grup generator – motor la care generatorul (figura 4.2) este prevazut cu trei infasurari de excitatie:

Infasurarea de excitatie separata;

Infasurarea de autoexcitatie derivatie de acelasi sens cu precedenta;

Infasurarea de autoexcitatie serie in opozitie cu primele doua.

La generatorul cu trei infasurari, infasurarea de excitatie independenta este adesea utilizata m procesul de inversare a sensului de rotatie a elicei, prin schimbarea polaritatii tensiunii de la bornele generatorului si, deci, si a motorului de propulsie.

Cu cat este mai mare procentul solenatiei infasurarii derivatiei fata de solenatia totala inductoare a generatorului, cu atat vor fi mai scurte procesele tranzitorii care apar in regimuri, ca schimbarea sensului prin schimbarea polaritatii infasurarii independente.

In principiu, un generator se poate echipa cu mai multe mfasurari de excitatie, asupra carora putem interveni pentru a obtine caracteristici externe convenabile. Practic masinile echipate cu mai multe infasurari de excitatie, sunt cu gabarite si greutati mari. Infasurarile de comanda se plaseaza pe un generator de excitatie care alimenteaza infasurarile de excitatie a generatoarelor principale. In acest sistem se poate obtine un caracter mai lin al comenzilor.

4.3. Motoare de propulsie

Motoarele de propulsie, in timpul functionarii lor, sunt solicitate in regimuri dinamice ca: pornire, franare, reversare si reglare a vitezei. Procesul de inversare a turatiei este precedat sau urmat de toate celelalte regimuri dinamice (pornire, franare).

Pentru modificarea turatiei elicei, deci a vitezei navel, exista in cazul propulsiei in curent continuu, trei posibilitati:

prin modificarea campului inductor al generatoarelor sau al campului inductor al excitatoarelor acestora;

prin modificarea campului de excitatie a motorului de propulsie;

prin modificarea turatiei motoarelor primare diesel.

Aceasta metoda se utilizeaza la sarcini partiale pentru reducerea uzurii motoarelor diesel.

Pentru a ilustra modul de reglare a turatiei elicei folosind primele doua metode, se considera schema de actionare din figura 4.3. in care intreaga putere a motorului de propulsie este furnizata de patru generatoare de puteri egale. Fiecare generator da la viteza nominala 25% din tensiunea si puterea totala.

Figura 4.3 Schema de propulsive cu patru generatoare legate in serie

MD – motor Diesel; G – generator de c.c.; M – motor de propulsive; a – intrerupator

Impartirea puterii totale pe mai multe grupuri electrogene este indicata in vederea unei exploatari economice a navei la sarcini reduse deci si la viteze reduse (de exemplu la o navigatie costiera indelungata). De asemenea, impartirea puterii pe mai multe grupuri electrogene influenteaza si natura motoarelor diesel, insa nu trebuie exagerat cu faramitarea puterii pe prea multe grupuri, din motive legate de complexitatea instalatiei.

Corespunzator schemei din figura 4.3, in figura 4.4 se indica caracteristicile putere – turatie

P = f(n) si tensiune – turatie U = f(n).

La conectarea unui generator, viteza de rotatie a motorului elicei poate ajunge la 25% din cea nominala (punctul 1), dar elicea consuma doar aproximativ 5% din puterea totala desi motorul diesel poate da 25% din puterea totala. Astfel instalatia de propulsie este slab solicitata. Pentru utilizarea completa a puterii generatorului se foloseste metoda a doua de reglare a turatiei, prin slabirea campului inductor al excitatiei motorului de propulsie; turatia poate fi marita pana se atinge punctul 2 (circa 60% din tura,tia nominala) unde grupul electrogen este solicitat integral (25% din puterea si tensiunea nominala). Deci, utilizand si metoda a doua de reglare a turatiei se poate obtine cu un singur grup circa 60% din turapa nominala.

In mod analog se procedeaza cand se utilizeaza doua grupuri electrogene (punctele 3 si 4) si trei grupuri electrogene (punctele 5 si 6). La cuplarea tuturor celor patru grupuri nu mai este necesara micsorarea campului magnetic inductor al motorului.

Din cele de mai sus rezulta ca o instalatie de propulsie in curent continuu are avantajul ca actionand asupra generatoarelor si motoarelor electrice se poate asigura o incarcare completa a motoarelor diesel corespunzator puterii cerute de elice.

Modificarea tensiunii de alimentare a motorului de propulsie se poate face in trepte, sau continuu actionand asupra excitatiei generatoarelor.

Practic cele doua posibilitati de modificare a turatiei se pot obtine cu un dispozitiv unic de comanda, actionand succesiv asupra excitatiei generatoarelor si motoarelor (figura 4.5).

Modificarea turatiei la putere constanta are o mare importanta la o serie de nave unde este nevoie de forta de tractiune mare la viteze mici si forta de tractiune mica la viteze mari.

Acest aspect este ilustrat in figura 4.6, in care se reprezinta caracteristica de elice putere – turatie pentru o nava de foraj marin in trei cazuri, in care:

curba a, nava fara convoi;

curba b, nava la punct fix;

curba c, nava cu convoi in sarcina;

curba d, nava cu propulsie directa (mecanica).

Figura 4.6 Carcateristicile elicei

Dupa cum rezulta din figura 4.6, la punct fix, puterea nominala se atinge la circa 90% din turatia nominala a elicei (punctul 1).

Punctele 1,2 si 3 din figura 3.7 dau puterea maxima pe care ar putea sa o dea motoarele diesel cuplate direct cu elicea. La propulsia cu motoare de curent continuu se pot atinge punctele 1', 2', 3' prin micsorarea campului de excitatie al motoarelor de propulsie.

4.4. Prescriptii ale societatilor de clasificare privind generatoarele si motoarele de propulsie

Tinand seama de importanta instalatiei de propulsie in ansamblul de functionare a navei, societatile de clasificare impun cerinte deosebite generatoarelor si motoarelor de propulsie.

Dintre aceste cerinte se retin:

supravegherea fabricatiei motoarelor si generatoarelor cu puteri mai mari de 100 kW;

masuri pentru impiedicarea aparitiei curentilor in lagare;

masuri impotriva formarii apei condensate, la masini cu tensiuni mai mari de 500 V, prin montarea unor echipamente de mcalzire;

ventilarea in circuit inchis cu racirea aerului cald nu se utilizeaza decat la instalatiile cu volum mic de aer in sala masinilor;

cuplajul generatorului cu motorul diesel se face de obicei rigid, dar exista motoare diesel care permit numai cuplaj elastic;

motoarele de propulsie se cupleaza elastic cu sistemul de transmisie;

motoare le diesel pot fi montate pe amortizoare de metal, acest sistem reprezentand un avantaj al propulsiei electrice care duce la micsorarea oscilatiilor;

sistemul oscilant "motor diesel – generator" nu prezinta probleme de proiectare, deoarece motorul diesel functioneaza la o singura turatie sau cel mult doua turatii;

sistemul oscilant "motor – arborele elice" se verifica la rezonanta;

cele doua sisteme oscilante nu se influenteaza reciproc;

datele experimentale arata ca la o nava cu patru grupuri electrogene amplitudinea cuplului alternativ nu depaseste 0.4°/0 din valoarea cuplului elicei;

oscilatiile amortizate ale motorului diesel pot lua valori periculoase daca frecventa palelor elicei corespunde cu frecventa corespunzatoare turatiei acestuia;

tablourile de comanda se executa din tabla de otel.

4.5. Sisteme de propulsie

4.5.1. Sisteme de propulsie la tensiune constanta

Aceste sisteme de propulsie folosesc baterii de acumulatoare pentru alimentarea motorului de actionare a elicei pe navele mici. Costul instalatiei este relativ ridicat, dar este compensat de cheltuielile reduse de exploatare. Sistemul este avantajos atunci cand se pot incarca acumulatoarele de la mal. Acest sistem prezinta calitati deosebite in ceea ce priveste functionarea silentioasa, eliminarea vibratiilor si a poluarii prin gazele de evacuare. Motorul de propulsie poate fi cu excitatie derivatie sau serie iar viteza propulsorului se regleaza prin variatia curentului de excitatie a motorului.

Puterea motorului de propulsie se alege astfel incat sa dezvolte puterea nominala la viteza maxima pe durata de exploatare ceruta navei. Motorul cu excitatie in serie are avantajul ca se adapteaza mai bine rezistentelor sporite la maintarea navei, dar prezinta periculul de ambalare in cazul avariei elicei. Franarea elicei se poate face prin franarea dinamica a motorului de propulsie sau prin franarea m contracurent atunci cand aceasta este urmata de reversare.

Comanda motorului de propulsie se poate face din cabina de comanda cu ajutorul unui controler. La acest sistem de propulsie apare o dificultate la adaptarea vitezei motorului la viteza elicei. Schema electrica de principiu a propulsiei la tensiune constanta este reprezentata in figura 4.7, iar comanda schemei cu ajutorul unui controler in figura 4.8.

Figura 4.7 Propulsia la tensiune constanta – schema de principiu

Figura 4.8

4.5.2. Sisteme de propulsie cu grup generator – motor

In sistemul grup generator – motor se poate face un reglaj de viteza convenabil in limite largi la cuplu constant sau la putere constanta. Cel mai frecvent este utilizat reglajul la cuplu constant.

Reglarea turatiei la cuplu constant se face prin variatia tensiunilor generatoarelor, regland curentul de excitatie al acestora sau a excitatoarelor lor. In figura 4.9 este reprezentata schema unei actionari electrice, de putere insemnata, cu grup generator – motor cu amplidina, ce asigura obtinerea unei caracteristici mecanice de tip escavator pentru motorul de actionare a propulsorului.

Figura 4.9 Grup generator – motor

In cazurile cele mai frecvente intreaga putere necesara propulsiei se imparte pe mai multe generatoare legate in serie sau derivatie.

De obicei, se prefera schema serie ca in figura 4.10, unde intreaga putere s-a impartit pe patru generatoare de propulsie.

Figura 4.10 Schema de propulsive cu generatoare montate in serie

Montajul serie al generatoarelor (figura 4.11 a) are doua avantaje:

– reglajul vitezei motoarelor diesel nu trebuie sa se faca cu mare precizie;

– la iesirea din functiune a unui generator nu se suprasolicita generatoarele ramase in functiune.

Montajul derivatie al generatoarelor (figura 4.11 b) are insa avantajul ca iesirea din functiune a unui generator nu micsoreaza tensiunea de alimentare a motoarelor, deci acestea isi mentin turatia, dar se suprasolicita generatoare e care raman in functiune. Montajul derivatie ofera si avantajul unor sectiuni mai mici ale cablurilor ce leaga generatoarele cu reteaua.

Figura 4.11 Repartitia tensiunilor si curentilor la legarea in serie si derivatie a generatoarelor

a – schema serie; b – schema derivatie

Generatoarele de propulsie pot avea o caracteristica externa moale, in asa fel incat sa limiteze efectul suprasarcinilor care pot aparea la elice. O schema care realizeaza aceasta functie este reprezentata in figura 4.12, care contine un generator de excitatie ce are o infasurare de excitatie independenta strabatuta de curentul de sarcina al motorului elicei.

Figura 4.12. Schema de propulsive cu excitatia excitatoarei in functie de sarcina

In schema din figura 4.13, pe langa generatoarele de propulsie, motoarele diesel antreneaza si patru generatoare auxiliare care alimenteaza reteaua bordului, iar unul dintre ele si reteaua de excitatie. Generatoarele auxiliare functioneaza m paralel cu reteaua bordului, fapt care impune ca turatia motoarelor diesel sa nu aiba variatii mari la disparitia sarcinii sau la manevre.

4.5.3. Sisteme de propulsie la curent constant

Instalatiile de propulsie la curent constant se realizeaza pentru actionarile de mare putere. Mentinerea constanta a curentului se asigura prin reglarea automata a tensiunii la borne le generatorului functie de abaterea curentului Ia de la valoarea prescrisa, deci sistemul contine un canal de stabilizare automata a curentului. Sistemul contine unul sau mai multe motoare electrice conectate cu indusurile in serie cu indusul generatorului forrnand circuitul incat curentul se mentine constant ca marime si sens (figura 4.13).

Figura 4.13 Sistem generator – motor cu curent constant in circuitul indusurilor

Din figura 4.13 se observa ca indiferent de valorile cuplurilor de sarcina MSI si MS2, datorita dispozitivului de automatizare DA., care impreuna cu G formeaza un sistem automat de stabilizare a curentului, curentul la se mentine constant corespunzator valorii prescrise. In aceste conditii cuplul electromagnetic dezvoltat de fiecare motor electric este determinat numai de fluxul sau de excitatie, asa cum rezulta din relatia:

In care:

Ia – constanta de curent

KI = km

Sistemul generator – motor cu curent constant in circuitul indusurilor permite modificarea separata a turatiei fiecarui motor electric si, de asemenea, reversarea turatiei prin schimbarea polaritatii tensiunii aplicate circuitelor infasurarilor de excitatie a acestora cu ajutorul intreruptoarelor a1 si a2. Sistemul permite functionarea si numai a unuia din cele doua motoare electrice, celalalt avand indusul suntat prin contactele principale ale contactoarelor C1 sau C2.

Principalul dezavantaj al sistemului consta in valoarea scazuta a randamentului la sarcini mici si necesitatea introducerii unei protectii speciaie pentru cazul cand motoarele electrice functioneaza in gol.

Figura 4.14 Schema de propulsie la curent constant

Schema se compune din trei motoare legate in serie, dintre care doua pentru elici, iar al treilea pentru pompa de dragare. Motoarele sunt alimentate de la un singur generator a carui tensiune se modifica in functie de curent in asa fel meat curentul care strabate indusul motoarelor sa ramana constant. Puterea generatorului poate fi mai mica decat suma puterilor motoarelor, deoarece in timpul operatiei de dragare motoarele elicilor functioneaza la o putere mult mai mica decat cea nominala datorita vitezei reduse de deplasare a navei, iar in mars cand motoarele de propulsie functioneaza la puterea nominala, nu functio neaza pompa de dragare.

Mentinerea curentului constant prin variatia tensiunii generatoarelor se face cu ajutorul regulatoarelor automate de tensiune. In locul regulatorului automat de tensiune se poate folosi un generator de excitatie. Generatoarele de excitatie se construiesc cu trei infasurari de excitatie. In figura 4.15 se prezinta o schema de propulsie cu generator de excitatie avand trei infasurari. Aceasta schema este utilizata la bacuri portuare.

Figura 4.15 Schema de propulsie la curent constant

4.5.4. Sisteme auxiliare de propulsie electrica

Exista nave la care elicea este antrenata direct de catre motorlul mecanic, dar poate fi actionata si de un motor electric, m anumite regimuri de functionare a navei. O asemenea instalatie este utilizata pe navele de pescuit fiind cunoscuta sub denumirea de lnstalatie de propulsie "tata – fiu", conform figurii de mai jos.

Figura 4.16 Schema de propulsie tata – fiu

Motorul diesel de putere mica poate antrena si el elicea sau numai generatorul principal care alimenteaza motorul de traul in timpul pescuitului sau motorul electric de propulsie in cazul navigatei.

4.5.5. Sisteme de propulsie in curent alternativ trifazat

Instalatii de propulsie cu turbogeneratoare

La aceste instalatii generatoarele sincrone care produc energia electrica pentru alimentarea motoarelor elicei sunt antrenate de turbine cu abur. Asemenea sisteme se folosesc la puteri mari, deci la nave de mare tonaj. In cele ce urmeaza se vor prezenta cateva scheme tipice utilizate pentru propulsie cu turbogeneratoare. La navele cu doua elici se poate utiliza schema din figura 4.17, care se caracterizeaza prin alimentarea separata a motoarelor de propulsie. Cele doua generatoare nu sunt prevazute sa functioneze in paralel.

Figura 4.17 Schema de propulsie in c.a. cu turbine utilizata la nave cu doua elice

La viteze reduse ale navei ambele motoare pot fi alimentate de la un singur generator prin intermediul unui intrerupator de cuplaj. Franarea se face in contracurent. La navele cu o singura elice puterea necesara motorului se poate obtine de la mai multe generatoare. In figura 4.18 se reprezinta o schema cu doua generatoare care sunt utilizate si pentru alimentarea retelei de bord. In aceasta schema se foloseste franarea dinamica cu ajutorul rezistentelor de franare.

Figura 4.18 Schema de propulsie in c.a. cu turbine utilizata la nave cu o singura elice

La navele petroliere schemele de propulsie contin, in general, un motor de antrenare a elicei si un singur generator. Generatorul este utilizat, in regim de stationare si pentru alimentarea pompelor de incarcat sau descarcat petrol. Pentru marirea fiabilitatii la unele nave, se utilizeaza antrenarea elicei de catre doua motoare sincrone cuplate pe acela si arbore.

Figura 4.19 Schema de propulsie in c.a. cu turbine cu doua motoare de propulsie

Fiecare motor este alimentat de catre un generator. Aceasta schema poate functiona cu un randament satisfacator chiar la jumatate din puterea nominala. Deoarece motoarele in acest caz au gabarite mai mici se poate utiliza mai bine spatiul de amplasare a lor de la pupa navei.

Instalatii de propulsie cu diesel – generatoare

Schemele de propulsie cu grupuri diesel – generatoare se caracterizeaza print-un numar mai mare de grupuri electrogene, in comparatie cu schemele cu turbogeneratoare. In figura 4.20 se prezinta o schema cu patru grupuri diesel – generatoare. Generatoarele debiteaza pe bare comune impartite in doua sectiuni.

Figura 4.20 Schema de propulsie in c a cu motoare diesel

Schema este prevazuta cu posibilitatea unei sincronizari brute cu ajutorul unei bobine de soc. Sincronizarea bruta are loc la cuplarea celor doua sectiuni de bare, pe fiecare sectiune aflandu-se cate un generator, sau la cuplarea celui de-al treilea generator, ca si la sincronizarea motoarelor in diverse situatii. Generatoarele de propulsie pot debita si pe reteaua bordului in regim de stationare sau de navigatie cu viteza redusa.

O schema interesanta de propulsie electrica este cea cu generatoare sincroue duble. Infasurarile statorice ale generatoarelor duble se leaga in serie (figura 4.21), astfel incat prin variaTia curentului de excitatie tensiunea la bornele statorului poate varia de la valoarea dubla (cand curenTii de excitatie egali au acelasi sens), pana la valoarea zero.

Figura 4.21 Schema de propulsie in c a. cu motoare diesel cu generatoare electrice duble

\

Aceasta schema asigura o reglare a turatiei motorului elicei in domeniul 50% – 100% actionand asupra frecventei. Viteza de rotatie sub 50% se obtine prin modificarea tensiunii de alimentare.

Instalatii de propulsie cu elici cu pas reglabil

Instalaiile de propulsie cu elici cu pas reglabil se aseamana din punct de vedere al schimbarii sensului de rotatie si al reglarii vitezei, cu sistemele electrice de propulsie. In ambele cazuri, pentru a realiza cele doua operatii nu se actioneaza asupra motorului mecanic. Cu toate aceste caracteristici ale sistemului de propulsie cu pas reglabil, este recomandabil sa se actioneze elicele cu motor electric. Aceasta se datoreaza libertatii de amplasare a motorului primar evitand utilizarea unor arbori de lungimi prea mari. Toate motoarele diesel se concentreaza intr-o incapere comuna. La navele dotate cu elici cu pas reglabil, actionate direct de motorul mecanic, reglarea vitezei navei si schimbarea sensului de mars se face prin schlmbarea pozitiei palelor elicei. Deoarece generatoarele functioneaza la tensiune si frecventa constante, ele sunt utilizate si pentru reteaua bordului. In figura 4.22 se reprezinta o instalatie de propulsie cu elici cu pas reglabil utilizata la o nava macara.

Figura 4.22 Schema de propulsie la nave cu elicl cu pas reglabil

Schema cuprinde trei elici cu pas reglabil actionate de motoare asincrone curotorul in colivie functionand la turatie constanta. Alimentarea motoarelor se face de la trei generatoare sincrone, unul din aceste generatoare putaind fi utilizat numai pentnu reteaua bordului si motoarele de actionare a macaralei. Motoarele se pornesc pe rand si ajung la turatia nominala pentru pozitia de mers in gol a elicei. In timpul perioadei de pornire reteaua bordului se separa, datorita caderilor de tensiune. Cele trei elici ale navei sunt plasate astfel: doua la pupa si una la prova.

Sisteme de propulsie electrica neconventionale

In conditiile crizei energetice mondiale, transportul maritim fiind unul dintre cele mai economice tipuri de transport, s-a aflat m atentia cercetatorilor m special cu scopul reducerii la minim a consumului de combustibil si de energie in general, a cresterii randamentului si asigurarii unor conditii de exploatare cat mai simple si eficiente. Printre obiectivele importante ale acestor cercetari, se afla si sistemul de propulsie electrica care ofera, asa cum s-a prezentat, o serie de avantaje fata de propulsia directa cu motoare termice.

CAPITOLUL 5.

DESCRIEREA PROPULSIEI ELECTRICE A NAVEI NORBE IX

5.1. Generarea de energie electrica

Centrala de producere a energiei electrice a navei de foraj NORBE IX este situată în trei compartimente separate, în compartimentul mașinilor tribordiere din spatele mașinilor. Dispozitivele auxiliare pentru motoare se află în interiorul fiecărei săli de mașini sau în spațiile de mașini dedicate de mai jos. Aparatele de generare a puterii utilizate în aceeași măsură sunt împărțite în trei compartimente separate. Puterea agregată totală din ambele mașini este de 42.000 kW.

Puterea este generată la 11.000 volți (11 kV) și este distribuită consumatorilor de foraj prin intermediul unor trasee de cablu de 11 kV segregate pe port. Trei camere de tablouri de înaltă tensiune sunt situate la nivelul celei de-a doua mașinarii, fiecare port, centru și tribord, care conține tablouri electrice de 11 kV. Dispozitivele de distribuție de 690 V și 230 V și diferitele centre de comandă pentru motoare de 690 V sunt situate sub aceste încăperi la nivelul celui de-al doilea utilaj. Trei camere de distribuție de înaltă tensiune separate din primul aparat de mașini de la pupitru conțin principalul transformator de serviciu de la 11 kV la 690 V. Trei camere separate de tablouri de joasă tensiune în mașină din al doi-lea nivel conțin transformatoare de 690 V până la 230 V de iluminat. În partea frontală a navei, în spațiile de mașini nivelul 1, camerele de distribuție de joasă tensiune conțin plăci de distribuție de 690 V și 230 V și MCC-uri de 690 V.

Consumatorii de 11 kV sunt:

sase transformatoare de 11 kV pana la 4,12 kV;

sase transformatoare de serviciu a navei de 11 kV pana la 690 V;

trei transformatoare a echipamentului de foraj de 11 kV pana la 690 V;

trei transformatoare auxiliare a echipamentului de foraj de 11 kV pana la 690 V.

Nava de foraj este echipata cu un sistem automatizat integrat, o componentă majoră al cărei sistem este cel de management al energiei. Sistemul de management al puterii monitorizează motoarele de generare și tablourile de distribuție a energiei electrice și emite comenzi și alarme corespunzătoare pentru a menține integritatea sistemului de generare și alimentare. Pornirea și conectarea automată a motoarelor principale sau a descărcării de sarcină pot fi inițiate ca răspuns la cererea de putere în funcție de un nivel prestabilit de priorități. Un monitor dedicat sistemului de management al energiei este disponibil pentru operatori și personalul tehnic: oferă o schemă a sistemului de alimentare, starea sistemului de alimentare, rezumatul alarmei și reglajele parametrilor sistemului de alimentare.

Tabloul de distribuție de 11 kV trebuie să fie împărțit în trei secțiuni, fiecare secțiune trebuie să fie amplasată în portul centralei, in centru respectiv la tribord, și conectată prin panoul de întrerupere. Este posibil să se opereze centrala electrică de la nici unul la toate secțiunile care sunt interconectate.

Funcțiile centralei electrice

Următoarele comenzi și funcții sunt furnizate la nivel local și sunt independente de funcționarea PMS:

– Pornirea / oprirea manuală a generatorului diesel de la panoul de control al motorului diesel;

Selectarea manuală a încărcăturii sau a încărcăturii active, încărcare manuală sau automată de la panoul sincron cu tablou de distribuție de 11 kV;

Sarcina automată de încărcare a sarcinii reactive;

Verificarea vitezei manuale de la controlul motorului diesel și de la panoul de sincronizare de la 11 kV;

Intensificarea tensiunii manuale a tensiunii generatorului de la panoul de sincronizare a tabloului de distribuție de 11 kV;

Deschiderea / închiderea manuală a întrerupătoarelor;

Sincronizare manuală / semiautomată de la panoul de sincronizare a tabloului de distribuție de 11 kV;

Funcția de încărcare / descărcare automată DG disponibilă în operații normale;

Semiautomate de sincronizare cu transfer automat de sarcină / descărcare.

5.2. Energia de urgenta

Nava de foraj este echipata cu un generator diesel de urgență (EDG) de 2.700 kW la 720 rpm și conduce un generator electric HHI, alimentând curentul de 690 V, 3 faze și 60 Hz AC, cu un generator STX – MAN – B&W Motor Model 7L27 / 38.

Camera EDG este situată pe extensia principală a punții principale a portului: un distribuitor este amplasat în fața camerei EDG. Pentru a ajuta la repornirea navei sau a opririi nefuncționale, alimentarea cu energie de urgență este furnizată la două MCC-uri de servicii vitale situate în fiecare dintre camerele cu două tablouri: pentru transferul de la sursa de urgență la puterea principală, sunt furnizate facilități de sincronizare și transfer rapid.

Un panou de generatoare trebuie să conțină toate comenzile, indicațiile și alarmele necesare pentru a permite funcționarea și monitorizarea corectă a unității de operare de urgență din această locație. Statutul operațional al generatorului de urgență trebuie, de asemenea, monitorizat la PMS /IAS. Această monitorizare include statutul motorului, puterea generatorului și celelalte semnale.

Sistemul de generare de urgență are trei moduri de funcționare, controlate de un comutator de selecție a modului în tabloul de bord de urgență:

Mod normal – în cazul în care generatorul este starea de așteptare automată, în cazul unei întreruperi a alimentării cu energie electrică;

Transfer de încărcare / Mod de testare;

Mod de alimentare de rezerva.

5.3. Sistemul de propulsie

Sistemul de propulsie al navei NORBE IX utilizează aceleași propulsoare ca și sistemele de poziționare dinamică (DP).

Motoarele de foraj sunt aranjate în trei propulsoare înainte și trei propulsoare în spate.

Rolul propulsoarelor sunt după cum urmează:

Propulsor pentru avans;

Propulsor pentru mentinerea directiei;

Propulsor tribord spre înainte;

Dispozitivul de împingere a porturilor anterioare;

Propulsorul tribord spre inapoi;

Propulsor de port la pupa;

Dispozitivul de propulsie pe axă.

Cele 7 propulsoare sunt modele Aquamaster UUC 455, fiecare capabil să dezvolte 81.2 tone metrice de tracțiune. Puterea nominală este de 4.500 kW de la un motor electric cu turație variabilă verticală.

Fiecare propulsor este acționat de un motor de curent alternativ Siemens de 4.500 kW, 4160 VAC, care acționează în 6 etape, cu 2 faze de înfășurare într-un motor de curent alternativ.

Propulsoarele înclinate moderat, cu fixare pe patru niveluri, au un diametru de 3,80 m și se rotesc cu o viteză maximă de 177 rpm.

Picioarele inferioare ale propulsoarelor sunt complet demontabile prin intermediul unor troliuri situate în mod intenționat și prin deschiderea unor capace de etanșare.

Fiecare propulsor constă din panoul de comandă Aquamaster, pachetul hidraulic, unitatea de lubrifiere, pompă de evacuare, rezervor de greutate, rezervor de expansiune și altele.

Figura 5.1. Diagrama monofilara a propulsiei electrice

5.4. Controlul pilotului de la distanță

Fiecare propulsor are capacitate de pornire la distanță din următoarele locuri:

– HMI (Prezentare generală a panoului de distribuție de 11 Kv Mimic și monitorizarea adecvată a monitorizării Thruster);

– Panoul MTC.

Starea Fly Start face parte din funcționalitatea drive-ului Siemens și va funcționa independent de secvența propulsorului Start Sequence de la distanță.

Dacă Fly Start durează prea mult când propulsorul este în mișcare liberă într-o direcție negativă, este întotdeauna posibilă pornirea manuală a HPU și a uleiului de lubrifianți din simulatorul auxiliar al propulsorului. Operatorul poate apoi să intervina pentru reducerea vitezei de rulare liberă de la MTC.

Există două moduri de pornire disponibile de la HMI:

DRIVE ON;

START.

DRIVE ON – poate fi inițiat de către operator și dând clic pe simbolul drive-ului fie pe panoul general, fie pe imitativul de monitorizare a propulsoarelor și selectând START.

Atunci când operatorul selectează DRIVE ON de la HMI, VCS va efectua următorii pași:

PASUL 1:

Dacă nici una din pompele de răcire SW nu funcționează, se emite o comandă pentru pompa de răcire SW 1. Dacă nu funcționează pentru telecomandă sau pentru pompa 1, se porneste o comandă de pornire a pompei de răcire SW 2. Odată ce VCS a pornit pompa, stația de pompare (dacă este disponibilă pentru controlul VCS) este selectată automat în VCS. Dacă pompa 2 nu pornește, secvența este suspendată și se va ridica o alarma VFD a propulsorului.

PASUL 2:

Odată ce etapa 1 este finalizată, se verifica starea pompelor FW. Dacă nici una dintre pompele de răcire FW nu funcționează, se comanda pornirea pompei de răcire FW. Dacă nu funcționează comanda automatizata sau pompa 1, se emite o comandă de pornire la pompa de răcire FW 2. Odată ce VCS a pornit o pompă, pompa de oprire (dacă este disponibilă pentru comanda VCS) este selectat automat VCS. Dacă pompa 2 nu pornește, secvența este suspendată și se va ridica un alarma VFD a propulsorului.

PASUL 3:

Odată ce pasul 2 va fi finalizat, VCS va emite comanda „Drive On” la VFD. VFD ar trebui să efectueze apoi verificările interne, să pornească propriul echipament auxiliar intern, apoi să preîncarce și să introducă propulsorul CB. Odată terminat, VFD va returna semnalul "Ready to Operate". Dacă acest lucru nu este primit în perioada de timp de pornire a sistemului de pornire, atunci secvența este suspendată, comanda "Drive on" este eliminată și un VFD al propulsorului nu reușește să pornească alarma.

Când secvența este suspendată și un VFD al propulsorului nu reușește să pornească alarma, VCS nu va mai întreprinde acțiuni.

START – poate fi inițiat de către operator prin apăsarea pe simbolul motorului fie pe panoul general de 11 kV, fie pe imitația adecvată a monitorizării propulsoarelor și pe selectarea START.

Atunci când operatorul emite o comandă „START” de la HMI, VCS va efectua următorii pași:

ETAPELE 1 – 3:

Dacă semnalul "Ready to Operate" nu este deja setat, VCS va efectua pașii 1 până la 3 așa cum este detaliat în secțiunea "Drive on" de mai sus.

ETAPA 4:

Odată ce semnalul " Ready to Operate " este primit, VCS va emite o comandă de pornire a pompei de ulei lubrifiant, dacă nu este deja în funcțiune. Dacă pompa nu pornește, secvența este suspendată și un propulsor nu reușește să pornească alarma va fi raiduri.

ETAPA 5:

Odată ce pasul 4 va fi finalizat, VCS va emite o comandă de pornire a tensiunii hidraulice a volanului dacă nu este deja în funcțiune. Dacă pachetul de alimentare nu pornește, secvența este suspendată și un propulsor nu reușește să pornească alarma va fi ridicat. Odată finalizată, presiunea uleiului lubrifiant și presiunea uleiului hidraulic ar trebui să devină sănătoase. Sistemul propulsorului ar trebui să returneze semnalul PM Start Up Allowed. Dacă acest lucru nu este primit în perioada de timp de pornire a propulsorului, atunci secvența în stare suspendată și un propulsor nu a reușit să pornească alarma va fi ridicată.

PASUL 6:

După primirea semnalului PM Start Up Allowed, VCS va emite o comandă de pornire la ventilatoarele de răcire ale motorului propulsoare dacă acestea nu sunt deja în funcțiune (toate cele 4 ar trebui să funcționeze). Dacă oricare dintre ventilatoare nu pornește, secvența este suspendată și un propulsor nu reușește să pornească alarma.

ETAPA 7:

Odată ce etapa 6 este finalizată, VCS va emite comanda de activare a invertorului la VFD.

PASUL 8:

Odată ce VFD primește comanda de activare a invertorului, se va aplica motorului și va răspunde la punctele de setare de la distanță. De asemenea, returnează un semnal de rulare a unității la VCS. Dacă aceasta nu este primită în perioada de timp de pornire a propulsorului, atunci secvența este suspendată, comanda Enable Inverter este îndepărtată și un propulsor nu reușește să pornească alarma.

De asemenea, sistemul Aquamaster ar fi trebuit să returneze un semnal pentru de control.

Propulsorul este disponibil pentru controlul la distanță când sunt setate următoarele semnale:

– Drive-ul rulează;

– Aquamaster este pregătit pentru control.

CAPITOLUL 6.

ELEMENTE DE CALCUL, MODELARE/SIMULARE A PROPULSIEI ELECTRICE

CAPITOLUL 7.

PROGRAMUL DE MENTENANȚĂ AL NAVEI NORBE IX

7.1. Programul de mentenanta „MAXIMO”

Utilizarea programului:

Programul este utilizat pentru crearea și gestionarea comenzilor de lucru pentru active și locații. O comandă de lucru specifică o anumită sarcină, iar materialele și serviciile sunt necesare pentru a îndeplini sarcina.

Figura 7.1 Programul de mentenanta Maximo

Mentenanta preventivă:

Utilizat pentru planuri periodice, planuri de întreținere preventivă și inspecții pentru active și conturile tehnice.

Cerere de cumparare:

Folosit pentru a crea cereri de cumpărare pentru articole, pentru consumabile sau pentru servicii.

Utilizarea inventarului:

Folosit pentru a crea înregistrări de utilizare a inventarului care urmăresc problema, transferul și returnarea elementelor de inventar în cadrul și între site-uri.

Inventarul:

Folosit pentru a stoca informații despre toate aspectele materialelor de inventar. Se poate monitoriza soldul depozitului pentru elementele de inventar și instrumente. Se pot urmări starea obiectelor și costul stocului de inventar și se pot reordona elementele când trebuie să fie reumplut stocul.

7.2. Controlul mentenantei preventive și corective

Această procedură definește procesul sistematic de control al întreținerii preventive și corective a echipamentelor și sistemelor care cuprind unitățile de foraj Odebrecht Oil & Gas pentru a se conforma cerințelor politicilor și liniilor directoare privind durabilitatea.

Aplicatii

Această procedură se aplică angajaților și tuturor celor care efectuează activități de întreținere pe unitățile operate de Odebrecht Oil & Gas – foraj.

Procedură

Sistemul de control al întreținerii sistemelor de foraj Odebrecht Oil & Gas este gestionat de un sistem de întreținere care urmărește să asigure:

Integritatea unităților și a activelor acestora;

Continuitatea operațiunilor;

Siguranța fizică și sănătatea personalului;

Protecția mediului;

Protecția bunurilor prezente pe unități;

Certificare de reglementare și clasă.

Evaluarea echipamentului

O procedură specifică stabilește clasificarea sistematică a criteriilor de clasificare a echipamentelor (MB-ENG-PR-006), în conformitate cu:

Stabilirea nivelului de importanță al fiecărui echipament dintr-o matrice standard care ia în considerare simultan eșecul funcțional și probabilitatea apariției (Criticitate și Risc);

Analiza parametrilor și riscurilor asociate aspectelor legate de eșecul funcțional, inclusiv:

• Impactul asupra siguranței;

• Impactul asupra mediului;

• Impactul operațional cu pierderi de venituri;

• Impacturi operaționale cu costuri de reparare;

• Frecvența defecțiunii.

Procesul de evaluare al criticității și numărul total de riscuri pentru fiecare echipament sunt deținute de echipe multidisciplinare, inclusiv profesioniști în domeniul întreținerii, operării și siguranței.

Definiția planurilor de întreținere

Planurile de întreținere pentru toate echipamentele și/sau sistemele vor fi create dacă este cerut de producător, prin lege, recomandări ale clienților sau datorită unei evaluări tehnice care identifică necesitatea.

Planurile trebuie să conțină următoarele informații:

• Frecvențe de intervenție;

• Liste de verificare care conțin instrucțiuni clare privind toate elementele care trebuie verificate și activitățile care trebuie efectuate pentru fiecare tip de intervenție a echipamentului;

• Departamentul responsabil.

De asemenea, trebuie să utilizeze următoarele informații ca referință:

• Standardele și cerințele legale aplicabile – Obținute prin procedura sistematică descrisă în MB-QHSE-PR-006 – Controlul cerințelor;

• Linii directoare de foraj ODEBRECHT OIL & GAS – Obtinute prin politicile, orientarile, obiectivele si obiectivele ODEBRECHT OIL & GAS;

• Manuale și Buletine ale Producătorilor – Obținute prin departamentul de depozitare care oferă toate manualele de echipament achiziționat;

• Cunoștințe despre fiabilitatea echipamentelor/sistemelor – Obținute prin standarde, cele mai bune practici de inginerie, expertiza specialiștilor experimentați în domeniu, studii și date privind performanța în timpul funcționării echipamentului;

Inspecțiile și auditurile legate de clasă, de pavilion, de zonele marine sau de inspecții/ audituri speciale trebuie să facă parte din planurile de întreținere.

Toate planurile de întreținere trebuie să aibă o evidență a sarcinilor efectuate pe baza instrucțiunilor de întreținere menționate în aceste planuri. Această înregistrare trebuie să includă toate lucrările efectuate, inclusiv reparațiile preconizate, observațiile și măsurătorile. Aceste informații vor fi disponibile în sistemul de gestionare a întreținerii, pentru scopuri de istorie și pot fi consultate de orice utilizator înregistrat în sistem.

Dacă există o reparație care nu este acoperită de domeniul de aplicare al unei întrețineri planificate, trebuie să fie deschisă o întreținere corectivă pentru înregistrare.

Dacă este identificată necesitatea revizuirii unui plan, pentru adăugarea, eliminarea sau schimbarea sarcinilor, cererea trebuie trimisă echipei Reliability Engineering, care va analiza cererea și va efectua, dacă este necesar, domeniul de aplicare.

Recomandările rezultate din inspecțiile și întreținerea preventivă, cum ar fi analiza uleiului, termografia, analiza vibrațiilor etc., trebuie tratate cu o comandă de lucru (WO) de întreținere corectivă. Acest document trebuie să conțină informațiile din inspecția respectivă sau din întreținerea generatoare în descrierea sa pentru a asigura trasabilitate.

Pentru a asigura disponibilitatea operațională și fiabilitatea echipamentului, pe lângă planurile de întreținere trebuie respectate recomandările din manualul producătorului privind operarea, punerea în funcțiune și punerea în funcțiune a echipamentului ori de câte ori este cazul.

Rutinele de întreținere

Mentenanta va fi controlată de orele de funcționare, calendarul sau evenimentele.

Vor fi folosite următoarele rutine de mentenanta:

Planurile de întreținere controlate în funcție de orele de funcționare a echipamentelor – Comenzile de lucru din planuri bazate pe orele de funcționare sunt generate automat de sistemul de gestionare a întreținerii;

Planurile de întreținere programate pe calendar (zile) – comenzile de lucru din planurile bazate pe calendar sunt generate automat de sistemul de management al întreținerii;

Planurile de întreținere declanșate de evenimente, cum ar fi: mișcări de platforme, inspecții după operațiunile de lansare a șirului (după operațiuni de deratizare) etc.

Sistemul de management al întreținerii la bord trebuie să gestioneze și să înregistreze întreaga întreținere pe baza criteriilor de mai sus.

Se vor efectua inspecții preventive și întreținerea echipamentului și / sau a sistemelor, astfel încât persoana responsabilă de echipament să execute aceste activități în cadrul programului generat automat de sistemul de management al întreținerii. Dacă persoana responsabilă a zonei nu este în măsură să efectueze activitatea, adică pentru intervenție este necesar un profesionist calificat în mod special, trebuie să se solicite înscrierea acestui profesionist pentru a executa comanda de lucru.

După punerea în aplicare a intervențiilor, informațiile trebuie actualizate în sistemul de gestionare a întreținerii, care va gestiona emiterea următoarei lucrări de întreținere.

În caz de eșec, ar trebui să se efectueze intervenții corective atunci când se analizează cele mai bune acțiuni pentru readucerea în exploatare a echipamentului, care minimizează impactul asupra integrității, funcționării, sănătății personalului și mediului. Aceste intervenții ar trebui, de asemenea, înregistrate ca ordine de lucru corectivă în sistemul de management al întreținerii.

Întreținerea preventivă care este depășită în ceea ce privește echipamentele și / sau sistemele critice trebuie să fie justificată de coordonatorul de întreținere al unității explicând în mod clar în sistemul de management al întreținerii motivul întârzierii (punctul de reținere) și planul de acțiune pentru efectuarea întreținerii.

Gestionarea și controlul elementelor critice de siguranță operațională

Pentru echipamentele și/sau sistemele operaționale de siguranță critice care sunt în condiții degradate, defecțiuni prezente sau care nu pot fi reparate imediat, acestea trebuie tratate conform metodei descrise în procedura MB-QHSE-PR-015 – Gestionarea schimbării.

Gestionarea schimbării

Dacă există o necesitate de a schimba o caracteristică caracteristică a unui echipament care o face să opereze în afara specificațiilor de proiectare, această schimbare trebuie să aibă loc conform metodei descrise în procedura MB-QHSE-PR-015 – Gestionarea schimbării.

Controlul înregistrărilor

Toate intervențiile echipamentelor sau sistemelor trebuie înregistrate corespunzător în sistemul de gestionare a întreținerii într-un mod care să permită accesul facil la informațiile istorice.

Asigurarea calității

Toate serviciile de întreținere efectuate pe unitățile Odebrecht Oil & Gas BU-Drilling trebuie efectuate de către profesioniști calificați, certificați de instituții recunoscute, în conformitate cu cerințele normative pentru fiecare tip de activitate.

Acești profesioniști trebuie să emită rapoarte de inspecție care să asigure calitatea serviciilor prestate în îndeplinirea următoarelor condiții:

• Norme aplicabile activității;

• cerințele legale aplicabile;

• solicitări de clienți;

• Standarde și proceduri ale forajului Odebrecht Oil & Gas.

Materiale critice

Acestea sunt definite ca părți necesare pentru menținerea sau restabilirea, în caz de oprire, a funcționalității operaționale a echipamentelor critice definite în documentul MB-ENG-PR-006 Criticitatea echipamentelor.

IMPORTANT:

• Nu toate materialele utilizate în echipamente critice sunt în mod necesar clasificate ca materiale critice și nu toate materialele clasificate ca fiind critice trebuie să fie disponibile în inventarul vasului.

• Este important ca conceptul de monitorizare a pieselor critice să fie pus în aplicare pe fiecare navă. Determinarea a ceea ce sunt critice este critică rămasă pentru fiecare navă și se bazează pe o evaluare detaliată și în conformitate cu bugetul unității. Cantitățile minime și maxime ar trebui definite conform recomandărilor de asistență tehnică.

• Piesele critice sunt adesea disponibile pentru unitățile surioare care lucrează în aceeași regiune sau pot fi disponibile de la vânzător. Este acceptabil împărțirea pieselor de schimb atât timp cât inventarul este controlat și verificat în mod curent. Ar trebui luată în considerare lista pieselor de schimb ale flotei.

Inventarierea și înlocuirea pieselor critice

Nivelele minime și maxime ale stocurilor de piese critice pot fi ajustate pentru navă în conformitate cu o evaluare a unei unități individuale și înlocuirea acestora se face în același mod ca și pentru piese de schimb normale.

Gestionarea componentelor critice ale flotei

• Echipa din zona activelor va utiliza valorile din planul de afaceri pentru a monta un inventar al părților critice ale flotei, luând în considerare stocurile existente ale unităților atunci când stabilesc cantitățile minime și maxime.

• În urma planului de afaceri, echipa din domeniul activelor va crea AFE-urile de la baza și va defini care vas va achiziționa piesa critică.

• Echipa zonei de active va defini articolele care urmează să fie cumpărate în cadrul proiectului critic de piese de schimb al flotei.

• Nava aleasă de bază va emite ordinul de lucru, cererea de materiale și codul SFI al părții de rezervă a flotei. (196,090).

• Contul financiar (UA) OPER233000 Costurile AFE aprobate de non-Capex ar trebui să fie utilizate pentru achiziționare (rechizire).

• La primire, materialul va fi retras din contul comenzii de lucru și nu va fi vizibil în inventarul navei. Contul financiar (UA) OPER214266 – Flota OPEX-Critical alocare de rezervă ar trebui să fie utilizate atunci când materialul este mutat fără a intra în cheltuielile de platformă. Acest cont financiar nu ar trebui să fie utilizat pentru achiziții.

• Nava poate să mențină materialul la bord sau în locația pentru părțile critice ale flotei, dar trebuie să fie eliberat un manifest pentru actualizarea inventarului (echipa de asistență tehnică) unde materialul va fi vizibil în inventarul de piese de schimb al Flota sub numele de navă ca și cum ar fi fost inventarul de rezervă în sine și locul de raft al rezervă.

• În ciuda capacității de a vizualiza inventarul de rezervă al flotei utilizând funcțiile modulului de inventar al sistemului de management al întreținerii, un raport cu toate piesele critice de rezervă ale flotei va fi transmis în mod regulat tuturor navelor.

Responsabilitatea managerului de unitate

• Asigurarea implementării acestei proceduri, prin furnizarea de resurse financiare, materiale și umane.

Responsabilitățile managementului onshore, comandantul/OIM, coordonatorul de foraj și coordonatorul de întreținere

• Trebuie să acționeze ca facilitatori în implementarea acestei proceduri prin efectuarea unei întrețineri programate așa cum este definită în planurile fiecărui echipament;

• Coordonatorul de întreținere este la bordul navei pentru a asigura conformitatea cu planurile de întreținere, precum și calitatea înregistrărilor muncii efectuate de echipajele de întreținere a unității.

Responsabilitățile echipamentelor (supraveghetorul submarin, supraveghetorul mecanic, mecanicul-șef, supraveghetorul electric și supraveghetorul electronicii, comandantul / OIM, responsabilul-șef și supraveghetorul forajului) ar trebui:

• Să efectueze întreținerea și lubrifierea echipamentelor aflate sub responsabilitatea lor, în conformitate cu procedurile specifice;

• Sa solicite ca echipa de întreținere să efectueze activități de întreținere, dacă este necesar;

• Sa asiste în pregătirea și aprobarea planificării intervențiilor programate în zonele lor;

• Sa se asigure, împreună cu echipa de Inginerie fiabilă, implementarea metodei descrise în această procedură;

• Sa garanteze faptului că toate controalele operaționale ale proceselor / activităților lor asociate cu aspecte semnificative de mediu și / sau pericole sunt supuse inspecției pentru verificarea eficacității și eficacității măsurilor preventive;

• Sa se asigure că toate echipamentele solicitate pentru intervenție de către echipa de inginerie și întreținere sunt disponibile înainte de termenul limită, în conformitate cu planurile acestui echipament;

• Sa actualizeze sistemul de management al întreținerii cu înregistrările generate în timpul intervențiilor.

Responsabilitățile zonei QHSE

• Contribuie la elaborarea planurilor de întreținere prin intermediul informațiilor conținute în APRI conform procedurii MB-QHSE-PR-003 – Analiza preliminară a riscurilor și a impactului;

• Asigurarea cerințelor legate de QHSE care se aplică la pregătirea planurilor de întreținere și inspecție pe baza procedurii MB-QHSE-PR-006 – Controlul cerințelor;

• Solicitarea ca toate serviciile de întreținere să fie efectuate în conformitate cu cerințele QHSE.

Responsabilitatea departamentului de depozitare

• Controleaza inventarul pieselor de schimb pentru echipamentele de mare criticitate descrise în planurile de inspecție și întreținere.

Responsabilitățile zonei de întreținere

• Implementarea întreținerii și lubrifianților solicitate de persoanele responsabile pentru zone în conformitate cu procedurile specifice;

• Implementarea întreținerea care depinde de specialiști calificați;

• Solicitați actualizarea planurilor de întreținere ori de câte ori această necesitate este identificată;

Responsabilitățile zonei activelor

• Elaborarea și revizuirea planurilor de întreținere descrise prin această procedură;

• Actualizarea sistemului de management al întreținerii cu înregistrările generate în timpul intervențiilor;

• Controlul și gestionarea modificărilor aduse echipamentului.

7.3. Mentenanta predictiva a transformatoarelor de H.V.

Figura 7.1

Inspecția vizuală generala, externa

– Se asigura că plăcuța de identificare a transformatorului și semnele de avertizare sunt în conformitate cu cerințele NR-10 și diagrama unică.

– Se verifica dacă există prafuri excesive pe suprafața capacului, curățați-l cu o cârpă uscată, dacă este necesar. Nu utilizați solvenți sau orice fel de lichid.

– Se verifica orice semn de condiții anormale cum ar fi zgomotul datorat vibrațiilor, temperatura ambiantă ridicată, ventilația restricționată și urme de rugina.

– Se asigura că legătura de împământare este bine terminată și că nu este corodată.

– Se verifica dacă șuruburile lipsă sau lipsă pe fiecare placă de acoperire a transformatorului.

– Se verifica funcționarea detectoarelor de scurgere a apei și a detectoarelor de temperatură, dacă există.

– Se verifica condițiile generale ale ventilatoarelor interne de răcire / motoarelor suflantei, dacă există.

– Se utilizeaza un vid industrial pentru a curăța camera (dacă este necesar). Nu este recomandată utilizarea unei linii de înaltă presiune pentru a arunca praful departe.

– Se efectueaza un sondaj în infraroșu, dacă sunt instalate inspecții de ferestre.

Inspecția vizuală internă

– Se efectueaza un test de continuitate asupra cablurilor de legare la pământ. Rezistența la pământ trebuie să fie sub 0,5 OHM.

– Se verifica conexiunile libere, inclusiv secțiunea magistralei, suporturile, dispozitivele de separare și izolatoarele.

– Se verifica dacă există urme de descărcări electrice și scântei

– Se urmareste capetele cablului să caute umiditate și semne de coroziune

– Se inspecteaza pentru semne de scurtcircuite, supraîncălzire, blistere de izolație și culoare anormală a bobinelor.

– Se verifica conexiunile circuitelor auxiliare (dacă există):

Panoul de pornire a suflantelor

monitorizarea temperaturii PT100;

încălzirea împotriva condensării;

senzori de curgere;

Detectoare de scurgere.

CONCLUZII FINALE

Reducerea spațiului ocupat de instalația de propulsie la bordul navei prin mutarea motoarelor electrice de puteri mari de pe navă într-un modul amplasat sub navă, simplificarea formelor pupa ale navei, instalarea ușoară fac ca acest sistemele de propulsie tip POD și AZIPOD să fie utilizate în prezent cu succes la navele de pasageri, tancuri, spărgătoare de gheață, etc.

Absența liniilor de arbori lungi, a cârmelor și a mașinilor de cârma, duc la creșterea volumului util destinat mărfii. Acest sistem de propulsie este potrivit pentru o varietate largă de forme pupa ale corpului navei, ușurând proiectarea extremității pupa a corpului navei și a compartimentului de mașini.

Avantajele prezentate, la care se adauga sporirea capacității manevrare a navei, explica atracția acestor sisteme de propulsie navale în ciuda costurilor inițiale ridicate. Este de așteptat ca prin creșterea productivității muncii și prin sporirea experienței în domeniu proiectării, construcției și montajului, în viitor, prețul sistemelor de propulsie tip POD și AZIPOD să scadă și mai mult ca sigur ele vor marca o etapă importantă în istoria construcțiilor navale din întreaga lume.

BIBLIOGRAFIE

Carți

Alte surse: