[发明专利]用于船的电力系统

说明书

技术领域

本公开涉及用于船的电力系统，并且特别是涉及针对船的动力定位提供后备的电力系统。此外，本公开涉及分段电力系统，其包含至少两个此类电力系统。

背景技术

动力定位（DP）一般是借助于船的推进装置保持船的位置和航向的方法。利用动力定位的船包括半潜式钻井平台和钻井船。

已经为动力定位船只制定了安全相关的规则。这些规则定义了级别DP1、DP2和DP3。用于DP2和DP3船的级别规则要求在发生单一故障后必须保持位置。在实践中，这意味着必须绝不允许出现断电。为此，DP船通常运行在具有关断的母线联络（bustie）的分裂母线配置中。对于半潜式钻井平台，这通常意味着二分裂配置，而对于钻井船，典型的是三分裂配置。对于在大多数环境条件下的DP2和DP3操作来说，这些配置足以防止断电并且符合级别要求。

钻井平台常常在除了由分裂母线配置提供的冗余之外还使用额外的冗余来操作。在DP操作期间，在每个分裂中，一些钻井平台操作人员为钻井平台提供至少两个运行的发电机，以最小化在每个分裂内的部分断电的风险。然而，使用若干运行的发电机的配置有若干缺点。

发明内容

本发明人已经意识到，在正常操作中，在每个分裂中具有若干运行的发电机的配置中，发电机上的负载通常可能低至15-20%。

低负载操作有若干缺点。例如，此类运行具有导致柴油发电机的 柴油引擎的高单位燃料消耗量的低效率。此外，增加了CO₂、NO_x、SO_x和颗粒排放，并且增加了柴油引擎中的碳堆积以及缸孔磨光的风险。

鉴于上述，本公开的目的是提供用于DP船的电力系统，其具有对抗局部或全部断电的足够的鲁棒性级别，同时减少碳沉积和缸孔磨光的风险。

本公开的另一个目的是减少单位燃料消耗量和排放到环境中的污染物。

因此，本公开提供了用于船的动力定位的电力系统，所述电力系统包含：第一内燃机驱动发电机、第二内燃机驱动发电机、电池单元、以及被布置为从所述电池组向所述船提供电力的变换器单元，其中在所述电力系统的第一操作状态中，只有所述第一内燃机驱动发电机被布置为向所述船输送电力，并且其中在第二操作状态中，所述第一内燃机发电机遭受故障，所述第二内燃机驱动发电机被布置为向所述船输送电力，并且其中在从所述第一操作状态转变到所述第二操作状态期间，所述变换器单元被布置为向所述船输送电力。

通过提供如下的电力系统增加了运行中的内燃机驱动发电机，即所述第一内燃机驱动发电机上的负载，在该电力系统中在正常操作中，至少一个内燃机驱动发电机，例如所述第二内燃机驱动发电机是不运行的，因此不向所述船提供电力。例如，在每个母线分裂配置两个发电机的情况下，在所述运行中的发电机，即向所述船输送电力用于其动力定位的发电机上的负载是双倍的。通过增加发电机上的负载，减少了单位燃料消耗量。此外，所增加的负载减少了碳沉积的堆积和缸孔磨光的风险。

通过提供如下的电力系统，用于所述电力系统的全部引擎运行时间累积地更慢，在该电力系统中在正常操作中，至少一个内燃机驱动发电机是不运行的。

有利地，更低的燃料消耗量减少了燃料费用和有害物质的排放。此外，更慢的运行时间累积和减少的碳沉积的堆积以及减少缸孔磨光 的风险可以显著地延长所述内燃机驱动发电机的维护周期。

第一操作状态可以是所述第一内燃机驱动发电机是处于正常操作模式的状态。因此，当所述第一内燃机驱动发电机发生故障时，所述第二内燃机驱动发电机开始操作，并且因此向所述船输送电力。在所述第一内燃机驱动发电机发生故障和在所述第二操作状态中所述第二内燃机驱动发电机投入运行之间的时间中，所述电池单元和变换器单元允许基本上连续地在母线分裂中输送电力。因此，在所述第一操作状态和所述第二操作状态之间的转变中，所述电池单元和所述变换器单元被布置为输送电力。

本文中的母线分裂应当被理解为分开的母线或分开的汇流排，即借助于一个或多个母线联络或隔离开关将母线与其它母线或汇流排断开连接。

一个实施例包含母线，其中所述第一内燃机驱动发电机和所述第二内燃机驱动发电机可连接到所述母线，并且其中所述变换器单元可连接到所述母线和所述电池单元。