Caso Práctico: Filtro activo Dinámico sector naval

Filtros activos ADF

Como se solucionaron los complejos desafíos en
prestigiosas dragas con ADF a bordo.

ANTECEDENTES

Tras recibir un pedido para construir dos grandes dragas de succión con cortador, del diseñador, constructor y proveedor de buques líder. Equipos y servicios integrados en la industria mundial del dragado, se pusieron en contacto con nuestro colaborador holandés, Fortop. Para tratar la mitigación de armónicos en el proyecto. Fortop es una ingeniería colaboradora muy conocida y competente, con experiencia y profundo conocimiento en los sectores naval y marítimo.

Grandes dragas de 29.190kW, dos de los buques más competitivos del mundo, no tienen propulsión ni hélices, sino que se mueven a través de cabrestantes y patas durante su funcionamiento. Cada una está alimentada por cuatro generadores de 4,5MVA a 3,3kV.

 Se han instalado varios sistemas de accionamientos eléctricoscon varios tipos de rectificación. Conectados a sistemas de 3,3kV se encuentran 2 motores para el cabezal de corte y 1 motor para la escalerilla (2,4MW), todos ellos a través de variadores de 12 pulsos y doble transformador (desfasados), mientras que los cabrestantes (variadores AFE), los sistemas hidráulicos (Y/D) y las bombas estancas (variadores) están conectados a un sistema de 690V.

Después de que Fortop y Comsys visitaran juntos al cliente e introducirles las ventajas de la tecnología del filtro activo dinámico (ADF) combinada con las competitividad de la ingeniería Fortop, el cliente se convenció de que el ADF era la solución más idónea para tratar los armónicos que producían las bombas estancas.

COLABORADOR LOCAL: FORTOP

INDUSTRIA: NAVAL

LOCALIZACIÓN: PAÍSES BAJOS

DESAFÍO

Se realizaron estudios en la red eléctrica de los buques y se demostró que, además de la distorsión armónica durante el funcionamiento de las bombas estancas, aparecieron algunos casos de resonancia/supra- armónicos cuando los variadores de Frente Activo se pusieron en marcha. La alta capacidad del circuito de entrada de los AFE provocaba puntos de baja resonancia (7o y 11o orden) cuando funcionaba con un solo generador y los AFE estando en línea. Para garantizar un funcionamiento seguro y estable de los buques, era necesario disminuir la resonancia y prevenir una mayor excitación.

Normalmente, el filtro ADF P200 habría sido la elección más adecuada para disminuir la resonancia. Pero con una alimentación a 690 V, no era posible. Además, como el diseño del buque ya estaba en la fase final, cambiar el AFE a un variador de 6 pulsos, que tiene un efecto capacitivo 9 veces menor, tampoco era la solución.

SOLUCIÓN

Tras realizar una investigación exhaustiva y mediciones detalladas de estos problemas de calidad energética tan complejos, Fortop pudo proponer tres estrategias adicionales para complementar la unidad inicial ADF P300-180/690V encargada de eliminar todas las corrientes armónicas generadas por las bombas estancas:

1.  Reduciendo la capacidad del AFE conectado, la frecuencia de resonancia alrededor del 7o orden quedando enclavada por el control.

2. Instalar instrumentación de medida, para supervisar constantemente la calidad energética de toda la infraestructura eléctrica del buque y así alertar al momento de los problemas

3. Software personalizado para amortiguar puntos de resonancia

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RESULTADOS

Gracias a las mediciones y a la estrecha colaboración con el cliente, el problema se debió a un desajuste entre el generador AVR y el bucle de control del AFE. En algunos momentos, el bucle de control de los AFE podía «sobrecargar» el generador AVR y funcionaba con un nivel de tensión incontrolado provocado por los generadores. Mejorar la gestión entre los AFEs y el funcionamiento del Generador, es decir, controlando el número de AFEs conectados y reduciendo las fluctuaciones internas de potencia en la red mediante los AFEs, resultó ser la solución.

La puesta en marcha de los dos ADFs fue realizada en dos etapas, la primera mientras el buque estaba atracado en el muelle. Esta prueba a baja carga mostró excelentes resultados tanto en lo que respecta a la mitigación de armónicos generados por las bombas estancas como a la estabilización de la resonancia en el AFE. La segunda etapa consistió en un ensayo navegando y con pruebas de todo tipo de condiciones, llegando a simular la situación más desfavorable a plena carga, obteniendo los siguientes resultados —–>

  • THDI (BOMBAS ESTANCAS) CAÍDAS DEL 85% AL 16%
  • THDU A PLENA CARGA ESTUVO POR DEBAJO DEL 3.5%
  • EN EL TRANSCURSO DE LAS PRUEBAS, NO SE PRODUJERON RESONANCIAS MIENTRAS EL ADF ESTUVO OPERATIVO; CUANDO SE DESCONECTÓ, SE PRODUJERON RESONANCIAS DE 13o ORDEN
  • CON LAS PRECAUCIONES AÑADIDAS PARA EL AFE / CONTROLES DEL GENERADOR, EL NIVEL DE TENSIÓN SE MANTUVO ESTABLE Y NO SE PRODUJERON FLUCTUACIONES

EQUIPO UTILIZADO:

  • SUPRESIÓN DE ARMONICOS
  • COMPENSACIÓN DINÁMICA VARIABLE
  • EQUILIBRIO EN LA CARGA
  • DISEÑO MODULAR Y AMPLIABLE
  • COMPENSACIÓN DE PARPADEO
  • TENSIÓN NOMINAL 208-690V
  • BUCLE CERRADO, BUCLE ABIERTO & CONTROL SIN SENSORES