DE102011122130B4 - Energieversorgungs- und Antriebsanlage für Schiffe und Offshore-Einheiten - Google Patents

Energieversorgungs- und Antriebsanlage für Schiffe und Offshore-Einheiten Download PDF

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Abstract

Energieversorgungs- und Antriebsanlage für Schiffe und Offshore-Einheiten, mit zumindest einer Brennkraftmaschine (2, 3, 4), zumindest einem elektrischen Generator (5, 6, 7), wobei jede Brennkraftmaschine (2, 3, 4) an einen elektrischen Generator (5, 6, 7) angeschlossen ist, zumindest einem Elektromotor (10, 11, 12, 18), der durch den zumindest einen elektrischen Generator (5, 6, 7) mit elektrischer Energie versorgbar ist und mittels dem ein Schiffspropeller (13, 14, 15, 19) antreibbar ist, einem Schiffsnetz (17), das mittels des zumindest einen elektrischen Generators (5, 6, 7) mit elektrischer Energie versorgbar ist, zumindest einer Energieverteilereinheit (8, 9), die zwischen dem zumindest einen elektrischen Generator (5, 6, 7) einerseits und dem zumindest einen Elektromotor (10, 11, 12, 18) und Transformatoren (16, 20) andererseits angeordnet ist, wobei die Transformatoren (16, 20) zwischen der zumindest einen Energieverteilereinheit (8, 9) und dem Schiffsnetz (17) angeordnet sind, einer Steuervorrichtung (23), mittels der über Steuersignale jede Brennkraftmaschine (2, 3, 4), jeder elektrische Generator (5, 6, 7), jeder Elektromotor (10, 11, 12, 18), jeder Schiffspropeller (13, 14, 15, 19), und jede Energieverteilereinheit (8, 9) steuerbar sind, und einer Diagnoseeinheit (24), die an die Steuervorrichtung (23) angeschlossen ist und in der von der Steuervorrichtung (23) übermittelte Betriebsdaten und die von der Steuervorrichtung (23) ausgegebenen Steuersignale erfassbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuervorrichtung (23) Betriebsdaten jeder Brennkraftmaschine (2, 3, 4), jedes elektrischen Generators (5, 6, 7), jedes Elektromotors (10, 11, 12, 18), jedes Schiffspropellers (13, 14, 15, 19), der Transformatoren (16, 20) und jeder Energieverteilereinheit (8, 9) erfassbar sind, dass mittels der Steuervorrichtung über Steuersignale die Transformatoren (16, 20) steuerbar sind, dass die der Steuervorrichtung (23) übermittelten Betriebsdaten und die von der Steuervorrichtung (23) ausgegebenen Steuersignale in der Diagnoseeinheit (24) in einem Speichermedium abspeicherbar sind, und dass die Diagnoseeinheit (24) über Internet und/oder geeignete Datenwege fernzugriffsfähig ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Energieversorgungs- und Antriebsanlage für Schiffe und Offshore-Einheiten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei derartig ausgebildeten und ausgerüsteten Energieversorgungs- und Antriebsanlagen für Schiffe wird das Auftreten einer Störung, Irregularität od. dgl. üblicherweise seitens der Schiffsmannschaft bemerkt, woraufhin dann seitens der Schiffsmannschaft das betreffende Ereignis üblicherweise an den Schiffseigner oder Reeder weitergemeldet wird, der seinerseits ggf. zuständiges Personal der Werft oder des Schiffsausrüsters informiert. Sofern das gemeldete Ereignis eine bestimmte Qualität aufweist, läuft das Schiff den nächstgelegenen geeigneten Hafen an, zu dem ein Fachmann entsendet wird, der dann eine Inaugenscheinnahme des aufgetretenen Schadens bzw. des aufgetretenen Ereignisses vornimmt. Hierzu untersucht der Fachmann sämtliche in das Ereignis einbezogenen Komponenten und Aggregate der Energieversorgungs- und Antriebsanlage. Dies beinhaltet u. U. intensive Prüfungsmaßnahmen, wobei darüber hinaus ein Stillsetzen der Energieversorgungs- und Antriebsanlage und damit ein Betriebsausfall einhergehen kann. Nach Analyse des Problems bzw. des Ereignisses werden die geeigneten Maßnahmen zur Reparatur oder ggf. erforderlichen Wartungsmaßnahmen eingeleitet.
  • Zum Stand der Technik wird auf die WO 2005/049 418 A2 , die WO 2011/092 330 A2 und die DE 103 48 120 A1 verwiesen.
  • Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit zuschaffen, dass in einer in quasi beliebiger Entfernung zum Schiff vorhandenen Zentrale Fachleute und Experten Zugriff auf sämtliche Daten nehmen können, die im Zusammenhang mit dem Betrieb der Energieversorgungs- und Antriebsanlage anfallen und eine Rolle spielen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Insbesondere ist es möglich, diejenigen Betriebsdaten und Steuersignale in der Zentrale einzusehen, die in einen Zeitraum fallen, in dem eine Störung oder eine Irregularität des Betriebs der Energieversorgungs- und Antriebsanlage aufgetreten ist. Bereits in der Zentrale können dann geeignete Maßnahmen eingeleitet werden, um die Störung bzw. die Irregularität zu beseitigen. Dies kann ggf. durch entsprechende Anweisungen an die Schiffsmannschaft geschehen, wobei Auswirkungen der durch die Schiffsmannschaft vorgenommenen Maßnahmen auf den Betrieb der Energieversorgungs- und Antriebsanlage in der Zentrale überprüft werden können.
  • Hierdurch kann der Aufwand für Wartungs- und Reparaturarbeiten erheblich reduziert werden.
  • Vorteilhaft ist die Diagnoseeinheit der Energieversorgungs- und Antriebsanlage als Industriecomputer ausgebildet, der in die schiffsseitige Steuervorrichtung integriert ist, mittels dem die die Betriebsdaten und die Steuersignale erfassende und abspeichernde Software autonom betreibbar ist, der zum Empfang der Betriebsdaten und Steuersignale über eine Ethernet-Verbindung an die Steuervorrichtung angeschlossen ist, und mittels dem die Betriebsdaten und Steuersignale über das Internet mittels einer Website-basierten Schnittstelle und/oder mittels einer direkten Datenbankverbindung fernzugriffsfähig sind. Grundsätzlich sind auch andere als Ethernet-Verbindungen zwischen der Steuervorrichtung einerseits und der Diagnoseeinheit andererseits möglich.
  • Um unerwünschte Eingriffe in den Betrieb der Energieversorgungs- und Antriebsanlage zu verunmöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Diagnoseeinheit steuervorrichtungsseitig als reine Empfangseinheit ausgebildet ist.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungs- und Antriebsanlage ist die Diagnoseeinheit durch einen Industriecomputer, vorzugsweise einen SIMATIC IPC 427C Microbox-Computer der Firma Siemens ausgestaltet. Hierdurch kann der technisch-konstruktive und damit wirtschaftliche Aufwand für die Diagnoseeinheit vergleichsweise gering gehalten werden. Nichtsdestotrotz ist der Computer der genannten Bauart geeignet, sämtlichen an den Betrieb der Diagnoseeinheit gestellten Anforderungen zu genügen.
  • Im Falle der erfindungsgemäß vorgesehenen Diagnoseeinheit kann eine Abfrageanzahl je Zeiteinheit im aktuell gängigen Umfang, d. h. mit einer Frequenz von ca. 20 Hz, vorgesehen sein. Diese Frequenz kann aber nahezu beliebig gesteigert werden, z. B. bis in einen Bereich von 200 Hz.
  • Zweckmäßigerweise kann die Diagnoseeinheit an eine vorzugsweise heckseitige Steuervorrichtungseinheit der schiffsseitigen Steuervorrichtung angeschlossen sein, sofern die schiffsseitige Steuervorrichtung in entsprechende, miteinander in Verbindung stehende Steuervorrichtungseinheiten aufgeteilt ist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Energieversorgungs- und Antriebsanlage für Schiffe gezeigt ist.
  • Eine erfindungsgemäße Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 für Schiffe ist im in der einzigen Figur gezeigten Ausführungsbeispiel wie folgt aufgebaut:
    Die Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 hat drei Brennkraftmaschinen 2, 3, 4, von denen die Brennkraftmaschinen 2 und 3 einer Heckgruppe und die Brennkraftmaschine 4 einer Buggruppe der Energieversorgungs- und Antriebsanlage zugeordnet sind.
  • Bei den Brennkraftmaschinen handelt es sich üblicherweise um Dieselmotoren.
  • Jede Brennkraftmaschine 2, 3, 4 treibt einen ihr zugeordneten elektrischen Generator 5, 6 bzw. 7 an. Die beiden den Brennkraftmaschinen 2, 3 zugeordneten elektrischen Generatoren 5, 6 speisen elektrische Energie in eine heckseitige Energieverteilereinheit 8, der der Brennkraftmaschine 4 zugeordnete elektrische Generator 7 speist elektrische Energie in eine bugseitige Energieverteilereinheit 9 ein.
  • Bei den beiden Energieverteilereinheiten 8, 9 können jeweils Gleichspannungszwischenkreise mit bidirektional arbeitenden Stromrichtern vorgesehen sein.
  • Mittels der heckseitigen Energieverteilereinheit 8 werden im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Elektromotoren 10, 11, 12 mit Antriebsenergie versorgt, die ihrerseits dem Antrieb dreier heckseitiger Schiffspropeller 13, 14, 15 dienen. Des Weiteren wird mittels der heckseitigen Energieverteilereinheit 8 über einen Transformator 16 die Versorgung mit elektrischer Energie heckseitiger Bereiche eines Schiffsnetzes 17 bewerkstelligt.
  • In entsprechender Weise werden über die bugseitige Energieverteilereinheit 9 ein Elektromotor 18, der seinerseits einen bugseitigen Schiffspropeller 19 antreibt, und über einen Transformator 20 ein bugseitiger Abschnitt des Schiffsnetzes 17 mit elektrischer Energie versorgt.
  • Sämtliche vorstehend aufgeführten Aggregate der Energieversorgungs- und Antriebsanlage sowie ggf. weitere, hier im Einzelnen nicht beschriebene Aggregate derselben sind über in der Figur durch gestrichelte Linien lediglich angedeutete Steuer- und Signalleitungen 21, 22 an eine Steuervorrichtung 23 der Energieversorgungs- und Antriebsanlage angeschlossen.
  • In der Steuervorrichtung 23 der Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 des Schiffes werden sämtliche Betriebszustände sämtlicher Aggregate der Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 erfasst. Des Weiteren werden mittels der Steuervorrichtung 23 die genannten und ggf. weitere Aggregate der Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 über entsprechende Steuerbefehle gesteuert bzw. geregelt.
  • An die Steuervorrichtung 23 der Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 ist eine Diagnoseeinheit 24 angeschlossen. Aus der Steuervorrichtung 23 werden sämtliche in der Steuervorrichtung 23 erfassten Betriebsdaten der Aggregate der Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 an die Diagnoseeinheit 24 weitergeleitet. Dasselbe gilt für sämtliche seitens der Steuervorrichtung 23 an einzelne oder mehrere Aggregate der Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 ausgegebene Steuersignale.
  • In der Diagnoseeinheit 24 werden zum einen die jeweils aktuell an diese übermittelten Betriebsdaten und Steuersignale erfasst, wobei zum anderen sämtliche an die Diagnoseeinheit 24 weitergeleiteten Betriebsdaten und Steuersignale in der Diagnoseeinheit 24 abgespeichert werden.
  • In der Diagnoseeinheit 24 stehen somit sämtliche den Betrieb der Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 betreffende Daten zur Verfügung.
  • In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 ist die Diagnoseeinheit 24 als Industriecomputer der Bauart SIMATIC IPC 427C Microbox der Firma Siemens ausgebildet. Die derart gestaltete Diagnoseeinheit 24 ist so ausgebildet, dass auf sie bzw. auf die an sie übermittelten bzw. in ihr abgespeicherten Daten mittels einer Zentrale 25 zugegriffen werden kann. Dieser Zugriff kann über das Internet mittels einer Datenbankverbindung bewerkstelligt werden.
  • Ein Zugriff von der Zentrale 25 auf die Diagnoseeinheit 24 ist immer möglich, völlig unabhängig davon, wo sich das mit der Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 und damit der Diagnoseeinheit 24 ausgerüstete Schiff gerade befindet, sofern das Schiff mit dem Internet verbunden ist.
  • Das Zusammenwirken zwischen der Diagnoseeinheit 24 einerseits und der Zentrale 25 andererseits kann beispielsweise so gestaltet werden, dass die Diagnoseeinheit 24 die Zentrale 25 immer dann durch Übermittlung eines entsprechenden Signals bzw. einer entsprechenden Nachricht informiert, wenn in der Diagnoseeinheit 24 Abnormalitäten oder Unregelmäßigkeiten in der Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 des Schiffes erfasst werden.
  • Ein in der Zentrale 25 befindlicher Fachmann bzw. Experte kann dann damit beginnen, diejenigen Betriebsdaten und Steuersignale herunterzuladen, die in denjenigen Zeitraum fallen, in den die mitgeteilte Unregelmäßigkeit bzw. Irregularität fällt. Hierdurch kann der Experte die Ursache der Irregularität schnell und verlässlich identifizieren.
  • Die erforderlichen Maßnahmen können dann getroffen und eingeleitet bzw. die Schiffsmannschaft bei der Beseitigung der Ursachen der Irregularität oder daraus bereits resultierter Schäden unterstützt werden.
  • Um eine unerwünschte Beeinflussung des Betriebs der Steuervorrichtung 23 durch die Diagnoseeinheit 24 zu vermeiden, ist die Diagnoseeinheit 24 steuervorrichtungsseitig ausschließlich zum Empfang von Betriebsdaten und Steuersignalen ausgebildet. Dem Anschluss der Diagnoseeinheit 24 an die Steuervorrichtung 23 dient eine entsprechend ausgestaltete industrielle Ethernet-Verbindung.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 die heckseitige Energieverteilereinheit 8 und die bugseitige Energieverteilereinheit 9 auf. Die beiden Energieverteilereinheiten 8, 9 sind miteinander verbunden, so dass es möglich ist, sämtliche Verbraucher über jede der Energieverteilereinheiten 8, 9 mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Die Steuervorrichtung 23 kann eine heckseitige Steuervorrichtungseinheit und eine bugseitige Steuervorrichtungseinheit aufweisen, wobei diese selbstverständlich dann miteinander in Verbindung stehen. Die Diagnoseeinheit 24 ist dann üblicherweise der heckseitigen Steuervorrichtungseinheit zugeordnet.
  • Die Diagnoseeinheit 24 kann darüber hinaus in die schiffsseitige Steuervorrichtung 23 integriert sein. Wesentlich für den Betrieb der Diagnoseeinheit 24 ist, dass die in der Diagnoseeinheit 24 installierte Software geeignet ist, die Betriebsdaten der Energieversorgungs- und Antriebsanlage 1 und die Steuersignale, die von der Steuervorrichtung 23 ausgegeben werden, zu erfassen und abzuspeichern, wobei das hierzu erforderliche Programm autonom betreibbar sein muss.

Claims (5)

  1. Energieversorgungs- und Antriebsanlage für Schiffe und Offshore-Einheiten, mit zumindest einer Brennkraftmaschine (2, 3, 4), zumindest einem elektrischen Generator (5, 6, 7), wobei jede Brennkraftmaschine (2, 3, 4) an einen elektrischen Generator (5, 6, 7) angeschlossen ist, zumindest einem Elektromotor (10, 11, 12, 18), der durch den zumindest einen elektrischen Generator (5, 6, 7) mit elektrischer Energie versorgbar ist und mittels dem ein Schiffspropeller (13, 14, 15, 19) antreibbar ist, einem Schiffsnetz (17), das mittels des zumindest einen elektrischen Generators (5, 6, 7) mit elektrischer Energie versorgbar ist, zumindest einer Energieverteilereinheit (8, 9), die zwischen dem zumindest einen elektrischen Generator (5, 6, 7) einerseits und dem zumindest einen Elektromotor (10, 11, 12, 18) und Transformatoren (16, 20) andererseits angeordnet ist, wobei die Transformatoren (16, 20) zwischen der zumindest einen Energieverteilereinheit (8, 9) und dem Schiffsnetz (17) angeordnet sind, einer Steuervorrichtung (23), mittels der über Steuersignale jede Brennkraftmaschine (2, 3, 4), jeder elektrische Generator (5, 6, 7), jeder Elektromotor (10, 11, 12, 18), jeder Schiffspropeller (13, 14, 15, 19), und jede Energieverteilereinheit (8, 9) steuerbar sind, und einer Diagnoseeinheit (24), die an die Steuervorrichtung (23) angeschlossen ist und in der von der Steuervorrichtung (23) übermittelte Betriebsdaten und die von der Steuervorrichtung (23) ausgegebenen Steuersignale erfassbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuervorrichtung (23) Betriebsdaten jeder Brennkraftmaschine (2, 3, 4), jedes elektrischen Generators (5, 6, 7), jedes Elektromotors (10, 11, 12, 18), jedes Schiffspropellers (13, 14, 15, 19), der Transformatoren (16, 20) und jeder Energieverteilereinheit (8, 9) erfassbar sind, dass mittels der Steuervorrichtung über Steuersignale die Transformatoren (16, 20) steuerbar sind, dass die der Steuervorrichtung (23) übermittelten Betriebsdaten und die von der Steuervorrichtung (23) ausgegebenen Steuersignale in der Diagnoseeinheit (24) in einem Speichermedium abspeicherbar sind, und dass die Diagnoseeinheit (24) über Internet und/oder geeignete Datenwege fernzugriffsfähig ist.
  2. Energieversorgungs- und Antriebsanlage nach Anspruch 1, deren Diagnoseeinheit (24) als Industriecomputer ausgebildet ist, der in die schiffsseitige Steuervorrichtung (23) integriert ist, mittels dem die die Betriebsdaten und die Steuersignale erfassende und abspeichernde Software autonom betreibbar ist, der zum Empfang der Betriebsdaten und Steuersignale über eine Ethernet-Verbindung an die Steuervorrichtung (23) angeschlossen ist, und mittels dem die Betriebsdaten und Steuersignale über das Internet mittels einer Website-basierten Schnittstelle und/oder mittels einer direkten Datenbankverbindung fernzugriffsfähig sind.
  3. Energieversorgungs- und Antriebsanlage nach Anspruch 1 oder 2, deren Diagnoseeinheit (24) steuervorrichtungsseitig als reine Empfangseinheit ausgebildet ist.
  4. Energieversorgungs- und Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Diagnoseeinheit (24) durch einen Industriecomputer ausgebildet ist.
  5. Energieversorgungs- und Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, deren Diagnoseeinheit (24) an eine vorzugsweise heckseitige Steuervorrichtungseinheit der schiffsseitigen Steuervorrichtung (23) angeschlossen ist.
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