Приводи для морських силових установок і підрулювальних пристроїв

Багато суден далекого плавання досі працюють на дизельних силових установках із безпосереднім упорскуванням палива та взагалі не мають електричної силової системи. Можна підвищити ефективність і оптимізувати потужність навантаження головного двигуна та зменшити викиди в атмосферу цих суден за рахунок додавання валогенератора/двигуна між гребним гвинтом і головним двигуном. Це рішення має назву «Power Take Out/Power Take In» (PTO/PTI) та є додатковим електричним модулем, який підвищує ефективність таких суден і навіть готує їх до гібридизації. У гібридних суднах валогенератор/двигун із приводом змінного струму дозволяє оптимально керувати силовою установкою на різних швидкостях, завдяки чому заощаджується енергія.

Приводи змінного струму відіграють ключову роль у гібридизації та інтеграції, а також пропонують для суднобудівної та шельфової індустрій шляхи зменшення споживання дизельного палива й мінімізації викидів. Уже зараз відбувається перехід на використання екологічно чистих видів палива, зокрема скрапленого природного газу (CПГ). У майбутньому буде здійснено перехід на використання повністю електричних суден. А поки що власники суднобудівних заводів і суден дедалі більше інвестують у морські гібридні системи, щоб забезпечити більшу гнучкість у проектуванні й установці, оптимізувати експлуатаційні характеристики та звести до мінімуму вплив на довкілля. Судна багатьох типів — від невеликих пароплавів до величезних авіаносців — можуть використовувати технологію гібридизації для забезпечення ефективнішої й екологічнішої роботи. 

Перевагами є чіткі бізнес-стимули:

• підвищення продуктивності суден;
• зменшення викидів;
• зниження експлуатаційних витрат за рахунок скорочення споживання палива;
• скорочення витрат на технічне обслуговування, пов’язаних із дизельними двигунами;
• зниження рівня шуму;
• поліпшення довгострокової ефективності системи електропостачання.

Гібридизація передбачає використання приводів змінного струму у вигляді технології перетворення енергії та мережних перетворювачів. Приводи VACON® застосовуються, коли гібридизоване виробництво енергії використовується з генераторами, а гібридизовані навантаження використовуються, наприклад, у силових установках і кранах.

Гібридні судна працюють із використанням двох або більше джерел енергії: головні двигуни й генератори зазвичай поєднуються з інтегрованим сховищем енергії у формі акумуляторів або суперконденсаторів. Завдання полягає в тому, щоб спершу гібридизувати виробництво енергії для полегшення оптимізації головного двигуна, а потім гібридизувати все обладнання, що споживає енергію, для оптимізації поведінки машини.

Суднобудівна й шельфова індустрії визнають потенціал використання гібридних систем енергопостачання та інноваційних силових установок. Вони зменшують викиди й оптимізують споживання палива, збільшуючи інтервали технічного обслуговування й подовжуючи термін служби двигуна. Завдяки гібридним рішенням можна навіть зменшити розмір двигуна, що дозволить заощадити на інвестиціях і зекономити простір на борту.

У виробництві енергії гнучкість виражається у формі «часу». Зберігання енергії дає час для генерування, щоб оптимальним чином зреагувати на зміни в умовах навантаження. Режим навантаження не залежить від генерування та є константою часу.

Підтверджені відгуки й розрахункові показники, отримані з гібридних суден, які перебувають в активній експлуатації, свідчать про те, що за рахунок використання рішень із кількома джерелами енергії для живлення суден можна зменшити споживання палива на 20–30 %. Наприклад, можна чергувати роботу від дизельного двигуна з роботою від акумулятора чи генератора меншого розміру.

Спеціалізовані судна, зокрема буксири та вантажні судна, багато часу проводять у режимі холостого ходу, коли головні двигуни працюють і готові реагувати, проте насправді енергія не використовується для забезпечення руху. Завдяки гібридним рішенням акумулятори та малі дизельні генератори можна використовувати для забезпечення судна енергією в режимі холостого ходу, у режимі очікування, під час маневрування в межах порту або переміщення на короткі відстані. Аналогічний процес можна застосувати на поромах, що працюють у режимі пуску/зупинки, і на планових маршрутах. Що стосується динамічного позиціонування, можна використовувати акумулятори з метою забезпечення енергії для приведення в рух, доки не запуститься й не прискориться додатковий головний двигун для тривалого постачання енергії для довготривалого руху.

Підрулювальний пристрій забезпечує здатність точно маневрувати в будь-яких морських водах. І саме цю потребу задовольняють приводи Danfoss завдяки своїм можливостям здійснювати керування за високого крутного моменту та швидкій і точній роботі.

Гребні гвинти з регульованою швидкістю з фіксованим кроком, керовані приводами Danfoss, зазвичай мають на 20–30 % вищу енергоефективність порівняно з гребними гвинтами постійної швидкості зі змінним кроком, які марнують приблизно 20 % енергії на нульовому упорі.

Частотно-керовані гребні гвинти з регульованою швидкістю витрачають на 50 % менше енергії, ніж гідравлічні гребні з регульованою швидкістю. Потреба в спеціальній функції передпускового нагріву двигуна виключає протиконденсаційний обігрівач.

Електрично-керовані азимутальні підрулювальні пристрої забезпечують точніший контроль і реагують швидше, ніж гідравлічна система рульового керування. Завжди використовуються принаймні два паралельні двигуни й приводи. У разі зупинки однієї пари рульова система продовжує працювати.

За допомогою регулювання швидкості можна домогтися точного позиціонування суднового керма, забезпечуючи точну аналогову систему керування. У рульовому приводі лопатевого типу з реверсивними гідравлічними насосами використовуйте привод VLT® або VACON® для змінення швидкості й напрямку та заощаджуйте енергію, оскільки система працює тільки під час змінення судном курсу.