本发明专利技术涉及一种用于减少被动态定位的船舶的电力分配中的负载和频率变化的系统。该系统包括连接到至少一个电力发电机以及至少一个推进器上的消耗体负载控制，消耗体负载控制适用于对系统中来自所述至少一个电力发电机的可用电力以及来自所述至少一个推进器和系统中的其它电力消耗体的电力消耗进行监视。该系统还包括动态定位(DP)单元，监视船舶的位置，对用于保持预定位置所要求的推进器容量进行计算，其中，所述DP单元适用于限定出所述位置相对于预定位置的变化的可接受窗口，并且所述消耗体负载控制适用于根据所述可用电力以及所述船舶相对于所述窗口的位置对提供给所述推进器的电力进行调节以减少总负载变化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于减少被动态定位的船舶的电力分配中的负载和频率变化的系统。该系统包括连接到至少一个电力发电机以及至少一个推进器上的消耗体负载控制，消耗体负载控制适用于对系统中来自所述至少一个电力发电机的可用电力以及来自所述至少一个推进器和系统中的其它电力消耗体的电力消耗进行监视。该系统还包括动态定位(DP)单元，监视船舶的位置，对用于保持预定位置所要求的推进器容量进行计算，其中，所述DP单元适用于限定出所述位置相对于预定位置的变化的可接受窗口，并且所述消耗体负载控制适用于根据所述可用电力以及所述船舶相对于所述窗口的位置对提供给所述推进器的电力进行调节以减少总负载变化。【专利说明】动态负载补偿
本专利技术为一种用于减小负载和频率变化的方法，所述负载和频率变化由针对被动态定位的船舶的电力分配系统中的大消耗体负载的变化所引起。 本专利技术涉及一种当船舶由动态定位(DP)控制系统等进行控制时通过对针对DP控制的推进器的可用电力或扭矩进行调节以使得位置保持条件不被破坏来减小高压配电系统中的负载和频率变化的方法。本专利技术公开了一种之前未被实现过的将负载控制与位置/速度控制相关联的方式。
技术介绍
动态定位系统对船舶、钻塔、驳船等的纵向、横向和旋转运动进行控制。由DP控制系统等进行控制的船舶总是试图沿受控的轴达到所命令的速度和位置。DP系统借助推进器、螺旋桨以及方向舵来控制船舶的运动。为简单起见并且不失一般性，对本专利技术的说明书的剩余部分中的任何推进装置都使用推进器这一术语。目前最常见的电力系统是柴油机电力，意味着通过电力驱动来推动推进器并且电力由诸如柴油发电机、燃料电池、汽轮机、双燃料引擎之类的电力发电机来提供。电力来自具有许多消耗体的动力装置，在这些消耗体中推进器通常为最主要的。通常由柴油发电机将电力提供给动力装置。通常需要大量的柴油发电机连接到动力装置处，从而在出现来自诸如升沉补偿、绞车、绞盘和起重机的消耗体负载变化的情况下保持稳定的频率。频率变化对于电力系统而言是致命的并且可能导致停电、子系统的附带影响、连接到电网上的发电机的同步问题以及增加的燃料消耗。海洋工业许多年以来希望在不引起频率变化以及潜在的停电风险的情况下减少在线发电机的数量，但是对这一问题还没有提出实质性解决方案。减少在线发电机的数量将带来很多好处，比如降低排放、减少黑烟、减少燃料消耗以及减少引擎维护。 用于对负载和供电电源进行处理以补偿负载变化的系统在本领域是已知的，比如在US2006/111855中所举例说明的系统中，电力被从推进器重新导入到例如升沉补偿；以及在US2008/284369中举例说明的系统中，基于与电机中的扭矩相关的信息以及例如来自动态定位控制系统的信号来控制供电电源。然而，这些系统都没有解决由于动力装置的负载控制与船舶的位置/速度控制之间的交互所引起的问题。
技术实现思路
如权利要求书中所述，所提出的专利技术通过使用通常安装在受DP控制的船舶上的设备在不引起明显的频率变化的情况下解决了减少在线发电机数量的问题。 因此，本专利技术涉及一种包括控制规则、推力分配方法以及消耗体负载控制的系统和方法，控制规则用于动态定位以将船舶状态保持在给定的位置和速度范围内，推力分配方法对推力进行分配以使得给定的位置和速度范围被保持，消耗体负载控制减小推进器负载以对配电系统中的其它消耗体上的负载变化进行补偿。 【专利附图】【附图说明】 以下参照附图对本专利技术进行更加详细的说明，附图以示例的方式示出了本专利技术，其中: 图1示出了根据本专利技术的系统； 图2示出了系统的消耗体负载控制； 图3a至3e示出了根据本专利技术的动态负载补偿。 【具体实施方式】 本专利技术涉及一种如图1中所示的用于动态定位系统内的动态负载控制(DLC)的方法和系统。DLC系统优选地包括控制规则110、推力分配逻辑111以及消耗体负载控制113。控制规则110的目的是对每个受控坐标轴上的力需求进行计算，从而对从源100接收的期望的位置和速度与从状态观测器101接收的实际船舶位置和速度之间的偏差进行补偿。将最大限制力发送到推力分配逻辑111。 此外，推力分配优化104解决非线性优化问题，从而对受DP控制系统控制的每个推进器、螺旋桨以及方向舵的推力量和方向进行计算，以使得力需求加法器103所给定的每个轴上的推力需求被满足。还可能通过例如对风、张力等102进行感测来施加针对优化问题的其它限制。由推力分配优化104解决的最小化问题的目的通常是将用于推进器的总电力用量最小化。 本专利技术要求一定数量的推进器可用于DP控制系统。在优选实施例中，包括至少两个必须可用于DLC的、可自由旋转的推进器(全回转推进器)。必须有至少足够数量的推进器是可用的，以使得剩余的推进器能够在所有受控坐标轴上提供推力。推力分配逻辑111将建立待由104解决的优化问题的目的和限制。 消耗体负载控制113的目的是针对每个推进器计算电力限制以使得总负载变化被保持为最小限度。在正常的动态定位系统中，控制规则110需要一力以对偏离给定位置(尤其是航向)和速度(尤其是转速)设定点的任何偏差进行补偿。在本专利技术中，针对偏差使用了容限窗口，以使得偏差必须在窗口以外之后控制器才需要对推力进行补偿或者窗口内的位置可被用来决定必需的施加力。 具有不同尺寸的若干窗口还可以是并且因此根据针对位置和速度偏差计算的窗口尺寸来计算可接受的力偏差限度。该力偏差限度被送入推力分配逻辑111中。 此外，动态负载补偿命令源105可以用于将期望的DLC限度提供给推力分配逻辑111。图1中的动力装置106被连接到消耗体负载控制上并且还提供与发电机的备用电力容量和频率有关的信息。动力装置还可包括当备用电力容量过低时或者频率偏离理想的系统频率时通过启动可用的额外电力发电机来增加容量的装置。 如图2中所示，推进器和螺旋桨可优选地被推力分配逻辑111分为两组。完成该分离以对由DLC带走的力进行控制。一个组将被用于动态负载补偿，而另一组则不被用于动态负载补偿。所有推进器被用于满足来自控制规则110的力需求。未用于DLC的组中的推进器另外对DLC所引起的推力损失进行补偿。每个推进器所减少的负载的量被从消耗体负载控制113发送到推力分配逻辑111。该负载被转换为力损失，并且该力损失被用作平均滤波器的输入。来自该滤波器的输出被用作前馈力而添加到对未被DLC所使用的推进器的推力需求上。 在将推力分配给用于DLC的组中的推进器之后，基于分配给DLC推进器的推力的量以及被从110发送到111的可接受的力偏差限度来计算可用的DLC负载。可用的DLC负载被发送到消耗体负载控制113。消耗体负载控制113随后通常通过直接的电力或者扭矩限制或者通过其它控制手段对推进器驱动器上的负载进行限制。 图3a在左边示出了使用DP系统的已知系统，该DP系统具有推进器分配系统和消耗体负载控制，在该已知系统中，升沉补偿直接影响电力发电机的负载和频率。在图3b中根据本专利技术的系统设置有动态负载补偿，动态负载补偿对相对于计算的可用窗口的船舶位置进行保持，从而保持推力分配器111中动力装置的稳定和高效运行，并且对消耗体负载控制113中的实际负载处理和电力分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于减少被动态定位的船舶的电力分配中的负载和频率变化的系统，所述系统包括:消耗体负载控制，被连接到至少一个电力发电机以及至少一个推进器上，所述消耗体负载控制适用于对所述系统中来自所述至少一个电力发电机的可用电力进行监视以及对来自所述至少一个推进器和所述系统中的其它电力消耗体的电力消耗进行监视；以及动态定位(DP)单元，监视所述船舶的位置，对用于保持预定位置所要求的推进器容量进行计算；其中，所述DP单元适用于限定出所述位置相对于所述预定位置的变化的可接受窗口，并且所述消耗体负载控制适用于根据所述可用电力以及所述船舶相对于所述窗口的位置对提供给所述推进器的电力进行调节以减少总负载变化。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·马蒂森，博约纳·瑞佛森，奥利·亨里克·约根森，彼得·佛格斯塔德·乔安内森，
申请(专利权)人：孔斯贝格海运公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO
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