background image

     

Logistyka 6/2013 

 

 

200 

Logistyka - nauka 

 

Jerzy Herdzik

1

 

 

 

 
 
 

 
Wstęp 

    

 

Zmiana  obciążenia  prądnicy  zespołu  prądo-

twórczego  wymaga  odpowiedniej  reakcji  regulatora 
prędkości  obrotowej  silnika  w  celu  utrzymania  stałej 
prędkości  obrotowej  warunkującej  stałą  częstotliwość 
wytwarzanego  prądu  przemiennego.  Wiąże  się  to  ze 
zmianą mocy silnika, a bezpośrednio ze zmianą dawki 
paliwa  (nastawy  listwy  paliwowej).  Stany  przejściowe 
związane z procesem regulacji powodują, tym większe 
zmiany  im  większa  jest  dynamika  zmiany  obciążenia. 
Jakość  wytwarzanej  energii  elektrycznej  ma  istotny 
wpływ  na  bezpieczeństwo  i  pewność  zasilania.  Może 
być  bezpośrednio  przyczyną  zaniku  napięcia  w  sieci 
okrętowej 

 

Dynamika zmian obciążenia silników 
zespołów prądotwórczych 

 

Podstawowymi  reżimami  dynamicznych  zmian 

obciążenia silnika podlegającym pomiarom są: 

•  zrzut obciążenia ze 100% na bieg jałowy; 
•  wzrost  obciążenia  z  biegu  jałowego  na  obcią-

żenie nominalne 100%, zgodnie z maksymalną 
dynamiką określoną przez producenta silnika. 

Zrzut  obciążenia  ma  istotne  znaczenie,  bowiem 

w  przypadku  wyrzucenia  prądnicy  z  sieci,  najczęstszą 
przyczyna  jest  jej  przeciążenie.  Przykład  odpowiedzi 
turbiny  gazowej  zespołu  prądotwórczego  o  mocy  no-
minalnej 25MW na spadek obciążenia ze 100% na 0% 
przedstawiono na rys.1. Zmiana częstotliwości w stanie 
przejściowym  osiągnęła  wartość  7,7%, natomiast  stała 
zmiana częstotliwości ok. 4,4% (wzrost wartości). Dla 
częstotliwości  50Hz  oznacza  to  przejście  na  częstotli-
wość  52,2Hz.  Czas  stanu  przejściowego  ok.  11s. 
Zmiany  tych  parametrów  są  podobne  dla  zespołów 
prądotwórczych  napędzanych  silnikami  wysokopręż-
nymi. 

 

                                                           

1

 Dr inż. Jerzy Herdzik prof. nadzw. AM, Akademia Morska w Gdyni 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
Istotny  wpływ  na  zmianę  tych  parametrów  ma 

moment bezwładności w ruchu obrotowym elementów 
silnika  i  prądnicy  oraz  rodzaj  i  nastawy  regulatora 
prędkości  obrotowej.  Zrzut  obciążenia  o  wartość 
mniejszą  od  rozważanej  (100%)  powoduje  w  przybli-
żeniu  proporcjonalnie  mniejszą  zmianę  rozważanych 
parametrów. 

 

 

 
 
 

 
Wzrost  obciążenia,  który  nie  spowoduje  zmianę 

parametrów  wytwarzanego  prądu  przez  prądnice  po-
wyżej  wartości  dopuszczalnych  dla  silników  firmy 
MAN B&W przedstawiono na rys.2. 

  

 
 
 

 

 
Z przedstawionego rysunku wynika, że skokowy 

wzrost  obciążenia  nie  powinien  przekraczać  18-33%  

Parametry silników zespołów prądotwórczych przy                      

dynamicznych zmianach obciążenia 

Rys.  1.  Przykład  odpowiedzi  turbiny  gazowej  zespołu 
prądotwórczego na spadek obciążenia ze 100% na 0 %.
  
Źródło: http://www.woodward.com/power/default.cfm 
 

Rys.  2.  Dopuszczalny  skokowy  wzrost  obciążenia  silni-
ka wysokoprężnego pracującego w zespole prądotwór-
czym nie powodujący wyłączenia prądnicy z sieci. 
 
Źródło: MAN B&W 2006. 
 

background image

Logistyka - nauka 

Logistyka 6/2013 

 

 

 

 

 

 

 

201 

w  zależności  od  aktualnego  obciążenia  silnika.  Dla 
porównania  na  rys.3  przedstawiono  przykład  zmian 
prędkości  obrotowej  silnika  wysokoprężnego  przy 
skokowym  oraz  rozłożonym  w  czasie  15s  wzroście 
obciążenia o 100%. 
 

 

 
 
 
 
 

 

Zmiana  skokowa  powoduje  zmniejszenie  pręd-

kości obrotowej silnika o ok. 10%, natomiast rozłożona 
w czasie o ok. 3%. Oznacza to, że spowolnienie wzro-
stu  obciążenia  może  być  skutecznym  sposobem  na 
zabezpieczenie  prądnicy  przed  jej  wypadnięciem 
z okrętowej sieci elektroenergetycznej. 

System  zabezpieczeń  silnika  może  skutkować 

jego 

zablokowaniem 

(awaryjnym 

wyłączeniem) 

w przypadku: 

•  przekroczenia  110%  prędkości  znamionowej 

(wyłącznik prędkości nadmiarowej); 

•  zadziałaniem  pozostałych  blokad  silnika  np. 

spowodowanych  spadkiem  ciśnienia  oleju 
smarowego. 

Po 

wymuszeniu 

skokowym 

obciążenia 

przekraczającym 

wyznaczony 

próg, 

następuje 

wyłączenie 

odbiorów 

mniej 

ważnych. 

Jeśli 

wymuszenie  zagraża  zanikiem  napięcia  konieczna  jest 
redukcja  wzrostu  obciążenia  w  czasie  do  poziomu 
umożliwiającego 

utrzymanie 

napięcia 

sieci. 

W układach  automatyki  w  systemach  dynamicznego 
pozycjonowania  statków  zaimplementowano  system 
szybkiego  ograniczenia  obciążenia  (ang.  FLR)  oraz 
jego  odmiany  jak  system  szybkiego  ograniczenia 
obciążenia bazujący na zdarzeniach (ang. EB-FLR). 

Czas,  w  którym  następuje  zmiana  prędkości  obro-

towej silnika wysokoprężnego o około 10% po skoko-
wym  wzroście  obciążenia  przekraczającym  łącznie 

jego  obciążenie  nominalne,  zależy  od  bezwładności 
układu  silnik-prądnica.  W  typowych  okrętowych  ze-
społach  prądotwórczych  wynosi  ok.  0,7÷2,0  sekund. 
Dla zespołów prądotwórczych tego samego producenta 
i tego samego typu można założyć, że czasy te są bar-
dzo  zbliżone  do  siebie.  Czas  reakcji  systemów  szyb-
kiego ograniczenia obciążenia (FLR) (poprawnie dzia-
łających)  jest  na  poziomie  0,1÷0,2  sekundy,  pozwala 
na  podjęcie  działań  przez  te  systemy.  Natomiast    w 
dalszym ciągu nie zmniejsza ryzyka zaniku napięcia do 
zera,  bowiem  okres  czasu  konieczny  na  rozruch, 
wzbudzenie  prądnicy,  jej  synchronizację  z  siecią  jest 
na  poziomie  30÷40  sekund.  Pozostaje  jeszcze  okres 
czas konieczny do stopniowego wzrostu obciążenia tej 
prądnicy  od  zera  do  obciążenia  zbliżonego  do  nomi-
nalnego.  Brakuje  systemów  zabezpieczających  okrę-
towe  systemy  elektroenergetyczne  w  stanach  przej-
ściowych  w możliwość  zasilania  dodatkową  mocą  w 
czasie około 1 minuty, aby zespoły będące w gotowo-
ści (stand-by) mogły podjąć pracę. 

W  tab.  1  przedstawiono  maksymalne  dopusz-

czalne obciążenia jednego zespołu prądotwórczego nie 
powodujące zaniku napięcia w okrętowej sieci elektro-
energetycznej w zależności od liczby zespołów prądo-
twórczych  pracujących  na  wspólną  sieć  w  przypadku 
wyrzucenia z sieci jednego nich (założenie moc nomi-
nalna zespołów prądotwórczych jest taka sama). 
 

Tabela 1. Maksymalne dopuszczalne obciążenie jednego 
zespołu 

prądotwórczego 

nie 

powodujące 

zaniku            

napięcia w sieci w wyniku wyrzucenia jednego z nich 

Liczba 

zespołów 

pracują-

cych w sieci 

Optymalne 
dopuszcza-
lne obcią-
żenie jed-
nego ZP 

Obciążenie 
pozostałych 
ZP po wy-
padnięciu 
jednego z 
sieci 

Skokowy 
wzrost ob-
ciążenia 
jednego ZP 

0,55 

1,10 

0,55 

0,733 

1,10 

0,367 

0,8÷0,825 

1,07÷1,10 

0,27÷0,275 

0,8÷0,88 

1÷1,10 

0,2÷0,12 

0,8÷0,917 

0,976÷1,10 

0,176÷0,183 

0,8÷0,943 

0,933÷1,10 

0,133÷0,157 

0,8÷0,962 

0,914÷1,10 

0,114÷0,138 

Źródło: opracowanie własne 

 

Z zestawienia wynika, że im większa jest licz-

ba  pracujących  zespołów  prądotwórczych,  tym  mniej-
sze  jest  ryzyko  zaniku  napięcia  w  sieci  okrętowej        
w wyniku wyrzucenia jednego nich z sieci. Efekt „do-
mina” wystąpi w przypadku pracy równoległej prądnic, 

Rys.  3.  Przykład  zmian  prędkości  silnika  wysokopręż-
nego  przy  zmianie  obciążenia  od  0  do  100%:  linia  cią-
gła  zmiana  skokowa,  linia  przerywana  wzrost  obciąże-
nia w ciągu 15 s. 
Źródło:  Radan  D.,  i  inni  „Reducing  Power  Load  …”,  Marine 
Technology vol. 45 No.3 July 2008 str. 162-174. 
 

background image

     

Logistyka 6/2013 

 

 

202 

Logistyka - nauka 

kiedy po przejęciu obciążenia, obciążenie przynajmniej 
jednej z prądnic przekroczy 110% mocy  znamionowej 
i proces zakończy się całkowitym zanikiem napięcia w 
sieci elektroenergetycznej. 
 

Dopuszczalne zmiany parametrów ener-
gii elektrycznej w okrętowej sieci elektro-
energetycznej 

 

Zmiany  parametrów  silnika  napędzającego 

prądnicę  powodują  zmiany  parametrów  energii  elek-
trycznej  w  sieci  elektroenergetycznej.  Sieć  ta  jest  po-
datna na zmiany obciążenia, m.in. dlatego że ogranicza 
się zapas dostępnej mocy  (i liczbę pracujących zespo-
łów  prądotwórczych)  z  powodu  konieczności  pracy 
silnika  na  obciążeniach  zapewniających  minimalne 
jednostkowe zużycie paliwa, co przekłada się na ogra-
niczenie sumarycznego zużycia paliwa (podstawowego 
składnika kosztów eksploatacji). 

Poprawna  praca  odbiorników  energii  elektrycz-

nej  wymaga  w  miarę  możliwości  stabilnych  parame-
trów  zasilania.  Głównymi  parametrami  są  graniczne 
wartości odchylenia od wartości znamionowej napięcia 
i częstotliwości (Tabela 2). 

 

Tabela  2.  Graniczne  wartości  odchyleń  napięcia               

częstotliwości 

od 

wartości 

znamionowych               

w elektroenergetycznej sieci okrętowej – ze względu 
na poprawną pracę odbiorników 

 

Parametr 

Odchylenie od wartości znamionowej 

długotrwałe 

krótkotrwałe 

wartość [%] 

wartość [%] 

czas [s] 

napięcie 

+6 

-10 

±20 

1,5 

częstotli-

wość 

±5 

±10 

 
Źródło: PRS [6] 

 
W  niektórych  przypadkach  niewielkie  odchyle-

nia  mogą  uniemożliwiać  poprawną  pracę  urządzeń.       
W  naświetlaczach,  w  których  zamontowano  żarówki 
ksenonowe, załączano je bezproblemowo przy napięciu 
230V, po przejściu na zasilanie z napięciem 220V było 
już  to  niemożliwe  (różnica  napięć  ok.  4,3%).  Więk-
szość urządzeń mających własne zasilacze przetwarza-
jące napięcie zasilania, jest niewrażliwa na taką zmianę 
napięcia.  

Zmiana  częstotliwości  powoduje  istotną  zmianę 

warunków zasilania silników trójfazowych. Proporcjo-
nalnie  do  zmiany  częstotliwości  zmienia  się  ich  zna-
mionowa  prędkość  obrotowa.  Skutkuje  to  poważnymi 

zmianami  parametrów  urządzeń,  które  są  nimi  napę-
dzane [2,7].  

Dla 

prądu 

przemiennego 

stosowanego 

w okrętowych  sieciach  elektroenergetycznych  (trójfa-
zowy, sinusoidalny) mogą wystąpić istotne odkształce-
nia  od  wzorca.  Szczególnie  istotne  jest  to  w  okręto-
wych  systemach  elektroenergetycznych  z  układami 
przekształtnikowymi.  Jest  to  spotykane  na  statkach 
z układem napędowym z przekładnią elektryczną zwa-
nych  diesel-electric  (D-E)  lub  gas-electric  (G-E) 
w zależności  od  typu  silnika  napędzającego  prądnicę. 
Wystąpią  one  w  tych  systemach,  w  których  następuje 
przetwarzanie  energii  elektrycznej  prądu  stałego  na 
przemienny.  Jakość  energii  elektrycznej  po  przetwo-
rzeniu  może  znacząco  odbiegać  od  znanych  wzorców 
i stanowić  poważne  problemy  dla  poprawnej  pracy 
odbiorników [3,4,5]. Przykład hipotetycznego przebie-
gu  napięcia  po  przetworzeniu  energii  z  prądu  stałego 
przedstawiono na rys. 2. 
 

 

 
 
 
 

 
W okrętowych systemach elektroenergetycznych 

z  układami  przekształtnikowymi  określenie  istotnych 
wskaźników  jakości  energii  elektrycznej  stanowiło 
ważne  wyzwanie  dla  bezpieczeństwa  ich  eksploatacji 
[6]. Barierą poprawy jakości przetworzonej energii jest 
wysoka  cena  stosowanych elementów  przekształtniko-
wych  dużej  mocy,  w  systemach  okrętowych  jest  to 
rzędu 10-100 MW.  Wybrane wskaźniki, które uzyska-
ły  akceptację  towarzystw  klasyfikacyjnych  statków        
(w tym PRS) [6], przedstawiono w Tabeli 3.  

 

 

Tabela  3.  Wybrane  wskaźniki  jakości  energii              
elektrycznej  w  elektroenergetycznej  sieci  okrętowej         
i ich miary ilościowe 

 

współczynnik 

graniczna 

wartość 

1. 

współczynnik zniekształceń napię-
cia 

10% 

2. 

wsp. odchylenia wartości chwilowej 

30% 

Rys. 2. Przykład zmian napięcia w okrętowej sieci elek-
troenergetycznej  z  układami  przekształtnikowymi  w 
stosunku do sinusoidalnego napięcia wzorcowego. 
Źródło: opracowanie własne . 

 

background image

Logistyka - nauka 

Logistyka 6/2013 

 

 

 

 

 

 

 

203 

Tabela  3.  Wybrane  wskaźniki  jakości  energii              
elektrycznej  w  elektroenergetycznej  sieci  okrętowej         
i ich miary ilościowe 

 

współczynnik 

graniczna 

wartość 

napięcia od pierwszej harmonicznej  

3. 

współczynnik dynamicznego od-
chylenia napięcia 

±20% w 

czasie 1,5s 

4. 

współczynnik dynamicznego od-
chylenia częstotliwości 

±10% w 

czasie 5s 

5. 

współczynnik statycznego rozdziału 
obciążenia czynnego  

15% 

6. 

współczynnik statycznego rozdziału 
obciążenia biernego 

10% 

Źródło: PRS [1,6] 

 

Nieproporcjonalny  rozdział  mocy  pomiędzy 

prądnice powoduje, że pracują one z różnymi sprawno-
ściami.  Poważnym  zagrożeniem  jest  praca  prądnic 
z nieproporcjonalnym rozdziałem statycznego obciąże-
nia  biernego,  bowiem  prowadzi  do  wielu  niekorzyst-
nych zjawisk. Jednym z nich jest wzrost sumarycznego 
zużycia  paliwa.  Szacuje  się,  że  może  on  być  rzędu       
1-5% [6]. 
 
 

Skutki dla silnika zespołu prądotwórcze-
go pracującego w stanach gotowości do 
ruchu i dynamicznych zmian obciążenia 

 

Zgodnie  w  wymaganiami  towarzystw  klasyfika-

cyjnych  statek  musi  posiadać  nadmiarowy  zespół  prą-
dotwórczy.    Chcąc  ograniczać  koszty  eksploatacyjne 
na  elektroenergetyczną  sieć  okrętową  pracuje  w  miarę 
możliwości  jak  najmniejsza  liczba  zespołów  prądo-
twórczych, co pozwala zmniejszyć sumaryczne zużycie 
paliwa,  ale  ogranicza  dostępny  zapas  mocy  z  pracują-
cych prądnic. Pozostałe zespoły pozostają w gotowości 
do pracy. Silniki są w tym czasie grzane przy pomocy 
systemu  wody  chłodzącej,  który  w  tym  stanie  pełni 
funkcję  systemu  grzania.  Okresowo  silnik  jest  prze-
smarowywany  poprzez  czasowe  uruchomienie  instala-
cji  oleju  smarowego  obiegowego.  Dzięki  temu  skraca 
się czas konieczny na cały proces włączenia i obciąże-
nia  prądnicy.  Mimo  wszystko  nie  zabezpiecza  to  za-
dowalająco okrętowej sieci elektroenergetycznej przed 
groźbą  zaniku  napięcia  w  sieci.  Proces  włączenia          
i  obciążenia  prądnicy  wymaga  minimum  około  30  se-
kund.    Okres  czasu  utrzymania  pracy  przeciążonych 
mocą  prądnic jest  ograniczony.  Im  większe  przeciąże-
nie  tym  krótszy  czas.  Prądnica  winna  pracować  mini-
mum  15  minut  przy  obciążeniu  110%  mocy  znamio-
nowej  [6].    Większe  przeciążenie  drastycznie  skraca 

ten czas. Szacuje się, że maksymalne obciążenie, które 
wytrzyma  prądnica  w czasie  30-40  sekund (konieczny 
czas  na  uruchomienie  prądnicy  będącej  w  gotowości) 
wynosi około 120-130%, w zależności od typu prądni-
cy i nastaw jej zabezpieczeń. Głównym powodem wy-
łączenia  jej  z sieci  jest  również  przeciążenie  silnika 
napędzającego  prądnicę,  które  skutkuje  obniżeniem 
jego  prędkości  obrotowej, a  konsekwencji  obniżeniem 
częstotliwości  wytwarzanego  prądu.  Utrzymanie  czę-
stotliwości  staje  się  niemożliwe  i  systemy  zabezpie-
czeń  wyrzucają  ją  z sieci.  Utrzymanie  napięcia  na 
prądnicy i w sieci elektroenergetycznej jest możliwe w 
szerszym  zakresie  prędkości  obrotowych,  z  tego  po-
wodu  prądnice  prądu  stałego  mogą  być  nieco  dłużej 
utrzymywane na przeciążeniach. 

Silnik 

zespołu 

prądotwórczego 

będący 

w gotowości  do  rozruchu  i  obciążenia,  jest  powszech-
nie  wysokoprężnym,  średnioobrotowym  silnikiem 
czterosuwowym  turbodoładowanym  z  pompami  pod-
wieszonymi  napędzanymi  od  wału  korbowego  tego 
silnika.  Jego  uruchomienie  powoduje  podjęcie  pracy 
przez  systemy  obsługujące  ten  silnik.  Mimo  systemu 
grzewczego temperatury oleju smarowego i wody cho-
dzącej  są  niższe  podczas  rozruchu  od  znamionowych. 
Natężenia  przepływu  i  ciśnienia  w  systemie  zmieniają 
się dynamicznie (m.in. systemy mimo napełnienia mu-
szą  się  odpowietrzyć)  i  potrzeba  kilku  minut,  aby  się 
ustabilizowały. Obciążenie silnika w kilka, kilkanaście 
sekund  do  obciążenia  zbliżonego  do  znamionowego, 
powoduje  duże  gradienty  temperatur  na  elementach 
podlegających  smarowaniu  i  chłodzeniu  oraz  szybką 
zmianę parametrów w systemie. Szczególnie wrażliwa 
na duże wzrosty i spadki obciążeń jest turbosprężarka, 
która  z  silnikiem  połączona  jest  „termodynamicznie” 
i reaguje zawsze z opóźnieniem. Największe, negatyw-
ne  skutki  rozruchu  i  dynamicznych  zmian  obciążenia, 
pojawiają  się  na  łożyskach  głównych  i  ramowych. 
Dochodzi do działania w łożyskach sił i obciążeń prze-
kraczających  obciążenia  nominalne  przy  nieustabili-
zowanych warunkach przepływu, ciśnienia oleju i jego 
temperatury  (lepkości),  pogorszonych  warunków  sma-
rowania  i  w  konsekwencji  przyspieszonego  zużycia 
łożysk.  Jest  to  poważny  problem  na  statkach 
z przekładnią  elektryczną,  na  których  znajduje  się  kil-
ka-kilkanaście  dużych  (głównych)  zespołów  prądo-
twórczych.  Znane  są  przypadki,  że  konieczna  była 
wymiana  łożysk  (głównie głównych)  silników  po cza-
sie pracy rzędu kilkunastu-kilkudziesięciu godzin tych, 
które  były  przez  długie  okresy  czasu  w  gotowości 
i uruchamiane  były  tylko  na  kilka-kilkanaście  minut. 
Wystarczało to na zabezpieczenie okrętowej sieci elek-

background image

     

Logistyka 6/2013 

 

 

204 

Logistyka - nauka 

troenergetycznej  przed  groźbą  zaniku  napięcia,  ale 
przynosiło nieoczekiwane koszty. 

Jednym ze sposobów na zmniejszenie ww. skut-

ków jest ciągła rotacja zespołów prądotwórczych pozo-
stających w gorącej rezerwie. Dzięki temu skutki krót-
kotrwałej  pracy,  a  szczególnie  dynamicznych  zmian 
obciążenia rozkładają się na wszystkie silniki zespołów 
prądotwórczych  i  relatywnie  wydłuża  się  czas,  w  któ-
rym  zachodzi  konieczność  przedterminowej  wymiany 
panewek łożysk. 

Drugim  rozwiązaniem,  które  wprowadzono 

w ramach  poprawy  sytuacji,  jest  stosowanie  dodatko-
wych systemów oleju smarowego lewarowego, działa-
jących  w  okresie  postoju  silnika.  Utrzymywanie  pod-
wyższonego ciśnienia oleju smarowego podczas posto-
ju  pozwala  wytworzyć  siły  hydrostatyczne  w  łoży-
skach,  unieść  wał  nad powierzchnię panewek  i  w  mo-
mencie  rozruchu  ograniczyć  siły  tarcia  w  łożyskach 
i ich zużycie. 

Przy  dużych  wahaniach  zapotrzebowania  na 

energię  elektryczną  (Rys.3),  może  dochodzić  do  krót-
kotrwałych przeciążeń prądnic. 
 

 

 
 
 
 

 
 

Praca równoległa prądnic, o sumarycznej mocy 

znamionowej 20 MW lub więcej, pozwala na uniknię-
cie  przeciążeń systemu  elektroenergetycznego,  ale jest 
ekonomicznie  nieuzasadniona  (zwiększone  sumarycz-
ne  zużycie  paliwa,  czasu  pracy  silników  itp.).  Suma-
ryczna  moc  prądnic  18  MW  winna  zapewnić  w tym 
stanie  eksploatacji  statku  bezpieczeństwo  zasilania           

w  energię  elektryczną.  Przy  mocy  znamionowej  prąd-
nic  pracujących  w  sieci  o  wartości  16  MW  wystąpią 
przeciążenia  wraz  z  groźbami  zaniku  napięcia,  przy 
średnim  zapotrzebowaniu  na  energię  elektryczną          
o mocy 11 MW. 

Z rys. 3  można wyciągnąć interesujący wniosek 

–  gdyby  można  było  gromadzić  nadwyżki  energii  na 
czas  około  1  minuty  i  w  podobnym  czasie  pokrywać 
niedobory  mocy,  to  elektrownia  okrętowa  mogłaby 
wytwarzać średnio tylko około11 MW mocy.  

Zaimplementowane  na  statkach  offshorowych 

systemy szybkiego ograniczenia obciążenia (ang. FLR) 
ograniczają  groźbę  zaniku  napięcia  w  sieci,  dzięki 
spowolnieniu dynamiki zmian obciążenia sieci, ale nie 
spełniają  wymagań  gromadzenia  i  oddawania  energii  
w  czasie  1-2  minut,  newralgicznych  dla  możliwości 
uruchomienia  i  obciążenia  kolejnego  zespołu  prądo-
twórczego. 

 
 

Wnioski

 

 
Zmiany  natężenia  przepływu,  ciśnień,  tempera-

tur,  lepkości  w  stanach  przejściowych  pracy  silników 
zespołów  prądotwórczych,  negatywnie  odbijają  się  na 
ich  trwałości  i  niezawodności.  Aspekty  wskazane 
w referacie  uzasadniają,  że  podczas  eksploatacji  takie 
stany występują z konieczności często. Skrócenie cza-
su  między  przeglądami,  a  nawet  awarie  silników  ze-
społów  prądotwórczych  pracujących  w  takich  warun-
kach,  przemawiają  za  poszukiwaniem  sposobów  po-
prawy sytuacji.  

Występują  ograniczone  możliwości  kumulacji 

energii  elektrycznej,  szczególnie  w  systemach  energe-
tycznych  na  prąd  przemienny.  Podejmuje  się  próby 
przetwarzania  prądu  na  stały,  a  następnie  odwrotnie, 
bowiem  występują  tu  większe  możliwości  gromadze-
nia nadmiarowej energii i szybkiego jej oddawania. 

Zmiany  parametrów  silników  napędzających 

prądnice  powodują  zmiany  parametrów  energii  elek-
trycznej  w  sieci  okrętowej,  które  mają  istotny  wpływ 
na  jej  jakość  (opisywaną  współczynnikami)  oraz  bez-
pieczeństwo zasilania statku w energię elektryczną. 

 
 

Streszczenie

 

 
Okrętowa  sieć  energetyczna  powinna  zapewnić 

pewność  dostarczenia  energii,  odpowiednie  parametry 
prądu oraz zapas mocy. Ze względu na relatywnie małą 
liczbę  pracujących  zespołów  prądotwórczych,  sieć 

Rys.  3.  Przykład  zmian  obciążenia  w  elektroenerge-
tycznej  sieci  okrętowej  dla  statku  wiertniczego  ms. 
„Joint Venture”. 
Źródło: [9] . 
 

background image

Logistyka - nauka 

Logistyka 6/2013 

 

 

 

 

 

 

 

205 

okrętowa  jest  podatna.  Przy  stosunkowo  dużych 
zmiennych obciążeniach w sieci występują duże zmia-
ny parametrów prądu. Zapewnienie stabilności parame-
trów  prądu  w sieci okrętowej jest  dużym  wyzwaniem. 
Istotnym  czynnikiem  jest  reakcja  silników  zespołów 
prądotwórczych  na  dynamiczne  zmiany  obciążenia, 
możliwości  zmiany  obciążenia,  które  pozwalają  na 
zachowanie  jakości  energii  elektrycznej.  W  referacie 
podjęto próbę oceny stanu obecnego. 

 
 

Abstract

 

 
Marine  electric network  ought to  ensure the re-

liability  of  energy  supply  and  proper  current  parame-
ters. There is a necessary to leave the power margin on 
load  rise.  Due  to  relatively  small  number  of  working 
generating sets, marine electric network is susceptible. 
At  relatively  high  load  changes  in  electric  network 
determines a lot of changes of current parameters. The 
assurance  of  current  parameters  stability  is  a  chal-
lenge. The essential factors is the reaction of generat-
ing  sets  on  dynamic  load  changes.  In  the  paper  the 
probe of present condition evaluation is considered. 

 
 

   Literatura 

 
1.  Mindykowski J., Ocena jakości energii elektrycznej 

w  systemach  okrętowych  z  układami  przekształtni-
kowymi
, Okrętownictwo i Żegluga, Gdańsk 2001.  

2.  Wyszkowski  S.,  Elektrotechnika  okrętowa,  Wy-

dawnictwo Morskie, Gdańsk 1991. 

3.  Maśnicki  R.,  i  inni,  Electrical  energy  quality  esti-

mation  in  ship  electrical  power  system,  ETIMVIS 
1998, Minneapolis, str. 104-113. 

4.  Pałczyńska B., i inni, Analiza zakłóceń występują-

cych  w  elektroenergetycznym  układzie  okrętowym
prace  naukowe  KEO,  WSM  Gdynia  2000,  nr  40 
str.57-76. 

5.  Tarasiuk  T.,  Analiza  metod  i  układów  do  wyzna-

czania  jakości  energii  w  okrętowych  systemach 
elektroenergetycznych
, praca doktorska WEiA, Po-
litechnika Gdańska, Gdańsk 2001. 

6.  Polski  Rejestr  Statków,  cz.  VIII,  Instalacje  elek-

tryczne i systemy sterowania, Gdańsk 2007 z późn. 
zmianami.  

7.  Rakopoulos  C.,  i  inni,  Diesel  Engine  Transient 

Operation: Principles of Operation and Simulation 
Analysis
, Springer, Londyn 2009. 

8.  Radan  D.,  i  inni,  Reducing  Power  Load 

Fluctuactions  on  Ship  Using  Power  Redistribution 
Control
,  Marine  Technology  vol.  45  No.3  July 
2008 str. 162-174. 

9.  Radan, D., Soerensen, A.J: A 9ew Concept of Inte-

grated  Power  Control  In  Marine  Electric  Power 
System,
  Conference  on  Electrical  Equipment  and 
Technical 

Safety 

on 

Board 

of 

Ships, 

SCHIFFBAUTECHNISCHE 

GESELLSCHAFT 

e.V., Hamburg, 2007.