Sistema de suministro de energía para buques.

Sistema de suministro de energía (3) para el posicionamiento dinámico de un buque (1),

comprendiendo dicho sistema de suministro de energía (3):

un primer generador accionado por motor de combustión (G1),

un segundo generador accionado por motor de combustión (G2),

una unidad de batería (11), y

una unidad de convertidor (9) dispuesta para proporcionar energía al buque (1) desde la unidad de batería (11), en el que en un primer estado operativo del sistema de suministro de energía, sólo el primer generador accionado por motor de combustión (G1) está dispuesto para suministrar energía al buque (1), y en el que en un segundo estado operativo en el que el primer generador accionado por motor de combustión (G1) falla, el segundo generador accionado por motor de combustión (G2) está dispuesto para suministrar energía al buque, y en el que la unidad de convertidor (9) está dispuesta para suministrar energía al buque (1) durante la transición entre el primer estado operativo y el segundo estado operativo.

Sistema de suministro de energía para buques

Campo técnico

La presente descripción se refiere a un sistema de suministro de energía para buques, y en particular a un sistema de suministro de energía que proporciona respaldo de energía para el posicionamiento dinámico de buques. La presente descripción se refiere además a un sistema de suministro de energía en secciones, que comprende al menos dos de tales sistemas de suministro de energía.

Antecedentes El posicionamiento dinámico (DP) es un método para mantener la posición y el rumbo de un buque generalmente mediante el uso de medios de propulsión del buque. Entre los buques que utilizan posicionamiento dinámico se incluyen plataformas semisumergibles y buques de perforación.

Se han establecido normas de seguridad para buques con posicionamiento dinámico. Estas normas definen las clases DP1, DP2 y DP3. Las normas para buques de clase DP2 y DP3 exigen que debe mantenerse la posición después de un fallo aislado. En la práctica esto significa que nunca se debe permitir que se produzcan apagones. Para lograr esto, los buques DP normalmente funcionan en una configuración de barra partida con acoplamientos entre barras abiertos. Para plataformas semisumergibles, esto generalmente significa una configuración de dos fracciones, mientras que para buques de perforación es típica una configuración de tres fracciones. Estas configuraciones son suficientes para prevenir apagones y para cumplir los requisitos de clase para operaciones en DP2 y DP3 en la mayoría de condiciones medioambientales.

Las plataformas suelen operar con redundancia adicional además de la proporcionada por la configuración de barra partida. Algunos operarios de plataformas proporcionan plataformas con al menos dos generadores funcionando en cada fracción durante operaciones DP, para minimizar el riesgo de apagón parcial dentro de cada fracción. Sin embargo, las configuraciones con varios generadores funcionando tienen varios inconvenientes.

El documento EP 2243700 describe un sistema propulsor redundante para el posicionamiento dinámico de un buque. El sistema propulsor redundante comprende al menos tres propulsores para crear empuje transversal, conectados a un panel de control para la fuente de alimentación principal, estando dicho panel de control dividido en dos partes mediante un acople entre barras con sistemas de distribución de energía eléctricamente aislada, en el que al menos dos partes del panel de control están normalmente activas, y cada parte está dispuesta para alimentar al menos dos propulsores. Al menos uno de los propulsores, a saber, el propulsor redundante, está conectado a las dos partes del panel de control principal, proporcionándose un buque con sistema de suministro de energía dual y una redundancia de propulsor de tres vías.

Resumen El presente inventor ha tomado conciencia de que, en operación normal, la carga de los generadores en configuraciones que tienen varios generadores funcionando en cada fracción puede normalmente ser tan baja como entre 15 % y20%.

Las operaciones con cargas bajas tienen varias desventajas. Por ejemplo, tales operaciones tienen poca eficiencia lo que da como resultado un alto consumo de combustible específico por parte de los motores diésel de los generadores diésel. Además, aumenta el CO2, NOx, SOx y la emisión de partículas, y aumenta la acumulación de carbono y el riesgo cristalización del interior de cilindro en los motores diésel.

En vista de lo anterior, un objeto de la presente descripción es proporcionar un sistema de suministro de energía para un buque DP que tiene un nivel suficiente de fiabilidad contra apagones parciales y completos, reduciendo al mismo tiempo la acumulación de depósitos de carbono y el riesgo de cristalización del interior de cilindro.

Otro objeto de la presente descripción es reducir el consumo de combustible específico y las emisiones de contaminantes al medioambiente.

De este modo, la presente descripción proporciona un sistema de suministro de energía para el posicionamiento dinámico de un buque, comprendiendo dicho sistema de suministro de energía: un primer generador accionado por motor de combustión, un segundo generador accionado por motor de combustión, una unidad de batería y una unidad de convertidor dispuesta para proporcionar energía al buque desde la unidad de batería, en el que en un primer estado operativo del sistema de suministro de energía, sólo el primer generador accionado por motor de combustión está dispuesto para suministrar energía al buque, y en el que en un segundo estado operativo en el que el primer generador accionado por motor de combustión falla, el segundo generador accionado por motor de combustión está dispuesto para suministrar energía al buque, y en el que la unidad de convertidor está dispuesta

para suministrar energía al buque durante la transición entre el primer estado operativo y el segundo estado operativo.

Al proporcionarse un sistema de suministro de energía en el que al menos un generador accionado por motor de combustión, por ejemplo el segundo generador accionado por motor de combustión, no está funcionando y por tanto no proporciona energía al buque en operación normal, aumenta la carga en el generador accionado por motor de combustión, es decir el primer generador accionado por motor de combustión. Por ejemplo, en el caso de una configuración de dos generadores por fracción de barra, la carga se duplica en el generador que está funcionando, es decir, el generador que suministra la energía al buque para su posicionamiento dinámico. Al aumentar la carga en un generador, se reduce el consumo de combustible específico. Además, el aumento de carga reduce la acumulación de depósitos de carbono y el riesgo de cristalización del interior de cilindro.

Al proporcionarse un sistema de suministro de energía en el que al menos un generador accionado por motor de combustión no está funcionando en operación normal, el total de horas de funcionamiento del motor para el sistema de suministro de energía se acumulan más lentamente.

De manera ventajosa, un menor consumo de combustible reduce los costes de combustible y la emisión de sustancias peligrosas. Además, la acumulación lenta de horas de funcionamiento y la reducción de acumulación de depósitos de carbono y la reducción del riesgo de cristalización del interior de cilindro podrían alargar significativamente los intervalos de mantenimiento de los generadores accionados por motor de combustión.

El primer estado operativo puede ser un estado en el que el primer generador accionado por motor de combustión está en un modo de operación normal. Por tanto, el segundo generador accionado por motor de combustión comienza a operar y por tanto suministra energía al buque cuando falla el primer generador accionado por motor de combustión. La unidad de batería y la unidad de convertidor permiten un suministro de energía sustancialmente continuo en una fracción de barra durante el periodo de tiempo entre la ocurrencia del fallo del primer generador accionado por motor de combustión y la puesta en marcha del segundo generador accionado por motor de combustión en el segundo estado operativo. Por tanto, la unidad de batería y la unidad de convertidor están dispuestas para suministrar energía durante la transición entre el primer estado operativo y el segundo estado operativo.

En el presente documento, una fracción de barra debe interpretarse como una barra o barra de conexión que está desconectada, es decir, una barra que está desconectada de otras barras o barras de conexión mediante uno o más acoplamientos entre barras o desconectores.

Una realización comprende una barra, en la que el primer generador accionado motor de combustión y el segundo generador accionado por motor de combustión se pueden conectar a la barra, y en la que la unidad de convertidor se puede conectar a la barra y a la unidad de batería.

Una realización comprende un convertidor giratorio, en el que la unidad de convertidor se puede conectar a la barra a través del convertidor giratorio. Mediante el convertidor giratorio, se puede proporcionar un mantenimiento sin perturbaciones de la frecuencia y la tensión del sistema de suministro de energía hasta que la unidad de convertidor comience a suministrar energía en caso de que se active el generador en funcionamiento, es decir el primer generador accionado por motor de combustión. En concreto, el mantenimiento sin perturbaciones se puede lograr por la inercia que proporciona el árbol giratorio o rotor del convertidor giratorio.

En una realización, el convertidor giratorio comprende un generador y una máquina de inducción eléctricamente... [Seguir leyendo]

1. Sistema de suministro de energía (3) para el posicionamiento dinámico de un buque (1) , comprendiendo dicho sistema de suministro de energía (3) :

un primer generador accionado por motor de combustión (G1) , un segundo generador accionado por motor de combustión (G2) , una unidad de batería (11) , y una unidad de convertidor (9) dispuesta para proporcionar energía al buque (1) desde la unidad de batería (11) , en el que en un primer estado operativo del sistema de suministro de energía, sólo el primer generador accionado por motor de combustión (G1) está dispuesto para suministrar energía al buque (1) , y en el que en un segundo estado operativo en el que el primer generador accionado por motor de combustión (G1) falla, el segundo generador accionado por motor de combustión (G2) está dispuesto para suministrar energía al buque, y en el que la unidad de convertidor (9) está dispuesta para suministrar energía al buque (1) durante la transición entre el primer estado operativo y el segundo estado operativo.

2. Sistema de suministro de energía (3) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer estado operativo es un estado en el que el primer generador accionado por motor de combustión (G1) está en un modo de operación normal.

3. Sistema de suministro de energía (3) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende una barra (13) , en el que el primer generador accionado por motor de combustión (G1) y el segundo generador accionado por motor de combustión (G2) se pueden conectar a la barra (13) , y en el que la unidad de convertidor (9) se puede conectar a la barra (13) y a la unidad de batería (11) .

4. Sistema de suministro de energía (3) de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende un convertidor giratorio (12) , en el que la unidad de convertidor (9) se puede conectar a la barra (13) a través del convertidor giratorio (10) .

5. Sistema de suministro de energía (3) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el convertidor giratorio (12) comprende un generador (17) y una máquina de inducción (15) acoplada eléctricamente a través de un árbol giratorio (15 - 1) del convertidor giratorio (10) .

6. Sistema de suministro de energía (3) de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el generador (17) es un generador síncrono MV.

7. Sistema de suministro de energía (3) de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en el que la máquina de inducción

(15) es una máquina de inducción LV.

8. Sistema de suministro de energía (3) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que la máquina de inducción (15) se puede conectar a la unidad de convertidor (9) , y en el que el generador (17) se puede conectar a la barra (13) .

9. Sistema de suministro de energía (3) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de convertidor (9) está adaptada para suministrar energía al buque (1) cuando una frecuencia de sistema de suministro de energía está por debajo de un umbral predeterminado.

10. Sistema de suministro de energía (3) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, en el que la unidad de convertidor (9) comprende un variador de frecuencia para controlar la velocidad de rotación del motor de inducción (15) .

11. Sistema de suministro de energía en secciones (2) que comprende al menos dos sistemas de suministro de energía (3) , de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, y al menos un acoplamiento entre barras (D) , en el que los al menos dos sistemas de suministro de energía (3) se pueden conectar mediante al menos un acoplamiento entre barras (D) .

12. Buque (1) que comprende un sistema de suministro de energía en secciones (2) de acuerdo con la reivindicación

11.

13. Método para el posicionamiento dinámico de un buque que comprende un sistema de suministro de energía (3) que comprende un primer generador accionado por motor de combustión (G1) , un segundo generador accionado por motor de combustión (G2) , una unidad de batería (11) y una unidad de convertidor (9) dispuesto para proporcionar energía al buque (1) desde la unidad de la batería (11) , en el que en un primer estado operativo del sistema de 8

suministro de energía sólo el primer generador accionado por motor de combustión (G1) está dispuesto para suministrar energía al buque (1) , y en el que en un segundo estado operativo en el que el primer generador accionado por motor de combustión (G1) falla, el segundo generador accionado por motor de combustión (G2) está dispuesto para suministrar energía al buque, en el que el método comprende:

suministrar energía al buque (1) , mediante la unidad de convertidor (9) , durante la transición entre el primer estado operativo y el segundo estado operativo.

14. Método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que una unidad de control está dispuesta para controlar la conmutación de elementos de conmutación de la unidad de convertidor (9) de manera que se pueda proporcionar una compensación de energía adecuada al buque.

15. Método de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, en el que el sistema de suministro de energía (3) comprende un convertidor giratorio (12) , en el que la unidad de convertidor (9) se puede conectar a la barra (13) a través del convertidor giratorio (12) , y en el que el convertidor giratorio (12) comprende un generador (17) y una máquina de inducción (15) acoplada eléctricamente a través de un árbol giratorio (15 - 1) del convertidor giratorio (10) .

16. Método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la unidad de convertidor (9) comprende un variador de frecuencia, suministrando la unidad de convertidor (9) energía a la máquina de inducción (15) cuando una referencia de velocidad está por debajo de un valor de revoluciones por minuto, rpm, que es el más bajo que puede producirse normalmente en un modo de caída.