METHOD FOR THE CONTINUOUS OPERATION OF A SYNCHRONOUS GENERATOR IN PARALLEL WITH AT LEAST ONE DIESEL GENERATOR OF AN AUXILIARY DIESEL AGGREGATE

Abstract: Method for the continuous operation of a synchronous generator, which is driven by the main drive machine, in parallel with at least one diesel generator of an auxiliary diesel aggregate with or without a frequency drop, with a fixed or varying frequency in the case of separate networks. In order to facilitate correct parallel running even in the event of speed changes of the main machine, the main machine is fitted with a highly dynamic speed regulating device with which the frequency of the on-board network is regulated after synchronisation of the synchronous generator to the diesel generator. After synchronisation of the auxiliary diesel aggregate to the generator, the auxiliary diesel is switched over from frequency regulation to power regulation. During parallel running of the generators, the sum of the real power of the synchronous generator and diesel aggregate is continuously measured, from which is calculated a proportionate nominal value, taking into account the rated power of the aggregates, for the power and loading regulation, respectively, of the auxiliary diesel aggregate. After synchronisation, a previously existing load-interference control of the power regulation of the auxiliary diesel aggregate is disconnected. <IMAGE>

Description: "Verfahren zum dauernden Parallellauf eines Synchronwellengenerators mit mindestens einem Dieselgenerator eines Hilfsdieselaggregates11 Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff von Anspruch Bei der Bordnetzversorgung auf Schiffen mit Verstellpropellern wird ein dauernder Parallellauf eines Synchronwellengenerators mit einem oder mehreren Dieselgeneratoren von Hilfsdieselaggregaten angestrebt. Dieses Ziel kann z.B. mittels frequenzentkoppelter Wellengeneratoren erreicht werden, was jedoch einen Zwischenkreisumrichter erforderlich macht. Im allgemeinen ist ein derartiger Umrichter für Verstellpropellerschiffe aus Kostengründen nicht verwendbar. Es sind deshalb bisher Versuche mit Dieselgeneratoren mit mechanischen Drehzahlreglern und Parallellauf durch Fahren auf den Diesel-Statik-Kurven durchgeführt worden, die jedoch zu Instabilitäten führten und nach verhältnismässig kurzer Zeit abgebrochen werden mussten. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch das der eingangs beschriebene Parallellauf auch bei Drehzahländerungen der Hauptmaschine durch Störmomentenstösse im Seegang oder beim Ruderlegen einwandfrei ermöglicht wird. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Verfahrensuterk male des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 4 bis 9 beschrieben. Eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines anteiligen Sollwertes für den Synchronwellengenerator und den Dieselgenerator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch l ist im Anspruch 10 beansprucht. Ausgestaltungen dieser Schaltungsanordnung sind in den Unteransprüchen 11 und 12 beschrieben. Vorteilhafterweise wird mit der Erfindung der Parallellauf bis zu extremen Drebzahischwankungen der Hauptiaschine infolge von Seegang und Ruderlegen gestattet. Von Vorteil ist auch, dass bisherige überdimensionierte Asynchron wellengeneratoren kleiner ausgeführt werden können, da Lastspitzen durch Parallellauf mittels des Hilfsdieselaggregates angefahren werden. Dies führt zu geringeren Investitionskosten und einem verbesserten Wirkungsgrad durch höhere Auslastung im Normalbetrieb. Es wird möglich, dass der Synchronwellengenerator Energie für die Höchstfahrt des Schiffes vom Bordnetz auf die Propellerwelle aufbringt. Somit kann auch die Hauptmaschine kleiner ausgeführt werden, was ebenfalls zu Investitionseinsparungen führt. Die Erfindung.ist vorzugsweise für Schiffe anwendbar, die nur für kurze Zeiten mit Vollast fahren müssen, wie beispielsweise Fahrgastschiffe, Fähren, Rettungsschiffe usw.. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt, und zwar zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild einer Gesamtanlage, und Figur 2 eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines anteiligen Sollwertes für einen Synchronwellengenerator und zwei Dieselgeneratoren. Gemäss Figur 1 treibt ein als Hauptmaschine 1 wirkendes Dieselaggregat einen Verstelipropeller 2 und einen Synchronwellengenerator 3 an, der seine elektrische Energie über einen nicht näher bezeichneten Schalter an das Bord netz 21 eines zeichnerisch nicht dargestellten Schiffes abgibt. Die Hauptmaschine 1 ist mit einer hochdynamischen Drehzahlregelungseinrichtung 4 ausgerüstet, die beispielsweise elektronisch, elektro-pneumatisch oder elektro-hydraulisch arbeiten kann. Parallel zu der Hauptmaschine 1 und dem Synchronwellengenerator 3 sind zwei llilfsdieselaggregate angeordnet, die jeweils einen Hilfsdiesel 5 bzw. 6 und einen Dieselgenerator 7 bzw. 8 aufweisen. Auch diese Dieselgeneratoren 7, 8 speisen die von ihnen erzeugte elektrische Energie über nicht gezeichnete Schalter in das Bordnetz 21 ein. Beide Hilfsdiesel 5 und 6 weisen jeweils einen Hillung6steller 9 bzw. 10 auf, denen anteilige Sollwertstellsignale von einer Schaltungseinrich tung 11 zugeführt werden. Diese Schaltungsanordnung ist aus Figur 2 ersichtlich. Die Schaltungsanordnung aus Figur 2 weist ein Summenbildungsglied 12 zur Bildung der Summenwirkleistung t2 Pro11 des Bordnetzes 21 aus den Istwerten der Wirkleistungen des Synchronwellengenerators 3/PWGist und der Dieselgeneratoren 7/PDG1 ist bzw. 8/P ist auf. Dem Sulamenbildungsglicd 12 ist eine Einrichtung 13 zur positiven oder negativen leistungsvorgabe für den Synchronwellengenerator 3 nachgeschaltet, an die sich ein Begrenzungsglied 14 für eine minimale Grenze und ein Begrenzungsglied 15 für eine maximale Grenze anschliessen. Den Begrenzungsgliedern nachgeordnet ist eine Einrichtung 16 zur Bereitstellung eines anteiligen Sollwertes für die Füllungssteller 9 bzw. 10 der Hilfsdiesel 5 und 6. Für jedes liilfsdiesel- aggregat ist der Einrichtung 16 eine Leistungsvergleichsvorrichtung 17 bzw. 18 sowie ein Verstärker 19 bzw. 20 nachgeschaltet. Ein dauernder Parallellauf des Synchronwellengenerators 3 mit mindestens einem der Dieselgeneratoren 7 oder 8 wird dadurch erreicht, dass mit der hochdynamischen Drehzahlregeleinrichtung 4 der Hauptmaschine 1 nach dem Synchronisieren des Synchronwellengenerators 3 mit dem Di eselgenera tor 7 bzw. 8 die Frequenz des Bordnetzes 21 geregelt wird. Nach der Synchronisation des bzw. der llilfsdieselaggregate mit dem Synchronwellengenerator 3 wird der Hilfsdiesel 5 bzw. 6 von Frequenz- auf Leistungsregelung umgeschaltet. Beim Parallellauf der Generatoren 3, 7 und 8 wird kontinuierlich die Summen-Wirkleistung von Wellen- und Dieselaggregat 3 bzw. 7 und 8 gemessen. Daraus wird ein anteiliger Sollwert unter Berücksichtung der Nennleistung der Aggregate für die Leistungs- resp. Fullungsregelung des bzw. der Hilfsdieselaggregate errechnet. Nach Synchronisation wird einer vorher bestehende Last-Störgrössenaufschaltung der Leistungsregelung des Hilfsdieselaggregates abgeschaltet Es ist möglich, dass in Abhängigkeit von einem Grenzwert der Drehzahl/Frequenz- schwankungen der Hauptmaschine 1 oder der lastschwankungen der Generatoren 3, 7 oder 8 ein die Trennung von Synchronwellengenerator 3 und den Dieselgeneratoren 7 bzw. 8 vorbereitendes Signal abgeleitet wird. Durch dieses Signal wird die Übernahme der Wirkleistung auf ein oder beide Hilfsdieselaggregate und eine zeitverzbgerte Absetzung des Synchronwellengenerators 3 eingeleitet. Es ist von Vorteil, bei Parallelbetrieb der Generatoren 3, 7 und 8 die Grenzwerte des Generatorschutzes für Uber/Unterfrequenz, Rückleistung und Überstrom automatisch zu erweitern für ein periodisches zeitbegrenztes Überschwingen. Dieses Überschwingen stört infolge seiner Zeitbegrenzung niCht. Entsprechend einer positiven oder negativen Leistungsvorgabe für den Wellengenerator 3 mit Hilfe der Einrichtung 13 kann der Synchronwellen generator 3 wahlweise Energie ins Bordnetz 21 abgeben oder an die Propellerwelle eines Hilfsdiesels 5 bzw. 6 liefern. Hierzu wird die Fillungssteuerung des bzw. der Hilfsdiesel 5 und 6 bei der Zuordnung der Soliwirkleistung für den Synchronwellengenerator 3 einen positiven oder negativen Leistungsanteil abziehen, wobei eine nicht zu überschreitende maximale Belastung des bzw. der Hilfsdiesel 5 und 6 Berücksichtung findet. Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet, dass bei extremen Drehmomentenstöraufschaltungen der Hauptfahranlage die Drehzahlkonstanz durch Ausregeln der Steigung des Verstellpropellers 2 verbessert werden kann. Durch Anheben und Absenken der Bordnetzfrequenz wird durch kinetische Energie der mo torischen Verbraucher des Bordnetzes 21 ein dämpfendes Drehmoment für die Drehzahlschwankungen der Hauptmaschine 1 erreicht, so dass - gegenüber bekannten Lösungsvorschlägen - geringere Fullungsänderungen der Hauptmaschine 1 und damit zusätzlich eine Energieersparnis erreicht wird. Die Erkenntnis, dass Fahren des Bordnetzes 21 in Gleitwinkelfrequenz unproblematisch ist, kommt der angestrebten Lösung entgegen.

Claims: A method of running a synchronous generator driven from the shaft of a main propulsion engine, continuously in parallel with at least one diesel generator of an auxiliary diesel unit with or without frequency droop and with fixed or floating frequency in the island network, characterized in that the main engine (1) is equipped with a highly dynamic r.p.m. control system (4) by which after synchronizing the shaft-driven synchronous generator (3) with the diesel generator (7, 8) the frequency of the ship network (21) is regulated, that after synchronization of the auxiliary diesel unit with the shaft-driven generator (3) the auxiliary diesel (5, 6) is switched over from frequency to power regulation, that the auxiliary diesel (5, 6) is provided with an electronic proportionally controlled fuel-injection regulating unit (9, 10), that during parallel running of the generators (3, 7, 8) the total active power from the shaft-driven and diesel units is measured continuously, that from that a proportional desired value, taking into consideration the rated powers of the units, is calculated for the regulation of the power or respectively the fuel-injection of the auxiliary diesel unit, and that after synchronization a previously existing load-disturbance variable compensation of the power regulation of the auxiliary diesel unit is switched off. A method as in Claim 1, characterized by the employment of an electronic r.p.m. control system (4). A method as in Claim 1, characterized in that an electrohydraulic r.p.m. system (4) is employed. A method as in Claim 1, characterized in that the main engine (1) is provided with an electropneumatic r.p.m. control system (4). A method as in Claim 1, characterized in that in dependence upon a limiting value of the r.p.m./frequency fluctuations of the main engine (1) or of the load oscillations of the generators (3, 7, 8) a signal is derived preparing the separation of the shaft-driven synchronous generator (3) from the diesel generator (7, 8). A method as in Claim 5, characterized in that through the signal the takeover of the active power by the auxiliary diesel unit and a time-delayed relief of the shaft-driven synchronous generator (3) is started. A method as in Claim 1, 5 or 6, characterized in that during parallel operation of the generators (3, 7, 8) the limiting values of the generator protection for over/under frequency, reverse power and overcurrent are automatically widened for a periodic overswing of limited duration. A method as in Claim 1, 5, 6 or 7, characterized in that the shaft-driven synchronous generator (3) at option releases energy into the ship network (21) or delivers it to the propeller shaft of the auxiliary diesel (5, 6), to correspond with a positive or negative power target for the shaft-driven synchronous generator (3), by the fuel-injection control of the auxiliary diesel (5, 6) in association with the desired effective power for the shaft-driven synchronous generator (3), drawing off a positive or negative proportion of power whilst taking into consideration a maximum loading of the auxiliary diesel (5, 6) which is not to be exceeded. A method as in one of the Claims 1 to 8, characterized in that in the case of extreme torque disturbance compensations of the main engine the r.p.m. constancy is improved by levelling the pitch of a controllable pitch propeller (2). A circuit arrangement for the formation of a proportional desired value for a shaft-driven synchronous generator and a diesel generator for the performance of the method as in Claim 1, characterized in that a sum-formation member (12) is provided for forming the total effective power (ΣP soll ) of the ship network (21) from the actual values of the effective powers from the shaft-driven synchronous generator (3/P WGist ) and the diesel generator (7/P DG1ist resp. 8/P DG2ist ), that a device (13) is connected to the sum-formation member (12), for the positive or negative power target for the shaft-driven synchronous generator (3), and that a device (16) is arranged after this device (13), for the preparation of a proportional desired value for the fuel-injection regulating unit (9 resp. 10) of the auxiliary diesel (5 resp. 6) of the diesel unit. A circuit arrangement as in Claim 10, characterized by the arrangement of boundary members (14, 15) between the device (13) for the positive and negative power target and the device (16) for the preparation of the proportional desired value. A circuit arrangement as in Claim 10 or 11, characterized in that a power comparator (17 resp. 18) and an amplifier (19 resp. 20) are connected after the device (16) for the preparation of a proportional desired value.

Inventors: HELWICH, PETER-JUERGEN, ING.-GRAD., KNIRSCH, HERMANN, DIPL.-ING., KRANERT, KLAUS, DR.-ING., Helwich, Peter-Jürgen, Ing.-grad.
Applicants: STN SYSTEMTECHNIK NORD GMBH
Application year: 1987
Main classification: H02J3
IPC codes: H02J3