01 संचालन प्रसंग: सीएसएल ग्रुप और पैनामैक्स फ्लीट

सीएसएल ग्रुप इंक. मॉन्ट्रियल स्थित एक निजी स्वामित्व वाली शिपिंग कंपनी है और स्वयं-उतारने वाले जहाजों की दुनिया की सबसे बड़ी मालिक और ऑपरेटर है. इसका बेड़ा सूखे थोक माल - लौह अयस्क - का परिवहन करता है, अनाज, कोयला, नमक, समुच्चय, चीनी - निर्माण क्षेत्र के ग्राहकों के लिए, इस्पात, ऊर्जा, और विश्व स्तर पर कृषि-खाद्य उद्योग. सीएसएल इससे भी अधिक प्रदान करता है 70 सालाना मिलियन टन ड्राई-बल्क कार्गो.[1]

सीएसएल ने चेंग्शी शिपयार्ड कंपनी से नौ नए पैनामैक्स श्रेणी के सेल्फ-अनलोडिंग जहाज चालू किए. लिमिटेड. जियानगिन शहर में, चीन. पनामाक्स सबसे बड़े पोत वर्ग को नामित करता है जो पनामा नहर को पार कर सकता है - अधिकतम अनुमत कार्गो ले जाने के दौरान नहर के न्यूनतम लॉक आयामों को फिट करने के लिए इंजीनियर किया गया है. ये छोटे जहाज नहीं हैं.

नौ में से चार जहाजों को ग्रेट लेक्स सीवे ऑपरेशन - डुलुथ के लिए नामित किया गया था, मिनेसोटा से सेंट की खाड़ी तक. लॉरेंस मार्ग - लेकर ट्रिलियम क्लास इकाइयों के रूप में. शेष पांच नीले पानी वाले अंतरराष्ट्रीय मार्गों के लिए समुद्र से बंधे थे. दोनों श्रेणियों को लॉयड रजिस्ट्री और अमेरिकन ब्यूरो ऑफ शिपिंग द्वारा प्रमाणीकरण की आवश्यकता थी (पेट) सेवा में प्रवेश करने से पहले, और दोनों प्रमाणन निकाय एक कठोर सीमा लगाते हैं: कुल हार्मोनिक वोल्टेज विरूपण (टीएचडीवी) जहाज पर विद्युत आपूर्ति प्रणाली से अधिक नहीं होनी चाहिए 5%.[2][3][1]

अंजीर. 1. सीएसएल पोत बाई सेंट. पॉल - ग्रेट लेक्स सीवे ऑपरेशन के लिए नियत चार लेकर ट्रिलियम क्लास पैनामैक्स सेल्फ-अनलोडिंग जहाजों में से एक. स्रोत: मिरस इंटरनेशनल / सीएसएल समूह.[1]

02 खोज: 30% समुद्री परीक्षणों में टीएचडीवी सीमा से अधिक

चीन में समुद्री परीक्षणों के दौरान, सीएसएल ने पाया कि जहाजों पर टी.एच.डी.वी’ विद्युत आपूर्ति प्रणालियाँ इससे अधिक हो गईं 5% लॉयड/एबीएस की सीमा लगभग 30% - मतलब मापा गया THDv 30-35% की सीमा में था. इसका समाधान होने तक जहाजों को प्रमाणित नहीं किया जा सका और सेवा में प्रवेश नहीं किया जा सका.[1]

सीएसएल ने पूरे बेड़े के लिए एक हार्मोनिक शमन समाधान प्रदान करने के लिए मिरस इंटरनेशनल को नियुक्त किया. मिरस ने अपनी मानक कार्यप्रणाली से शुरुआत की: पहले अनुकरण, फिर मॉडल को मान्य करने के लिए फ़ील्ड माप.

2.1 SOLV के साथ सिमुलेशन™

मिरस इंजीनियरों ने अपने मालिकाना SOLV का उपयोग किया™ प्रत्येक जहाज की संपूर्ण विद्युत प्रणाली - जनरेटर को मॉडल करने के लिए हार्मोनिक सिमुलेशन सॉफ्टवेयर, वितरण वास्तुकला, और सभी वीएफडी विभिन्न परिचालन स्थितियों पर लोड होते हैं. सिमुलेशन ने प्रमाणन निकायों द्वारा आवश्यक प्रमुख माप बिंदुओं पर अनुमानित THDv स्तर का उत्पादन किया.[1]

2.2 ऑन-बोर्ड फ़ील्ड माप

SOLV को मान्य करने के लिए™ नमूना, मिरस इंजीनियर जहाजों में से एक पर चढ़े और साइट पर हार्मोनिक मापन किया. फ़ील्ड-मापा गया THDv मान दोनों SOLV के साथ निकटता से मेल खाता है™ सिमुलेशन भविष्यवाणियां और सीएसएल के स्वयं के समुद्री परीक्षण माप - यह पुष्टि करते हुए कि सिमुलेशन मॉडल वास्तविक पोत विद्युत प्रणाली का सटीक प्रतिनिधित्व करता है. यह तीनतरफा समझौता (सिमुलेशन, मिरस क्षेत्र माप, सीएसएल समुद्री परीक्षण) फ़िल्टर के बाद की भविष्यवाणियों में दृढ़ विश्वास दिया.[1]

03 आधुनिक थोक वाहकों पर वीएफडी भार: हार्मोनिक्स अपरिहार्य क्यों हैं?

सीएसएल पैनामैक्स जहाज थोक वाहक डिजाइन में कला की वर्तमान स्थिति का प्रतिनिधित्व करते हैं. परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव को हर जगह तैनात किया जाता है - बाद में विचार के रूप में नहीं, लेकिन एक मुख्य दक्षता रणनीति के रूप में:[1]

• थ्रस्टर ड्राइव - पोत संचालन और स्टेशन-रख-रखाव
• गिट्टी पंप ड्राइव - ट्रिम और स्थिरता प्रबंधन (2 × 350-400 एचपी प्रति बर्तन)
• सेल्फ-अनलोडिंग कन्वेयर ड्राइव - स्व-उतारने वाले जहाज की परिभाषित क्षमता; कन्वेयर प्रणाली तट-आधारित उपकरण के बिना कार्गो का निर्वहन करती है (4 × 400 एचपी प्रति जहाज)
• वेंटिलेशन फैन ड्राइव - होल्ड और मशीनरी स्पेस वेंटिलेशन, दक्षता के लिए गति-नियंत्रित

इनमें से प्रत्येक ड्राइव सिस्टम वास्तविक परिचालन लाभ प्रदान करता है: आंशिक लोड पर ईंधन की खपत कम हो गई, सटीक गति नियंत्रण, यांत्रिक घिसाव कम हो गया. लेकिन सामूहिक रूप से, वे पूरी तरह से ऑन-बोर्ड जनरेटर द्वारा आपूर्ति की गई एक पोत बिजली प्रणाली पर 6-पल्स गैर-रेखीय भार की भारी सांद्रता का प्रतिनिधित्व करते हैं - वही उच्च-स्रोत-प्रतिबाधा, इस शृंखला में पिछले केस अध्ययनों में आईलैंड-सिस्टम समस्या का सामना करना पड़ा, नौ जहाजों के बेड़े तक बढ़ाया गया.

3.1 अनलोडिंग कन्वेयर - एक केंद्रित हार्मोनिक स्रोत

सेल्फ-अनलोडिंग कन्वेयर सिस्टम सीएसएल के जहाजों की परिभाषित तकनीक और बोर्ड पर सबसे बड़ा हार्मोनिक स्रोत है. चार 400 एचपी कन्वेयर ड्राइव एक साथ संचालित होने का प्रतिनिधित्व करते हैं 1,600 एकल पोत बस पर 6-पल्स रेक्टिफायर लोड का एचपी. जब ये ड्राइव कार्गो डिस्चार्ज के दौरान पूरी क्षमता पर काम करते हैं - जो ठीक तब होता है जब जहाज बंदरगाह के पास होता है, सीमित जनरेटर अतिरेक के साथ संचालन - पोत विद्युत प्रणाली पर हार्मोनिक लोडिंग अपने अधिकतम पर है.

यह सबसे खराब स्थिति है जिसके लिए समुद्री परीक्षणों को अनुपालन प्रदर्शित करना होगा, और यह बिल्कुल वही परिदृश्य है जिसने इसका निर्माण किया 30%+ THDv की अधिकता ने प्रमाणीकरण को अवरुद्ध कर दिया.

04 समाधान: सबसे बड़ी ड्राइव पर लाइनएटर AUHF, बेड़े चौड़ा

4.1 फ़िल्टर प्लेसमेंट रणनीति

अनुकरण और विश्लेषण के बाद, मिरस इंजीनियरों ने प्रत्येक जहाज पर सबसे बड़े वीएफडी - विशेष रूप से कन्वेयर ड्राइव और गिट्टी पंप ड्राइव पर लाइनेटर एयूएचएफ फिल्टर लगाने की सिफारिश की।. यह चयनात्मक प्लेसमेंट रणनीति हार्मोनिक शमन के एक महत्वपूर्ण सिद्धांत को दर्शाती है: सबसे बड़ी ड्राइव सबसे बड़ी पूर्ण हार्मोनिक धाराओं का उत्पादन करती है और इसलिए बस THDv पर सबसे अधिक प्रभाव डालती है. प्रमुख हार्मोनिक स्रोतों को कम करने से प्रत्येक ड्राइव पर फ़िल्टर की आवश्यकता के बिना अनुपालन प्राप्त होता है.[1]

4.2 सिमुलेशन-पुष्टि अनुपालन

SOLV™ स्थापित लाइनएटर फिल्टर के साथ सिमुलेशन से पता चला कि THDv काफी हद तक कम हो गया है 5% सभी परिचालन स्थितियों के तहत सभी नौ जहाजों पर लॉयड/एबीएस सीमा मॉडल की गई. सिमुलेशन और क्षेत्र माप के बीच वही घनिष्ठ समझौता जिसने प्री-फ़िल्टर बेसलाइन की विशेषता बताई थी, ने विश्वास दिलाया कि पोस्ट-फ़िल्टर सिमुलेशन परिणाम समुद्री परीक्षणों की पुष्टि करने वाले विश्वसनीय पूर्वानुमान थे।.[1]

अंजीर. 2. कन्वेयर बुनियादी ढांचे को दर्शाने वाले सीएसएल पैनामैक्स सेल्फ-अनलोडिंग जहाज का डेक दृश्य. चार 400 एचपी कन्वेयर ड्राइव पोत बस पर प्रमुख हार्मोनिक स्रोत का प्रतिनिधित्व करते हैं और लाइनेटर एयूएचएफ स्थापना के लिए प्राथमिक लक्ष्य थे. स्रोत: मिरस इंटरनेशनल / सीएसएल समूह.[1]

05 विद्युत गुणवत्ता परिप्रेक्ष्य: यह केस स्टडी क्या दर्शाती है

5.1 समुद्री परीक्षणों में हार्मोनिक समस्याओं की खोज - एक आवर्ती पैटर्न

सीएसएल मामला इस श्रृंखला में पहले अध्ययन किए गए अपतटीय सेवा पोत मामले के साथ एक संरचनात्मक विशेषता साझा करता है: हार्मोनिक अनुपालन को जहाज के डिजाइन के दौरान सत्यापित नहीं किया गया था और केवल समुद्री परीक्षणों में ही इसका पता चला था. दोनों ही मामलों में, सभी प्रमुख भारों को एक साथ चलाने के साथ वास्तविक परिचालन स्थितियों के तहत विद्युत प्रणाली का परीक्षण करने से पहले जहाज बनाया गया था और सेवा के लिए तैयार था.

इस पैटर्न को रोका जा सकता है. डिज़ाइन चरण के दौरान हार्मोनिक सिमुलेशन - शिपयार्ड निर्माण से पहले - यह पहचान सकता है कि नियोजित वीएफडी पूरक सभी ऑपरेटिंग परिदृश्यों के तहत अनुरूप टीएचडीवी का उत्पादन करेगा या नहीं. एक SOLV की लागत™ डिज़ाइन चरण में सिमुलेशन निर्माण के बाद के रेट्रोफ़िट समाधान की लागत का एक अंश है. नौ जहाज़ों वाले बेड़े के लिए, प्रारंभिक हार्मोनिक विश्लेषण का तर्क सम्मोहक है.

5.2 चयनात्मक फ़िल्टर प्लेसमेंट - प्रमुख-स्रोत रणनीति

जहाज पर सभी ड्राइवों के बजाय केवल सबसे बड़े ड्राइव - कन्वेयर और गिट्टी पंप - को फ़िल्टर करने का निर्णय सही इंजीनियरिंग दृष्टिकोण है जब हार्मोनिक बजट कुछ बड़े भारों पर हावी होता है. 6-पल्स रेक्टिफायर हार्मोनिक करंट परिमाण मोटे तौर पर ड्राइव आकार के साथ मापता है. चार 400 एचपी कन्वेयर ड्राइव और दो 400 हिमाचल प्रदेश (या 350 हिमाचल प्रदेश) गिट्टी पंप ड्राइव एक साथ प्रति पोत लगभग 2,300-2,400 एचपी गैर-रेखीय भार का प्रतिनिधित्व करते हैं. शेष ड्राइव - थ्रस्टर ड्राइव, वेंटिलेशन पंखे - छोटे होते हैं और बस THDv में उनका योगदान होता है, जबकि असली, गौण है.

प्रमुख स्रोतों को फ़िल्टर करने से THDv भीतर आ जाता है 5% आप LIMIT. प्रत्येक ड्राइव को फ़िल्टर करने से अनुपालन मार्जिन में आनुपातिक सुधार के बिना लागत और जटिलता बढ़ जाएगी. SOLV™ सिमुलेशन ने सटीक मात्रा निर्धारित की कि प्रत्येक फ़िल्टर प्लेसमेंट में कितना सुधार हुआ, किसी भी हार्डवेयर का ऑर्डर देने से पहले चयनात्मक रणनीति को मान्य करने में सक्षम बनाना.

5.3 एक इंजीनियरिंग उपकरण के रूप में सिमुलेशन-माप समझौता

SOLV के बीच करीबी तीन-तरफ़ा समझौता™ सिमुलेशन, मिरस क्षेत्र माप, और सीएसएल का अपना समुद्री परीक्षण डेटा एक कार्यप्रणाली बिंदु के रूप में जोर देने लायक है. जब किसी समाधान को लागू करने से पहले एक सिमुलेशन मॉडल को स्वतंत्र क्षेत्र माप के विरुद्ध मान्य किया जाता है, समाधान के बाद के सिमुलेशन परिणाम में वास्तविक पूर्वानुमानात्मक महत्व होता है. यह अकेले अनुकरण से भिन्न है, जो इनपुट डेटा और मान्यताओं की सटीकता पर निर्भर करता है.

नौ जहाज़ों वाले बेड़े के लिए, फ़िल्टर-पश्चात माप के लिए प्रत्येक जहाज पर चढ़ना समय लेने वाला और महंगा होगा. मान्य मॉडल पूरे बेड़े में समान फ़िल्टर विनिर्देश लागू करना सुरक्षित बनाता है - एक बार जब मॉडल एक जहाज पर सटीक पुष्टि कर लेता है, दूसरों के लिए भविष्यवाणी विश्वसनीय है. यह एक इंजीनियरिंग उपकरण के रूप में अनुकरण है, बिक्री प्रस्तुति के रूप में नहीं.

सन्दर्भ

1. [1] मिरस इंटरनेशनल इंक., “मामले का अध्ययन: सीएसएल ग्रुप इंक. - पैनामैक्स वेसल्स हार्मोनिक मिटिगेशन,” एप्लीकेशन केस स्टडी, Brampton, ओंटारियो, कनाडा. उपलब्ध: mirusinternational.com
2. [2] अमेरिकी नौवहन ब्यूरो (पेट), “विद्युत ऊर्जा प्रणालियों में हार्मोनिक्स के नियंत्रण पर मार्गदर्शन नोट्स,” पेट, Houston, टेक्सास.
3. [3] लॉयड का रजिस्टर, “जहाजों के वर्गीकरण के लिए नियम और विनियम,” लॉयड का रजिस्टर, लंडन, यूके.