Μελέτη Και Σχεδίαση Τεχνικών Ελέγχου Επαγωγικών Κινητήρων Αντλιών Ψύξης Κύριας Μηχανής Και Ανεμιστήρων Μηχανοστασίου Εμπορικών Πλοίων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά στην επίλυση ενός πραγματικού προβλήματος του χώρου της ναυτιλίας μέσα από την προσαρμοσμένη -βάσει των νέων αναγκών- χρήση αντλιών ψύξης κύριας μηχανής και ανεμιστήρων μηχανοστασίου. Οι ανεμιστήρες χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία του μηχανοστασίου με αέρα για τις καύσεις που χρειάζονται οι γεννήτριες, η κύρια μηχανή και τα boiler εμπορικών πλοίων αλλά και την εξαγωγή αέρα κατά τις πολύ ζεστές μέρες. Η ανάγκη αυτή που έχει παρουσιαστεί τα τελευταία χρόνια θέλει η μέση ταχύτητα ενός εμπορικού πλοίου να έχει μειωθεί έως και κατά 30% σε σχέση με την ονομαστική (Slow Streaming) για λόγους οικονομίας καυσίμου, αλλά και μείωσης της εκπομπής ρύπων (κυρίως διοξειδίου του άνθρακα και των οξειδίων του αζώτου).Στην παρούσα εργασία επιχειρήθηκε να αναλυθεί πλήρως ο διανυσματικός έλεγχος με προσανατολισμό πεδίου (vector control) δρομέα ως επιλογή οδήγησης κινητήρων αντλιών ψύξης κύριας μηχανής και ανεμιστήρων μηχανοστασίου εμπορικών πλοίων. Αρχικά παρουσιάστηκε και αναλύθηκε η απλή κλασική μορφή της μεθόδου ενώ στη συνέχεια παρουσιάστηκε η εκδοχή της διάταξης με ελεγκτή ταχύτητας ασαφούς λογικής (fuzzy logic) για βελτιστοποίηση της χρονικής απόκρισης στις μεταβολές εντολής ταχύτητας. Επίσης, αναλύθηκε ο τρόπος εκτίμησης της ταχύτητας του δρομέα με προσαρμοστικό μοντέλο εκτιμητή MRAS (Model Referencing Adaptive System) προκειμένου να επιτευχθεί αποδέσμευση από τον αισθητήρα ταχύτητας (sensorless vector control). Στη συνέχεια παρουσιάστηκε νέα μέθοδος βελτιστοποίησης της χρονικής απόκρισης στις μεταβατικές καταστάσεις και ελαχιστοποίησης του σφάλματος του εκτιμητή MRAS ασαφούς λογικής (fuzzy logic). Τέλος, ως μία προσπάθεια να συγκεντρωθούν όλα τα πλεονεκτήματα της ασαφούς λογικής σε μία διάταξη διανυσματικού ελέγχου παρουσιάστηκε η συνδυασμένη χρήση του ελεγκτή ταχύτητας ασαφούς λογικής μαζί με τον εκτιμητή MRAS ασαφούς λογικής.Όλες οι διατάξεις που περιγράφονται παραπάνω προσομοιώθηκαν με χρήση του λογισμικού Matlab/Simulink προκειμένου να εξεταστεί η συμπεριφορά και τα χαρακτηριστικά υπεροχής των προτεινόμενων εκδοχών της διάταξης διανυσματικού ελέγχου κατά τις μεταβατικές καταστάσεις.