Tilstandskontroll av manøvrerings- og framdriftspropeller for fartøyer

Abstract

Gjennom denne oppgaven skal det sees på forskjellige aspekter knyttet til tilstandskontroll ved oppstart av elektriske drivmotorer for thrustere. Dette gjelder tilstandsparametre som strøm, spenning og turtall for motoren. Ved å betrakte disse tilstandene vil man kunne få et godt bilde over egenskapene til en asynkronmotor ved oppstart. Tilstandsdataen skal så benyttes for å avdekke eventuelle feil som oppstår i thrustersystemet ved start.For å gjennomføre tilstandskontroll av ovennevnte parametre, skal det utvikles programvare ved hjelp av LabVIEW som er i stand til å ta i mot større datamengder hurtig. Maskinvaren som vil bli benyttet for innhenting av tilstandsdata er National Instruments CompactRIO, FPGA og inngangsmodulene NI9401 og NI9215.Overføringshastigheten av data mellom dataloggeren, CompactRIO, og PC er avgjørende for at data skal kunne innhentes med høy punktprøvingsfrekvens. Dette utføres ved å benytte TCP/IP-overføring av data mellom CompactRIO og PC. Tilstandsdata vil da punktprøves med frekvens på 20kHz.Den utviklede programvaren benyttes så sammen med maskinvaren for å gjennomføre logging av strøm-, spenning- og turtallsforløp ved oppstart av thrustermotorer.Innsamling av tilstandsdata ble gjennomført ved oppstarter på de norske fregattene KNM Helge Ingstad og KNM Otto Sverdrup. Startene ble gjennomført med forskjellige generator- og tavlekonfigurasjoner. Resultatene viser hvordan forløpene for strøm, spenning og turtall endrer seg over tid blant annet ved innslag av kontaktorer i motorstarterene.Resultatene fra de aller fleste oppstartene viser normale forløp, det vil si uten feil, men det ble også gjennomført tre oppstarter der feil ble observert. Feilene som oppstod ble vurdert til å skyldes for lav spenning, utløsing av autostopp-funksjonalitet og manglende innslag av hovedkontaktor for autotrafo-starteren.Den innsamlede tilstandsdataen fra oppstarter som ikke avbrytes, både fra KNM Helge Ingstad og Otto Sverdrup, viser at generatorkonfigurasjonen har mye å si for oppstartsforløpet til thrustermotorene. Få generatorer i drift skaper svakere spenningsnett som påvirker forløpet ved motorstart. Dette resulterer i at det kan konkluderes med at færre generatorer i drift fører til at akselerasjonstiden til motorene blir lengre.I tillegg viser resultatene at dersom tiden mellom utkobling av stjernekontaktoren for autotransformeren og innkobling av hovedkontaktoren er lang, vil retardasjonen til motoren være mye større enn i tilfeller der denne tiden er kort. Denne egenskapen medfører at ved lang omkoblingstid varer det transiente strømforløpet etter hovedkontaktorens innslag i flere elektriske perioder enn ved kort omkoblingstid. Ut fra disse observasjonene kan det trekkes en konklusjon om at lang omkoblingstid fører til at motoren opererer lengre til venstre i momentkurven enn hva situasjonen ville vært ved kort omkoblingstid.Oppstarter som feiler er lett å observere ettersom motoren i de fleste tilfeller vil stoppe. Likevel er det vanskelig å konkludere med hva som er årsaken til feilet motorstart bare ved å betrakte motoren. Derimot kan man konkludere i hva som er årsak til eventuelle feil som oppstår ved å studere loggedata. Dette vises i resultatene fra oppstarter der motoren ble koblet fra nettet på grunn av feil hvor feilårsakene ble funnet.