Phương pháp mới xác định tải cho trạm phát điện tàu thủy

Phụ tải của trạm phát điện tàu thủy có tính chất ngẫu nhiên, chúng phụ thuộc vào các thông số của tải như dòng điện tải, hệ số công suất, điện áp, thời gian đóng, cắt, làm việc và hệ số làm việc đồng thời của các phụ tải. Vì vậy, việc xác định tải cho trạm phát điện tàu thủy cần phải tính đến các thông số này nhằm tăng độ chính xác khi tính toán. Bài báo trình bày phương pháp mới xác định tải cho trạm phát điện tàu thủy khi xét đến các yếu tố ngẫu nhiên của phụ tải.

CHóC MỪNG NĂM MỚI 2014 Nguồn cấp Điều khiển Khởi động điều khiển -ß -n Bơm thủy lực chiều cấp Động điện Q=var Động thủy lực hay xilanh lực Bánh lái +ß +n Hình Sơ đồ khối cấu trúc máy lái điện - thủy lực dùng bơm chiều cấp, có lưu lượng thay đổi Trên hình động điện lai bơm thủy lực tất nhiên phải đảo chiều quay điều chỉnh tốc độ Thông thường để khởi động, đảo chiều quay điều chỉnh động điện người ta sử dụng biến đổi tần số, tức khối Khởi động điều khiển hình biến tần công nghiệp Kết luận Bài báo nêu cấu trúc tổng thể dạng khác loại máy lái trang bị tàu thủy nói chung đặc biệt dạng máy lái điện - thủy lực nói riêng Đặc biệt báo đề cập đến nhiều quan niệm máy lái điện - thủy lực so với quan niệm trước khơng phù hợp Một số quan niệm cũ cho hệ máy lái điện - thủy lực động điện lai bơm thủy lực loại động công tác chế độ dài hạn, không đảo chiều quay, không điều chỉnh tốc độ, hay loại máy lái điện - thủy lực sử dụng bơm thủy lực có lưu lượng thay đổi có kèm theo động điều khiển servơ motor bơm có lưu lượng khơng đổi có kèm theo van điện từ điều khiển Các quan niệm khơng phù hợp mà phải quan niệm rộng theo nội dung báo trình bày TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hệ thống lái tự động hãng Rolls- Royce (Na–uy) [2] Hệ thống lái tự động hãng Raytheon Anchuz (Đức) [3] Hệ thống lái tự động hãng Sperry (Đức) [4] Hệ thống tự động PT70 (Nhật Bản) [5] Hệ thống máy lái hãng Hydroster (Ba Lan) Người phản biện: ThS Tống Lâm Tùng PHƯƠNG PHÁP MỚI XÁC ĐỊNH TẢI CHO TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY A NEW APPROACH FOR DETERMINING ELECTRICAL LOAD OF MARINE POWER STATION TS HOÀNG ĐỨC TUẤN Khoa Điện - Điện tử, Trường ĐHHH Việt Nam Tóm tắt Phụ tải trạm phát điện tàu thủy có tính chất ngẫu nhiên, chúng phụ thuộc vào thơng số tải dòng điện tải, hệ số cơng suất, điện áp, thời gian đóng, cắt, làm việc hệ số làm việc đồng thời phụ tải Vì vậy, việc xác định tải cho trạm phát điện tàu thủy cần phải tính đến thơng số nhằm tăng độ xác tính tốn Bài báo trình bày phương pháp xác định tải cho trạm phát điện tàu thủy xét đến yếu tố ngẫu nhiên phụ tải Abstract Electrical load of marine power station has random nature, they depend on the parameters of the electrical load as current, power factor, voltage, time closing, openning, working and the same working coefficient of the electrical loads So that, determining Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 37 – 01/2014 23 CHóC MỪNG NĂM MỚI 2014 electrical load for marine power station need to take these parameters to increase the accuracy of the calculation This paper presents a new approach to determine electrical load of marine power station when considering the random factors of the electrical load Key words: Marine power station, the random factors of the electrical load Giới thiệu Tải trạm phát điện hệ thống điện tàu thủy phụ thuộc vào chế độ làm việc, vùng hoạt động, tốc độ tàu, trạng thái bề mặt biển yếu tố khác, chúng có tính chất ngẫu nhiên [1, 2] Hiện để xác định tải cho trạm phát điện tàu thủy sử dụng phương pháp phương pháp tải không đổi, phương pháp tải thay đổi, phương pháp mơ hình hóa thống kê máy tính phương pháp hàm tương quan [1, 2] Ba phương pháp đầu dựa mơ hình bảng tải sử dụng để xác định tải cho thiết bị biến đổi điện năng, bảng phân phối điện dây cáp, Trong phương pháp phương pháp tải khơng đổi phương pháp hàm tương quan sử dụng phổ biến thiết kế hệ thống điện tàu thủy Thực tế khai thác thiết bị điện tàu thủy chí thành phần phụ tải điện tổng phụ tải đại lượng ngẫu nhiên, phụ thuộc vào thơng số làm việc tải dòng điện tải, hệ số công suất, điện áp lưới thông số thời gian làm việc phụ tải thời gian đóng, cắt, làm việc, hệ số làm việc đồng thời phụ tải Khi xác định tải phương pháp bảng tải khơng tính tới yếu tố dẫn đến sai số lớn tính tốn tải việc chọn số lượng, công suất máy phát không tối ưu Các nghiên cứu máy phát làm việc non tải suất tiêu hao nhiên liệu khai thác tăng lên so với tải định mức, chi phí đầu tư ban đầu tăng, giảm hiệu khai thác giảm tính cạnh tranh đóng tàu Bài báo đề cập đến phương pháp xác định tải điện cho trạm phát điện tàu thủy thiết kế ban đầu điều kiện thay đổi ngẫu nhiên thông số chế độ làm việc tải điện năng, nhằm nâng cao độ xác, hiệu q trình thiết kế đóng tàu thủy Kết nghiên cứu trình bày phần sau Xác định tổng phụ tải điện dựa thơng số tàu Dựa phương pháp phân tích tổng hợp hồi quy - tương quan [3] để xác định hàm quan hệ tổng phụ tải điện cơng suất máy trọng tải tàu theo giá trị tuyệt đối riêng chúng với liệu tính tốn tài liệu [5] ta nhận hàm quan hệ sau:  Р t (N)  0,2177  669,2 N N (1)  Р Vậy Р t  t (N)  N  (0,2177  669,2 )  N N N (2) Trong N cơng suất máy (kW), Р t công suất tổng tải đồ thị phần dư hình  Р t (D)  0,1363  648,2 D D (3)  Р Vậy Р t  t (D)  D  (0,1363  648,2 )  D D D (4) Trong D trọng tải tàu (T), Р t công suất tổng tải đồ thị phần dư hình 24 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 37 – 01/2014 CHóC MỪNG NĂM MỚI 2014 ei=f(1/Ni) ei ei=f(1/Di) ei 0,4 0,20 0,3 0,15 0,2 0,10 0,1 0,05 1/Ni 0,0 0,0000 -0,1 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,00 1/Di 0,0000 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 0,0006 0,0007 0,0008 0,0009 0,0010 -0,05 -0,2 -0,10 -0,3 -0,15 -0,4 -0,20 Hình Quan hệ ei  f ( ) Ni Hình Quan hệ ei  f ( ) Di Để giảm sai số tính tốn ta tính Р t theo N D công thức (2), (4) sau:   Р t Р (N)  N  t (D)  D N D Р t  (5) Xác định tổng phụ tải điện phương pháp thay đổi thông số tải 3.1 Mô hình tốn học Pt.i  3U i I i Cos i Trong Ui - Giá trị điện áp hiệu dụng tải; (V); Ii – Giá trị dòng điện hiệu dụng tải, (A); Сosφi – Hệ số công suất; Pt.i – Công suất tải, (W) Pt.i  (U Hi  U i )(I Hi  I i )(Cos Hi  Cos i ) Pt.i  (UHi IHi CosHi  IHi CosHi Ui  UHi CosHi Ii  UHi IHi Cosi ) Pt.i  PHi  Pi PHi  3U Hi I Hi Cos Hi ; Pi  (I Hi CosHi U i  UHi CosHi I i  UHi I Hi Cos i ) Рнi: công suất định mức tải Theo luật phân phối chuẩn [3, 4] ta có:  12  n  i  0,5n  *  ui  m ui   n  i 1  U i  P.i  P  (8) (10)  12  n  i  0,5n  *  Cosi  m Cosi   n  i 1  Cos i  (7) (9)  12  n  i  0,5n  *  Ii  m Ii   n  i 1  I i  (6) (11) N1  Pt.i (12) i 1 N2  P.i N i 1 (13) N2  (P.i  P ) DP.i   i 1 (14) (N  1) Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 37 – 01/2014 25 CHóC MỪNG NĂM MỚI 2014 Trong đó:  i - Đại lượng ngẫu nhiên; n – Số đại lượng ngẫu nhiên; mui , mIi , m cos  – Kỳ i vọng toán học;  ui ,  Ii ,   cos i - Độ lệch tiêu chuẩn; N1- Số phụ tải, N2- Số vòng lặp q trình mơ hình hóa đạt ổn định; P.i - Tổng công suất tải; P - Tổng cơng suất trung bình tải; DP.i  - Phương sai 3.2 Lưu đồ thuật tốn Thuật tốn tính tốn cơng suất tổng phụ tải với chế độ làm việc theo thời gian trình bày hình Bắt đầu Nhập liệu: Р Н.i , U Н.i , Cos Н.i ,… Luật phân phối chuẩn Xác định thông số mx,σx,tlv, tn dải thay đổi Thời gian tính (ngày) Phát số ngẫu nhiên Tính giá trị thông số (ΔUi, ΔIi, ΔCosφi, …) Tính Р i и Р t i tlv, tn t≥1440 S Đ Tính Р .i , Р  Tính D[Р .i ] ,  (Р .i ) Xây dựng đồ thị Р .i , Р  , D[Р .i ] Kết thúc Hình Lưu đồ thuật tốn tính tốn cơng suất tổng phụ tải với chế độ làm việc theo thời gian 26 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 37 – 01/2014 CHóC MỪNG NĂM MỚI 2014 3.3 Thực tính tốn tổng tải điện phần mềm ứng dụng Phần mềm ứng dụng xây dựng ngôn ngữ Delphi, làm việc hệ điều hành windows 32 – bit bao gồm chương trình nhập liệu, tính tốn cơng suất phụ tải, cơng suất tổng, cơng suất trung bình, phương sai theo mơ hình tốn trình bày, xây dựng đồ thị, xuất liệu dạng file Một số giao diện, đồ thị, kết sau tính tốn trình bày hình 4, 5, Hình Cửa sổ nhập liệu Hình Đồ thị tổng phụ tải tiêu thụ theo thời gian Hình Đồ thị tổng phụ tải trung bình phương sai Kết luận Phương pháp tính tốn tải cho trạm phát điện tàu thủy đề xuất bao gồm hai phần, phần thứ tính tốn tải dựa vào thơng số tàu trọng tải tàu công suất máy chính, đảm bảo sai số tính tốn từ ÷ 15 % mà không phân biệt chủng loại tàu, loại tải Phần thứ hai tính tốn dựa thay đổi thơng số tải tính đến yếu tố ngẫu nhiên mà phương pháp bảng tải không xét đến, chế độ làm việc tàu Dựa vào kết tính tốn cho phép người thiết kế lựa chọn số lượng công suất tổ hợp máy phát từ bước thiết kế ban đầu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Баранов А П Судовые автоматизированные электроэнергетические системы СПб.: Судостроение, 2005 [2] Богомолов В.С Судовые электроэнергетические системы и их эксплуатация - М.: Мир, 2006 [3] Герман Г.В., Киреев Ю.Н., Мельницкая Е.А Надёжность судовых электроэнергетических систем и систем судовой автоматики - СПб.: СПбГМТУ, 2004 Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 37 – 01/2014 27 ... định tải cho trạm phát điện tàu thủy sử dụng phương pháp phương pháp tải không đổi, phương pháp tải thay đổi, phương pháp mơ hình hóa thống kê máy tính phương pháp hàm tương quan [1, 2] Ba phương. .. đóng tàu Bài báo đề cập đến phương pháp xác định tải điện cho trạm phát điện tàu thủy thiết kế ban đầu điều kiện thay đổi ngẫu nhiên thông số chế độ làm việc tải điện năng, nhằm nâng cao độ xác, ... 2] Ba phương pháp đầu dựa mơ hình bảng tải sử dụng để xác định tải cho thiết bị biến đổi điện năng, bảng phân phối điện dây cáp, Trong phương pháp phương pháp tải khơng đổi phương pháp hàm tương