Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 | AARHUS MASKINMESTERSKOLE Akselgenerator Ombord M/S Magnolia Seaways BACHELORRAPPORT DECEMBER 2017
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 | AARHUS MASKINMESTERSKOLE
Akselgenerator Ombord M/S Magnolia Seaways BACHELORRAPPORT DECEMBER 2017
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
2
Titelblad
Forfatter M14782 Bo Sebastian Schliemann Haug
Projektets titel Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Projekttype Bachelorprojekt
Fagområde STCW
Uddannelsesforløb 9. Semester
Uddannelsesinstitution Aarhus Maskinmesterskole
Vejleder Keld Dyrmose
Dato for aflevering 22.12.17
Antal normalsider 30,3
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
3
Abstract
This report aims to investigate the possibility of retrofitting a shaft generator on board the M/S
Magnolia Seaways.
It will be examined whether there will be good opportunities to save economically and
environmentally.
This has been investigated by personally recording data on board the ship for an extended period
of time. As well as from credited producers and textbooks.
The report will inform about the results for:
shaft Generator
Selection of AC generator
power transmission
Classification
Control and PMS
Installation
Under these topics it was confirmed that it would give a positive outcome after installing a shaft
generator.
Both the power transmission and the AC generator can be in the engine room and provide the
required effect the ship's electrical network requires. In addition the consequences of following
the classification regulations, a good safety for the ship and its crew. And based on personal
experience and received knowledge, two forms of synchronization management are used.
It was found that an economic and environmental gain could be obtained.
The result of the investigated gave rise to several questions and perspectives that are also
described and may give birth to other studies.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
4
Indholdsfortegnelse
TITELBLAD .............................................................................................................................................. 2
ABSTRACT .............................................................................................................................................. 3
FORMÅL/FORORD .................................................................................................................................. 6 LÆSEVEJLEDNING ............................................................................................................................................... 7 NOMENKLATUR ................................................................................................................................................. 8
INDLEDENDE PROBLEMSTILLING ............................................................................................................. 9
UNDERSØGENDE PROBLEMSTILLING....................................................................................................... 9
PROBLEMFORMULERING ...................................................................................................................... 11
AFGRÆNSNING .................................................................................................................................... 12
METODE .............................................................................................................................................. 12 METODEKRITIK ................................................................................................................................................ 12
AKSEL GENERATOR............................................................................................................................... 13 VEKSELSPÆNDINGSGENERATOR .......................................................................................................................... 13
Indledning ............................................................................................................................................... 13 Påkrævet effekt. ...................................................................................................................................... 13 Valg af vekselspændingsgenerator ......................................................................................................... 14 Delkonklusion .......................................................................................................................................... 15
DC KRAFTOVERFØRSEL ..................................................................................................................................... 16 Indledning ............................................................................................................................................... 16 DC Maskinens virkemåde og opbygning ................................................................................................. 16
DELKONKLUSION.............................................................................................................................................. 21
KLASSIFIKATION ................................................................................................................................... 22 DELKONKLUSION.............................................................................................................................................. 35
STYRING OG PMS ................................................................................................................................. 36 AUTOMATISK SYNKRONISERING. ......................................................................................................................... 36
Lastfordeling af nettet. ........................................................................................................................... 37 INDKØRING AF AKSELGENERATOR. ...................................................................................................................... 37
Funktionsbeskrivelse ............................................................................................................................... 38 UDKØRING AF AKSELGENERATOR ........................................................................................................................ 39
Funktionsbeskrivelser .............................................................................................................................. 39 LASTFORDELING ............................................................................................................................................... 40
Funktionsbeskrivelse ............................................................................................................................... 40
DELKONKLUSION.................................................................................................................................. 41
INSTALLATION ..................................................................................................................................... 41 INDFØRING AF KOMPONENTER ........................................................................................................................... 42 MONTERING AF KOMPONENTER ......................................................................................................................... 47 DELKONKLUSION.............................................................................................................................................. 47
ØKONOMI ............................................................................................................................................ 47 BESPARELSE I FORHOLD TIL VEDLIGEHOLD PÅ GENERATORSÆT ................................................................................. 48 BESPARELSE I FORHOLD TIL BRÆNDSTOF ØKONOMI ................................................................................................ 51 BESPARELSE I FORHOLD TIL RESERVEDELE ............................................................................................................. 56
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
5
INDKØB AF AKSELGENERATOR SYSTEM ................................................................................................................. 57 DELKONKLUSION.............................................................................................................................................. 59
Miljømæssigt aspekt ............................................................................................................................... 60
KONKLUSION ....................................................................................................................................... 61
PERSPEKTIVERING ................................................................................................................................ 63 HYDRAULIK ..................................................................................................................................................... 63 INSTALLERING PÅ FORHENVÆRENDE GENERATORSÆT ............................................................................................. 63 INSTALLERING PÅ FORKANT AF HOVEDMOTOR ....................................................................................................... 63 FREKVENSREGULERING I STEDET FOR DC MASKINER ............................................................................................... 64 ANVENDELSE PÅ ANDRE SKIBE ............................................................................................................................ 64 BATTERIBANK .................................................................................................................................................. 64
BIBLIOGRAFI ........................................................................................................................................ 65
FIGUR LISTE ......................................................................................................................................... 67
DIAGRAM LISTE .................................................................................................................................... 67
LIGNINGS LISTE .................................................................................................................................... 68
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
6
Formål/forord
Denne rapport er udarbejdet i forbindelse med den afsluttende del af bachelorforløbet på
uddannelsen Professionsbachelor Maskinmester ved Aarhus Maskinmesterskole.
Formålet med denne rapport er at opnå en praktisk viden som Maskinmester i forbindelse med
udarbejdelse af en break-even analyse for en virksomhed. Samt skal der opnås kompetencer inden
for strukturering, design og planlægning af en større operation i forbindelse med et retrofit.
Rapporten lægger vægt på de områder, der er gennemgået i løbet af uddannelsen til
Maskinmester, samt lægges der vægt på, at rapporten indeholder et innovativt aspekt i forhold til
den problemløsende tankegang.
Rapporten er skrevet i samarbejde med DFDS A/S ombord på Magnolia Seaways, som er køllagt i
år 2003.
Skibet er bygget med en hovedmotor af MAN B&W Hyundai model 9L60MC-C samt 4
generatorsæt af MAN B&W Holeby model L21/31. På hovedmotoren er der installeret en
røggaskedel fra Aalborg boilers og et scrubber system fra Alfa Laval. Grundet scrubber systemet
kan hovedmotoren blive drevet af svovlholdig HFO (Heavy fuel oil) og stadig overholde de krav,
der bliver sat af MARPOL i forbindelse med ECA (Emission Control Areas) (IMO, 2017). De fire
generatorsæt er drevet af ULSFO (Ultra Low Sulphur Fuel Oil). I havn er det ene generatorsæt for
tiden drevet af MGO (Marine Gas Oil), hvor der er efterinstalleret en røggaskedel i år 2013.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
7
Læsevejledning
Det er tiltænkt med rapporten at udarbejde et forslag til, hvordan der kan installeres en
akselgenerator ombord på skibet, Magnolia Seaways. Rapporten er opbygget ud fra en indledende
problemstilling, og følger en linje der forklare, den ønskede opbygning af systemet.
Rapporten henvender sig hovedsageligt til Maskinmestre og andre brugere med en teknisk
bagrund.
Figur 1 – Forløb (Haug, 2017)
Til kilde henvisning er der anvendt Harvard Referencing.
Citater er markeret med ”citationstegn kursiv og mørkeblå.”
I afsnittet Klassifikation kommer alt citeret tekst fra samme kilde. Der er derfor kun kilde henvist
én gang.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
8
Nomenklatur
Forkortelse Benævnelse
IMO International Maritime Organization
MARPOL International Convention for the Prevention of Pollution from Ships
MGO Marine Gas Oil
HFO Heavy Fuel Oil
SCADA Supervisory Control And Data Acquisition
P Effekt
S Tilsyneladende effekt
EMK/E Elektromotorisk kraft
B Fluxtæthed
l Længde
v Hastighed
I Ampere
F Kraft
Cos(phi) Effektfaktor
omd Omdrejninger
k_g Gearings konstant
SFOC Specifik Fuel Oil Consumption
P_e Effektiv ydelse
C_h Brændselsolie forbrug
LO Smøreolie
LT Lav Temperatur kølvand
HT Høj Temperatur kølvand
mT Metrisk Ton
USD Amerikanske Dollars
DKK Danske Kroner
ms millisekunder
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
9
Indledende problemstilling
Det er i løbet af praktikperioden ombord på Magnolia Seaways blevet observeret, at skibets diesel
generatorsæt arbejder ved lav last under sørejse, og når skibet ligger til kaj.
Undersøgende problemstilling
Magnolia Seaways er, grundet de gældende regler for ECA, begyndt at anvende et andet
brændstof ULSFO med et lavere svovlindhold på skibets generatorsæt. Grundet stigningen i prisen
på brændstof, se Figur 2, ønskes det undersøgt, om der er andre muligheder for at skabe effekt på
skibet uden brug af ULSFO, hvor det stadig er muligt at overholde kravene i henhold til ECA.
Skibets generatorer er bygget til at kunne levere 1760 kW pr. stk. Det er blevet observeret
ombord, at skibets effektbehov ligger imellem 600-900 kW i løbet af en sørejse, og at skibets
generatorer derved i gennemsnit laver det halve arbejde i forhold til de 80% last, hvor en fire-takst
motor har den højeste virkningsgrad.
Figur 2 – BWI (Bunkerworld, 2017)
600 + 9002
(1760 ∗ 0,8)→
750
1408∗ 100 = 53%
I løbet af praktikperioden, ombord på Magnolia Seaways, er der blevet undersøgt hvilke
muligheder, der er for at løse den indledende problemstilling. Da problemet omhandler skibets
generatorer, deres nye brændstof samt for lav last, ønskes det at finde en fælles løsning for dette.
Da der er monteret et scrubber system på skibets hovedmotor, bevirker det, at denne kan drives
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
10
ved HFO i ECA, samt køre hovedmotoren med et forholdsvist fast omdrejningstal i løbet af
sørejsen. Det ønskes derfor at undersøge mulighederne for at få retro fittet en aksel generator,
der kan levere skibets effektbehov under sørejsen. Da der ikke er meget plads i akseltunnellen,
skal det undersøges, hvordan akselgeneratoren kan komme ombord og til sin endelige destination.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
11
Problemformulering
Hvad er de økonomiske og miljømæssige konsekvenser for brugen af en akselgenerator til at
opretholde skibets el net?
- Hvad er skibets påkrævede effekt, og hvor meget effekt skal akselgeneratoren kunne
levere til nettet?
- Hvordan skal der overføres kraft fra skrueakslen til generatoren?
- Hvilke konsekvenser er der forbundet med klassifikation af et generatorsæt?
- Hvordan skal akselgeneratoren synkroniseres med det eksisterende el net?
- Hvordan skal akselgeneratoren komme til sin endelige destination, og hvilke ændringer
skal der foretages på skibet?
- Hvad er den estimerede installationspris for akselgeneratoren, og hvilken
tilbagebetalingstid kan der forventes?
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
12
Afgrænsning
I det økonomiske afsnit bliver der ikke lavet nogle beregninger af, hvad det vil koste at
vedligeholde akselgeneratoren.
Da der ikke er indhentet nogen brændstofanalyse, beregnes det ikke hvor meget mindre SOX, NOX
og CO2, der udledes efter implementering af en akselgenerator.
Metode Til at undersøge problemstillingen bliver der udtaget målinger ombord på skibet Magnolia
Seaways. Disse målinger er udtaget fra skibets “styring”. Ved at opsamle data fra skibets styring
kan der ved databehandlingen arbejdes med værdier optaget på det eksakt samme tidspunkt.
Dette eliminerer måleusikkerheden, der ellers ville udspringe, når der behandles data fra to
forskellige enheder målt efter hinanden.
Der er samtidig indhentet data ombord på skibet fra producenternes datablade. Disse datablade
omhandler de konkrete komponenter, der er installeret ombord på Magnolia Seaways. Da disse
data er udarbejdet til at passe med skibet, giver databehandlingen af disse et mere reelt resultat i
forhold til problemstillingen ombord på skibet.
Den data, der er blevet indhentet uden for skibet, kommer fra anerkendte producenter og kilder
som ABB, MAN B&W og Det Norske Veritas.
Til databehandling anvendes der, teorier og metoder indlært i løbet af uddannelsen til
Maskinmester, samtidig med de undervisningsbøger, der er anerkendt af Aarhus
Maskinmesterskole.
Metodekritik
Problemstillingen bygger på kvalitative observationer. Der er efterfølgende brugt kvantitative
metoder til at indsamle og behandle den fornødne data. Det kan diskuteres, om den valgte
metode til at opsamle data har været den bedste. Ved at stole blindt på den data, der er indhentet
fra styringen, er der en vis risiko for en kommunikationsfejl imellem måleværdier og
procesværdier. Der havde evt. været et andet udfald, hvis den indhentede data var blevet stillet
overfor lignende data, der var hentet med andre måleinstrumenter eller ved analoge målinger.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
13
Samtidig strækker den målte data sig kun over 32 dage. Havde det været muligt at indhente data
over en længere periode, kunne undersøgelsen have haft et andet udfald.
Aksel generator
Akselgeneratoren skal kobles på hovedmotorens aksel, der driver skibets propel. Herved kan
skibet generere strøm via hovedmotoren, der kører kontinuerligt i løbet af sørejsen.
Grundet pladsmangel i akseltunnelen og omkring hovedmotoren ønskes det at undersøge hvilke
muligheder, der er for at opsætte et system til at føre kraften fra akslen videre til selve
generatoren. Dette vil bevirke, at generatoren kan placeres et andet sted på skibet, hvor der er
optimal plads.
I dette afsnit vil det også blive undersøgt hvilken vekselspændingsgenerator, der skal anvendes til
at opretholde elforbruget fra skibets komponenter og udstyr under sørejsen.
Til overvågning og styring af akselgeneratoren skal der udarbejdes et opdateret PMS (Power
Management System), der skaber et samspil med skibets nuværende fire generatorsæt.
Da der ikke er meget plads omkring skibets aksel, skal der undersøges forskellige installations
muligheder, samt hvilken størrelse af indgreb, der kan forekomme ved installation af en
akselgenerator.
Det ønskes, at undersøge om et indkøb samt installation af akselgeneratoren giver et økonomisk
overskud for skibet samt rederiet.
Vekselspændingsgenerator
Indledning
Da skibets elektriske forbrugere hovedsageligt er drevet af en vekselspænding, ønskes det at finde
en vekselspændingsgenerator, der kan levere skibets påkrævede effekt. Derved ønskes det, at
undersøge hvor meget effekt skibets forbrugere optager samt hvilken generator, der kan levere
dette behov til nettet.
Påkrævet effekt.
Da akselgeneratoren kun kan være aktiv i løbet af sørejse, hvor hovedmotoren kører, undersøges
det hvilken effekt, der er påkrævet i løbet af denne.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
14
Ifølge den elektriske balance, der er opgivet fra værftet, optager skibets forbrugere 1482 kW med
en effekt faktor på 0,8 og 60 reefer trailer (Bilag 1) fra nettet under sørejse. For at tage højde for
løbende optimering ombord er det via skibets SCADA1 undersøgt, hvor meget effekt skibets
forbrugere optager over en periode på 32 dage (Bilag 2). Det kan aflæses på nedenstående
Diagram 1, at skibets forbrugere gennemsnitligt optager 852 kW i løbet af en sørejse. De høje peak
værdier viser ankomst og afgang.
Diagram 1 (Haug, 2017)
Valg af vekselspændingsgenerator
Det ønskes at finde en generator, der kan levere det påkrævede effekt optag med en
arbejdsmargin [𝑎𝑚] på 1,2.
𝑃 ∗ 𝑎𝑚 → 852 ∗ 1,2 = 1.022 𝑘𝑊 ≈ 1000 𝑘𝑊
Ligning 1 – Påkrævet effekt
Da det ikke var muligt, at aflæse forbrugernes samlede effekt faktor i løbet af data opsamlingen,
må denne antages at være på 0,8.
For at finde den korrekte vekselspændingsgenerator beregnes den tilsyneladende effekt [𝑆]
𝑆 =𝑃
cos(𝜑)→
1000
0,8= 1250 𝑘𝑉𝐴
Ligning 2 – Påkrævet tilsyneladende effekt
1 Supervisory Control And Data Acquisition
y = -0,0106x + 852,65
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
POWER CONS
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
15
Det kan aflæses på Figur 3 fra (Bilag 3) at generatoren kan levere op til 1120 kW 1400 kVA ved 50
Hz/400 V.
Figur 3 (ABB, 2015)
Dette giver en arbejdsmargin på:
𝑎𝑚 =
𝑃11
𝑃→
1120
852= 1,3
Ligning 3 - Arbejdsmargin
Delkonklusion
Det kan konkluderes, at den vekselspændingsgenerator, der er markeret med gult, kan levere
skibets målte effekt optag inden for gennemsnittet, da det gennemsnitlige effektoptag ikke
overstiger 1000 kW i løbet af en sørejse. Generatoren kan også levere den påkrævede
tilsyneladende effekt ved en effekt faktor på 0,8. Den valgte generator giver samtidig en
arbejdsmargin på 1,3, hvilket ligger højere end de ønskede 1,2. Der er i databehandlingen ikke
taget højde for, hvor mange reefer trailere, der var ombord på skibet.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
16
DC Kraftoverførsel
Indledning
For at overføre effekten fra HVM til akselgeneratoren, skal der udarbejdes et system, der kan
overføre kraften fra akslen til generatoren.
DC Maskinens virkemåde og opbygning
DC maskinen virker efter Michael Faradays teorier om elektromagnetisk rotation og induktion.
Der vil blive induceret en elektromotorisk kraft (EMK/E) i en leder med længden 𝑙, hvis den
bevæger sig igennem et homogent2 magnetfelt med fluxtætheden 𝐵 med en konstant hastighed
𝑣. Se Ligning 4
𝐸 = 𝐵 ∗ 𝑙 ∗ 𝑣 [𝑉]
Ligning 4 – Elektromotorisk kraft
Den elektromotoriske kraft vil i en sluttet kreds drive en strøm igennem den. En simpel
jævnstrømsgenerator består derved af en leder, og det homogene magnetfelt den bevæges
igennem.
Den strøm [𝐼], der drives af den elektromotoriske kraft, drives propotionalt med den kraft 𝐹, der
driver jævnstrømsgeneratoren. Se Ligning 5
𝐼 =𝐹
𝐵 ∗ 𝑙 [𝐴]
Ligning 5 - Ampere
Hvis man derimod tilfører en elektromotorisk kraft, der driver en strøm, vil DC maskinen virke som
en jævnstrømsmotor. Ud fra Ligning 4 og Ligning 5 kan det observeres, at den hastighed lederen
vil bevæge sig igennem det homogene magnetfelt afhænger af, hvor stor en elektromotorisk kraft
den bliver tilført, samt at jævnstrømsmotorens afgivende kraft afhænger af den tilførte strøm.
Det kan yderligere aflæses ud fra de to ligninger, at med en ændring i fluxtætheden kan DC
maskinen reguleres.
2 Et magnetfelt med konstant fluxtæthed
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
17
Ved en lavpraktisk udførsel af DC maskinen roteres en ledende sløjfe igennem ét magnetfelt.
Siderne på den ledende sløjfe vil derved skære feltlinjerne skiftevis, hvilket resulterer i, at
spændingen vil skifte retning. For at undgå dette er spændingen i sløjfen ensrettet ved en
kommutator3, der rotere sammen med sløjfen. Kommutatoren er samtidig anvendt til at lede
spændingen til eller fra DC maskinen via et sæt kul, også kaldet børster4 Se Figur 4.
For at kunne virke som en kraftoverførende mekanisme, skal systemet opbygges af to DC
maskiner, hvor den ene arbejder i generatordrift og den anden i motordrift. Arbejder DC maskinen
i generatordrift, ”trækkes” den via drivakslen, og herved bliver ankerlederne ”trukket” igennem
statorens magnetfelt, hvorved der induceres en spænding, der udtages via børsterne.
Ledes der en strøm via børsterne igennem ankerlederne, vil magnetfeltet ifølge H. C. Ørsteds
teorier om elektromagnetisme dreje venstre om strømmens retning. Dette bevirker, at ankeret vil
blive udsat for en kraft, der resultere i en rotation af samme retning, som det inducerede
magnetfelt.
3 Strømvender 4 Glidekontakt med lav friktion
Figur 4 - DC Maskinens princip (Petersen, 2006)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
18
Da AC-generatoren skal drives med faste omdrejninger, for at opretholde skibets ønskede
frekvens, samtidig med at effekten skal flyttes fra hovedmotorens aksel til AC-generatoren, ville en
plausible løsning til styring af omdrejninger være en form for Ward-Leonard styring. Se Figur 5
Figur 5 – Ward-Leonard styring (Petersen, 2006)
I ovenstående princip driver en vekselstrømsmotor en DC maskine i generator drift med en
variable magnetiseringsstrøm. DC-generatoren levere i dette tilfælde spændingen til DC-motorens
anker. DC-motorens ankerspænding kan derved reguleres fra nul til den maksimale værdi ved at
regulere DC-generatorens felt. Ved at regulere ankerspændingen for DC-motoren er det muligt at
ændre dens omdrejninger uden at ændre på drejningsmomentet, da magnetiseringsstrømmen er
konstant. Se Figur 5 og Figur 6
Figur 6 – Regulering af moment og omløbshastighed (Petersen, 2006)
Dette vil bevirke at, når DC-generatoren reguleres via feltregulering, vil den optage et større
moment, hvis den drives af konstante omdrejninger. (Petersen, 2006)
For at give et bedre ”billede” af hvordan akselgeneratoren skal kobles på hovedmotorens aksel,
udarbejdes der en skitse, Se Figur 7, der indeholder Ward-Leonard styringen.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
19
Figur 7 – Akselgenerator (Haug, 2017)
Da DC-generatoren skal drives af hovedmotorens aksel, der køre med variable omdrejninger
grundet CPP (Controllable Pitch Propeller), ønskes det at finde en DC maskine, der kan overføre
skibets effektoptag fra skrueakslen til AC-generatoren indenfor hovedmotorens gennerelle
omdrejninger efter en gearing.
Som tidligere undersøgt i rapporten ligger skibets effektoptag hovedsageligt på 852 kW i løbet af
en sørejse. Det undersøges derfor hvilken DC maskine, der kan overføre en tilsvarende effekt.
Ifølge ABB kan en DMI 180-400 model 400Z levere 1392 kW på DC maskinens drivaksel. Se Figur 8
samt (Bilag 4)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
20
Figur 8 (ABB, 2011)
Denne DC maskine er ifølge databladet fra ABB selvmagnetiserende og ændres til en fremmed
magnetiseret DC maskine for at give en bedre regulering ved Ward-Leonard styringen.
Det kan aflæses fra databladet, at DC maskinen kan levere 1392 kW ved 685 omd/min.
Hovedmotoren kører ved sine maksimale omdrejninger 120 omd/min. Der kan derved laves en
gearing på 5,7. Se Ligning 6
𝑜𝑚𝑑1
𝑜𝑚𝑑2= 𝑘𝑔 →
685
120= 5,7
Ligning 6 – Omdrejninger DC
Med denne gearing vil DC maskinen kunne optage 723 kW ved 56 omd. på hovedmotorens aksel.
Se Ligning 7
𝑜𝑚𝑑1
𝑘𝑔= 𝑜𝑚𝑑2 →
320
5,7= 56
Ligning 7 – Gearings konstant
Ud fra databladet Figur 8 kan det aflæses, at DC maskinens maksimale nominelle omdrejninger 𝑛1
ligger på 685 omdrejninger, og at det laveste er 320. Der undersøges nu videre i databladet, om
der er nogen negativ konsekvens for DC maskinen ved at køre med lavere omdrejninger.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
21
Figur 9 – Effekt og omløbshastighed (ABB, 2011)
Som det kan aflæses på Figur 9, hvor 𝑌 er den procentmæssige effekt af mærkeeffekten fra
databladet, og 𝑋 er den procentmæssige omløbshastighed af databladets nominelle omdrejninger,
må det kunne antages at den eneste negative effekt, der er ved at køre DC maskinen i lavere
omdrejninger end 320, må være, at den ikke levere så meget effekt til kraftoverførsel.
Delkonklusion
Ud fra de behandlede teorier og data må det konkluderes, at hvis der anvendes to DC maskiner,
hvor den ene fungere som generator og den anden som motor, kan der overføres kraft fra
skrueakslen til vekselspændingsgeneratoren placeret et vilkårligt sted på skibet. Ved at ændre på
magnetiseringen skal der evt. tages højde for en ændret garanti.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
22
Klassifikation
Søfartsstyrelsen udgiver meddelelser om forskrifter, der omhandler skibes bygning og udstyr. Ved
et privat initiativ er der dannet skibsklassifikationsselskaber, der yder assurandører og udgiver
vejledninger til de forskrifter, der skal overholdes (Bodi, 1997).
For at undersøge konsekvenserne ved klassifikation af generatorsæt er der taget udgangspunkt i
vejledning fra Det Norske Veritas (DNV GL, 2017).
“2.1.3 Each generator required according to [2.1.1] shall normally be driven by a separate prime
mover. i.e.
each generator shall be driven by one engine, and one engine shall only drive one generator. The
generators shall be redundant, and not depend on any common components without redundancy
(e.g. not permanently connected to a common gearbox).”
Regel 2.1.3 foreskriver at: Enhver generator skal normalt drives af en separat motor. Generatorer
skal være redundante.
“2.1.4 A generator or generator system, having the offshore unit's main propulsion machinery as
its prime mover, may be accepted as a main source of electrical power, provided that it can be
used in all weather conditions and operating modes for the offshore unit, including standstill of
propeller. The main propulsion machinery shall comply with [2.2] with respect to starting capability
in a blackout situation.”
Regel 2.1.4 foreskriver at: En generator drevet af enhedens fremdrivningsmaskineri, hvor denne er
den primære strømkilde, kan accepteres, hvis den kan anvendes i alle vejr situationer, manøvre
operationer for enheden og inklusiv stillestående propel. Fremdrivningsmaskineriet skal overholde
forskrift 2.2 omhandlende start efter blackout.
“2.1.6 Shaft generator installations which do not comply with the requirement given in [2.1.4] may
be fitted as additional source(s) of power provided that:
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
23
— on loss of the shaft generator(s) or upon frequency variations exceeding ±10%, a standby
generating set is automatically started and connected to the main switchboard. Synchronisation
shall be possible within frequency variations of ±10%
— the capacity of the standby set is sufficient for the loads necessary for propulsion and safety of
the offshore unit.”
Regel 2.1.6 foreskriver at: Akselgeneratorer installationer, der ikke overholder kravene i regel
2.1.4, kan installeres som en ekstra strømkilde forudsat at ved generator svigt eller en frekvens
ændring på 10%, skal et generatorsæt automatisk starte op og overtage lasten, samt skal
synkronisering af generatorsættet kunne ske ved en frekvens variation på 10%. Generatorsættet
skal kunne levere den last, der er nødvendig for fremdrift og sikkerhed for enheden.
”2.2.3 Load shedding and automatic restoration of power
Where electrical power is necessary for station keeping, propulsion or steering of the offshore unit, the
system shall be so arranged that the electrical supply to equipment necessary for station keeping,
propulsion and steering, and to ensure safety of the offshore unit, will be maintained or immediately
restored in case of loss of any one of the generators in service. This means:
— All generators shall be equipped with automatic load shedding or other automatic means to prevent
sustained overload of any generator, see [7.1.1].
— Upon loss of power, provision shall be made for automatic starting and connecting to the main
switchboard of standby generator(s) of sufficient capacity, and automatic restarting of the essential
auxiliaries, in sequential operation if required. Starting and connection to the main switchboard of the
standby generator shall be preferably within 30 seconds, but in any case not more than 45 seconds, after
loss of power. Either restart of the previous running auxiliary, or start of a standby auxiliary system is
accepted.
— Where prime movers with longer starting time are used, this starting and connection time may be
exceeded upon approval from the society.
— Where several generator sets in parallel operation are required to cover the offshore unit's power supply,
the failure of one of the generator sets shall cause the immediate trip of non-important equipment and,
where necessary, the important equipment, where this is the only way to ensure that the remaining units
can supply the essential equipment. Load reduction may be one solution to achieve this.”
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
24
Regel 2.2.3 omhandler tilsigtet sikkerhedsudkobling og automatisk genopretning af generatorsæt
på enheden. På enheder, hvor et aktiv el net er påkrævet for at opretholde sikkerhed, fremføring
og styring, skal el nettet vedholdes eller genoprettes hurtigst muligt efter en sikkerhedsudkobling
af et generatorsæt. Herved skal alle generatorsæt være udstyret med automatisk
lastafgivelse/sikkerhedsudkobling eller andre automatiske midler til at forhindre en længere
overbelastning af generatoren.
Ved tab af et generatorsæt på el nettet skal et generatorsæt med tilstrækkelig kapacitet
automatisk startes op og kobles ind på el nettet. Opstart og indkobling på el nettet skal helst ske
inden for 30 sekunder, men under alle omstændigheder må tiden ikke overstige 45 sekunder efter
sikkerhedsudkobling. Der er mulighed for at enten genstarte det tidligere kørende generatorsæt
eller det sæt, der har stået i standby. Hvor drivkraften til generatoren har en længere opstartstid
end 45 sekunder, er det muligt at forlænge tiden efter godkendelse.
Hvor, der anvendes flere generatorsæt til at opretholde belastningen på enhedens el net, kan
udkobling af unødvendige komponenter anvendes til at nedsætte belastningen på nettet ved
sikkerhedsudkobling af et generator set.
”6.1.5 Generator circuits
a) Each generator shall be connected by a separate circuit to the corresponding switchboard.
b) When a generator is used for direct supply to single consumers, or can be connected to more
than one busbar section, more than one generator breaker is acceptable. In such cases, additional
requirements to protection of the circuits between the generator terminals and the generator
circuit breakers are given in [7.3.1] c) interpretation 3.”
Regel 6.1.5 omhandler generator kredsløb og beskriver, at hver generator skal forbindes med sit
eget kredsløb til hovedtavlen. Samt beskrives, at de tilfælde, hvor en generator enden forsyner en
enlige forbruger eller kan tilsluttes til mere end en tavle, er mere end én generatorbryder
acceptabel. Ved sådanne tilfælde stilles der andre krav til beskyttelse af kredsløbene imellem
generatorens terminaler og brydere omtalt i regel 7.3.1 afsnit C.
”7.1.1 Overload protection
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
25
a) Load shedding or other equivalent automatic arrangements shall be provided to protect the
generators, required by this standard, against sustained active/reactive overload.”
Regel 7.1.1 omhandler overbelastnings beskyttelse og foreskriver, at sikkerhedsudkobling eller
andre lignende arrangementer skal tilvejebringes for at beskytte generatorerne krævet af denne
standard imod vedvarende belastning.
“7.2.1 General
a) Each separate circuit shall be protected against short circuit with the protection in the feeding end.
For generators smaller than 1500 kVA, the protection may be at the switchboard side of the cables.
b) Each circuit shall be protected against overcurrent.
c) All consumers shall be separately protected except as noted below.
d) Loss of control voltage to protective functions shall either trip the corresponding equipment or give
an alarm on a manned control position, unless other specific requirements apply.
e) No fuse, switch or breaker shall be inserted in earthing connections or conductors. Earthed neutrals
may only be disconnected provided the complete circuit is disconnected at the same time by means
of multipole switch or breaker.
f) The circuit breaker control shall be such that pumping (i.e. automatically repeated breaking and
making) cannot occur.
g) Circuits for heating cables, tapes, pads, etc. should be supplied through a circuit breaker with earth
fault protection (residual-current device (RCD)). See Sec.10 [3.10].”
Afsnit 7.2 omhandler kredsløbsbeskyttelse.
Regel 7.2.1 afsnit a omhandler placering af beskyttelses udstyr for kortslutning i generator
kredsløbet. Generelt skal ethvert enkelt kredsløb være beskyttet i fødeenden. Dog kan
generatorer under 1500 kVA have deres beskyttelsesudstyr siddende i tavleenden.
“7.3.1 Generator protection
a) Generators shall be fitted with short circuit and overcurrent protection as well as undervoltage
release.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
26
b) The overcurrent protection shall normally be set so that the generator breaker trips at 110% to
125% of nominal current, with a time delay of 20 s to 120 s. Other settings may be accepted after
confirmation of discrimination.
c) The short circuit trip shall be set at a lower value than the generator’s steady state short circuit
current and with a time delay of maximum 1 s.
d) The undervoltage release shall have a time delay longer than the respective short circuit
setting.”
Regel 7.1.3 omhandler general generator beskyttelse. Ifølge afsnit a skal en generator være
udstyret med kortslutnings- samt overstrømsbeskyttelse sammen med underspændingsfrigivelse.
Afsnit b omhandler indstilling af overstrømsbeskyttelse, hvor bryde indstillingen skal være på
110% til 125% af den nominelle strøm med en tidsforsinkelse på 20 til 120 sekunder. Det bliver
også omtalt, at andre indstillinger kan accepteres efter kontrol af diskrimination.
Afsnit c omhandler indstilling af kortslutningsbrydere, hvor indstillingsværdien skal være lavere
end tomgangs kortslutnings niveauet med en tidsforsinkelse på maksimalt 1 sekund.
Afsnit d beskriver, at underspændingsfrigivelse skal have en tidsforsinkelse, der er længere end
den respektive kortslutningsindstilling.
“7.3.2 Generators having a capacity of 1500 kVA or above, and all high voltage generators, shall
be equipped with suitable protection, which in the case of short circuit in the generator or in the
supply cable between the generator and its circuit breaker will de-excite the generator and open
the circuit breaker. Emergency generators are exempted.
(See IEC60092-202/8.2.2)”
Regel 7.3.2 beskriver at generatorsæt med en kapacitet på 1500 kVA eller derover skal installeres
med sikkerhedsudstyr, der udkobler generatoren fra nettet, samt afmagnetisere generatoren ved
en kortslutning.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
27
“7.3.3 Each generator arranged for parallel operation shall be provided with reverse-power
protection with settings in accordance with engine manufacturer's recommendation. If no
manufacturer's recommendation is provided, setting values shall be:
— time delay between 3 s and 10 s
— tripping the generator circuit breaker at:
— maximum 15% of the rated power for generators driven by piston engines
— maximum 6% of the rated power for generators driven by turbines.
The release power shall not depart from the set point by more than 50% at voltage variations
down to 60% of the rated voltage, and on AC installations at any power factor variation.
Reverse power protection may be omitted when power supplied from the main switchboard to the
generator is impossible.”
Regel 7.3.3 omhandler generatorsæt, der køre parallelt. Disse anlæg skal beskyttes mod
tilbagegående effekt efter producentens forskrifter. Hvis der ikke er opgivet nogle forskrifter fra
producenten, skal følgende indstillinger følges:
Der skal være en tidsforsinkelse på 3 til 10 sekunder.
Bryderen skal bryde ved:
Maksimalt 15% af den nominelle effekt for generatorer drevet af stempel motorer.
Maksimalt 6% af den nominelle effekt for generatorer drevet af turbiner.
Udløser strømmen må ikke afvige mere end 50%, og det må den ikke gøre ved
spændingsvariationer ned til 60% af den nominelle spænding og ved en AC installation ved hver
effekt faktor variation.
Beskyttelse mod tilbagegående effekt kan udelades, hvis det ikke er muligt at levere strøm fra
hovedtavlen til generatoren.
“7.3.4
a) Generator circuit breakers shall be tripped at undervoltage. This undervoltage protection shall
trip the breaker when the generator voltage drops within the range 70% to 35% of its rated
voltage.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
28
b) The undervoltage protection shall have a time delay allowing for correct operation of the short
circuit protection (i.e. longer time delay than the short circuit protection.)
c) The undervoltage protection shall allow the breaker to be closed when the voltage and
frequency are 85% to 110% of the nominal value.”
Regel 7.3.4 afsnit a beskriver: Generatorens bryder skal udløses ved underspænding. Denne
udløsning skal forekomme, når spændingen falder til en værdi af 70% til 35% af den nominelle
spænding.
Afsnit b beskriver: Underspændings beskyttelsen skal have en tidsforsinkelse, der tillader korrekt
operation af kortslutningsbeskyttelsen, dvs. en længere tidsforsinkelse end
kortslutningsbeskyttelsen.
Afsnit c beskriver: Underspændings beskyttelsen skal tillade bryderen at været lukket, når frekvens
og spænding ligger på 85% til 110% af den nominelle værdi.
“7.5.1 Motor protection
a) The general requirements for circuit protection in [7.2] apply.
b) Overcurrent protection for motors may be disabled during a starting period.
c) Overcurrent relays shall normally be interlocked, so that they must be manually reset after a
release.
d) Short circuit and overload protection shall be provided in each insulated phase (pole) with the
following exemptions:
— for DC motors, overcurrent relay in one pole can be used, but this cannot then substitute
overcurrent release at the switchboard
— for AC motors supplied by three-phase electric power with insulated neutral, overload protection
in any two of the three phases is sufficient
— overcurrent release may be omitted for essential or important motors, if desired, when the
motors are provided with overload alarm (for steering gear motors, see DNVGL-OS-D101)
— overcurrent release in the controlgear may be omitted when the circuit is provided with a
switchboard circuit breaker with overcurrent protection
— overcurrent protection may be omitted for motors fitted with temperature detectors and being
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
29
disconnected upon over temperature, provided the feeding cable is sufficiently protected.
e) If fuses are used for short-circuit protection, a phase-failure supervision is required to prevent
the system be started if one phase fails.”
Regel 7.5.1 omhandler motor beskyttelse, og afsnit a beskriver, at kravene omhandlende
kredsløbsbeskyttelse fra regel [7.2] gør sig gældende på dette område.
Afsnit b omtaler, at overstrømsbeskyttelse kan være slået fra i løbet af opstartsperioden.
Afsnit c beskriver, at overstrømsrelæer normalt skal kunne indlåses, så de manuelt skal nulstilles
efter en brydning.
Afsnit d beskriver, at kortslutnings- og overbelastningsbeskyttelse skal være monteret på hver
isoleret leder (pol), hvor der er følgende undtagelser:
- For DC maskiner kan et overstrømsrelæ anvendes i en enkelt fase. Dog erstatter dette ikke
overstrømsudløseren ved tavlen.
- For AC motorer drevet af en tre faset spænding med en isoleret nulleder er
overbelastningsbeskyttelse i to faser tilstrækkeligt.
- Overstrømsbrydere kan udelades for essentielle eller vigtige motorer, når motoren er udstyret med
overbelastnings alarm.
- Overstrømsrelæet i koblingsudstyret kan udelades, når kredsløbet er udstyret med overstrømsrelæ
i tavlebryderen.
- Overstrømsrelæ kan udelades for motorer, der er udstyret med temperatur følere og udkobles ved
for høj temperatur, forudsat at fødekablet er tilstrækkeligt beskyttet.
“8.2 Control of main generator sets and main switchboards
8.2.1 General
a) Where a switchboard is arranged for operation from an automation system, the switchboard
shall in addition be arranged for local operation at the front of the switchboard or at a dedicated
control position within the space where it is installed. This local operation shall be independent of
remote parts of the automation system. For systems not used for propulsion and steering e.g.
process plant, an alternative arrangement may be accepted.
b) The following alarms shall be arranged at a manned control station:
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
30
— power failure to the control system
— high and low frequency on the main busbars
— high and low voltage on the main busbars.”
Regel 8.2.1 omhandler general styring af generatorsæt og hovedtavle
Afsnit a beskriver, at tavler, der er lavet til styring fra automationssystem, samtidig skal være lavet
til manuel styring på fronten af tavlen, hvor den er installeret. Denne manuelle styring skal være
uafhængig fra styringsdele af automationssystemet.
Afsnit b foreskriver hvilke alarmer, der skal være ved en bemandet kontrol station.
- Strømsvigt til kontrolsystemet
- Høj og lav frekvens på hovedskinner
- Høj og spænding på hovedskinner
“8.2.2 Manual operation
All generator prime movers and generator circuit breakers shall have means for manual
operation.”
Regel 8.2.2 Foreskriver, at alle driv enheder til generatorer samt generatorbrydere skal kunne
opereres manuelt.
“8.2.3 Automatic operation
Automatic control of start, stop and load sharing between generators shall be adequate to ensure
proper availability and functionality.
Interpretation:
Where start, stop and/or load sharing between generators are controlled by an automation system
the following apply:
a) The following alarms should be arranged at a manned control station:
1) starting failure of prime mover
2) difference in loads (kVA or alternatively both kW and kVAr) taken by the generators, with the
necessary time delay, when in symmetrical load sharing mode.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
31
b) Automatic starting attempts which fail should be limited to restrict consumption of starting
energy.
c) The generator circuit breaker should be provided with automatic wind up of the closing spring of
the breaker.
d) Simultaneous connection of generators on to the same bus should not be possible.
e) Automatic connection of a generator during blackout should only be possible when auxiliary
contacts on all generator circuit breakers show directly that all generators are disconnected from
the main switchboard and the bus is dead. A single synchronising device should not be relied upon
for blackout detection.
f) When a generator unit is standby, this should be indicated on the control panel.
g) No more than one attempt of automatic connection per standby generator is permitted to a de-
energised switchboard.
h) Systems with automatic start of the standby unit at heavy load on running units should be
arranged with adequate delay to prevent false start attempts, e.g. caused by short load peaks.
i) If the generator breaker has a test position, this should be recognised by the control system as
not available.
j) Automatic connection of generator should not take effect before the voltage of the generator is
stable and at normal level.
k) It should be possible to select a minimum number of running generator sets or to deselect
functions for automatic stop of generator sets at low load.
---e-n-d---o-f---i-n-t-e-r-p-r-e-t-a-t-i-o-n---“
Regel 8.2.3 Omhandler automatisk operation af generatorsæt og tavler og foreskriver, at
automatisk styring af start, stop og lastdeling mellem generatorer skal være passende til at sikre
en god tilgængelighed og funktionalitet.
Dvs. at start, stop og lastfordeling mellem generatorer styres fra automationssystem, er følgende
gældende.
- De følgende alarmer skal arrangeres på en bemandet kontrolstation.
o Start fejl af drivenhed for generatoren
o Forskel i last leveret af generatorer vist i kVA med korrekt tidsforsinkelse, når de er i
symmetrisk lastfordeling.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
32
- Automatiske opstartsforsøg som fejler, skal begrænses for at mindske forbruget af start energi.
- Generatorbryderen skal være udstyret med automatisk genoprulning af bryderens lukke fjeder.
- Samtidig indkobling af generatorer på samme hovedskinne bør ikke være muligt.
- Automatisk indkobling af en generator under sort skib bør kun ske, når hjælpekontakten på alle
generator brydere viser, at alle generatorer er koblet fra hovedtavlen, og at hovedskinnen er
spændingsløs. Et enkeltstående synkroniserings værktøj bør ikke bruges som bekræftelse af sort
skib.
- Når et generatorsæt er standby funktion, skal dette være angivet på kontrolpanelet.
- Der må ikke udføres mere end et forsøg på automatisk indkobling pr. Standby generatorsæt til en
spændingsløs hovedtavle.
- Systemer med automatisk opstart af standby generatorer ved kraftig lastforøgelse på den aktive
generator bør ske med en tidsforsinkelse, for at hindre unødvendige opstart f. Eks. Grundet korte
topbelastninger på nettet.
- Hvis generator bryderen er udstyret med en testposition, skal dette kunne genkendes af
styresystemet som ikke til rådighed.
- Automatisk indkobling af generatorer bør ikke ske, før generator spændingen er stabil og på
nominelt niveau.
- Det bør være muligt at vælge et minimum antal af aktive generatorsæt eller fravælge automatisk
udkobling af generatorsæt ved lav last.
“8.2.4 Generator circuit breaker control
a) Any casualty within one generator compartment of the main switchboard should not render
more than this generator's circuit breaker, nor its instrumentation and signals, inoperative.
b) Requirements for manual operation of generator breakers are given in [8.2.3].
c) A shut down or stop signal to the prime mover shall cause disconnection signal to the generator
circuit breaker.
— Exception:
For production systems, power plants not used for propulsion and steering e.g. process plant,
alternative arrangement may be accepted.
(See IEC 61892-2, Sec.7.5.2)”
Regel 8.2.4 omhandler styring af generatorbrydere.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
33
- Ethvert havari inden for generator afdelingen af hovedtavlen bør ikke effektuere andre end dennes
generatorbryder eller dens instrumentering og signaler.
- Krav til manuel drift af generatorbrydere er angivet i [8.2.3]
- Et afbrydelses- eller stopsignal til driv enheden skal forsage at generatoren brydes fra nettet.
“8.2.5 Generator instrumentation
a) At any control position for manual operation of a generator breaker, including operator stations,
the following information and control signals shall be easily and simultaneously observed by the
operator:
— control and indication of breaker open and breaker close
— generator power (kW)
— generator current. Three separate simultaneous readings or alternatively one reading with a
changeover switch for connection to all phases. If changeover switch is used, the current reading
shall be supplied by separate current transformers, not used for protection. At an operating station
one reading is sufficient.
— generator voltage
— generator frequency
— busbar voltage
— busbar frequency
— adjustment device for speed of generator prime mover. (Not required at operator stations if
load sharing is controlled by the automation system.)
— a temperature indicator for directly reading the temperature of the stator windings of
generators shall be located in the control room if the offshore unit has electric propulsion.
b) It shall be possible to synchronise each generator intended for parallel operation with two
different devices. Alternatively one independent synchronising device for each generator will be
accepted. Each generator shall be able to be synchronised to its busbar by a synchronising device
independent of any other sections of the switchboard.
(See IEC 61892-3, Sec.7.6.8)
c) For generators or other sources of power working in parallel on a DC busbar, synchronization
may not be required. However, instrumentation and adjustment devices shall be independently
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
34
installed for each source of power so that the same level of independency and local control is
achieved as for AC generators.”
Regel 8.2.5 omhandler generatorinstrumentering og beskriver at:
- Ved enhver kontrolpost til manuel drift af generatorbrydere skal følgende informations- og
styresignaler være let tolkeligt, og samtidigt kunne observeres af operatøren.
o Kontrol og angivelse af åben eller sluttet bryder
o Generator effekt kW
o Generatorstrøm. Det kan være tre separate samtidige aflæsninger eller alternativt en
læsning med en omskifter til alle tre faser. Ved brug af omskifter skal den aktuelle
aflæsning ske fra separate strømtransformere, der ikke anvendes til beskyttelse. Ved en
operatørstation er én aflæsning tilstrækkelig.
o Generatorspænding
o Generatorfrekvens
o Hovedskinne spænding
o Hovedskinne frekvens
o Hastighedsregulering for generatorens drivenhed. Dette er ikke nødvendigt, hvis
lastfordelingen styres automatisk.
o En temperatur indikator for generatorens statorviklinger skal kunne aflæses fra
kontrolrummet, hvis enheden har elektrisk fremdrift.
- Det skal være muligt at synkronisere hver generator beregnet til parallel drift med to forskellige
anordninger. Alternativt accepteres det, at der er en uafhængig synkroniserings anordning for hver
generator. Hver generator skal kunne synkroniseres til sin samleskinne ved hjælp af en
synkroniserings anordning uafhængigt af andre dele af hovedtavlen.
- For generatorer eller andre strømkilder, der arbejder parallelt på en DC skinne, er det evt. Ikke
nødvendigt med synkronisering. Instrumentering og hastigheds regulatorer skal dog installeres
uafhængigt af hver strømkilde således at samme niveau af uafhængighed og lokal kontrol opnås
som for AC-generatorer.
Kilde (DNV GL, 2017)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
35
Delkonklusion
Ud fra klassifikations forskrifterne kan det konkluderes, at styringen til ind- og udkobling af
akselgeneratoren skal laves efter, at den kan vedholde el nettet ombord på skibet. Dette
indebærer blandt andet, at generatoren skal kunne holde frekvensen ±10%. Samtidig skal
styringen laves til at kunne sikkerhedsudkoble akselgeneratoren og genoprette el nettet inden for
45 sekunder. Ud fra klassifikations forskrifterne skal akselgeneratoren ikke afmagnetiseres, da den
ikke er over 1500 kVA. Dette ønskes dog gjort alligevel, for at sikre skibets hovedmotor mod
unødvendig belastning.
Der skal til kraftoverførsel kun anvendes beskyttelse på en enkelt fase, da der anvendes DC. Dette
gør installationen enklere at indstille.
Da det skal være muligt at fjernstyre generatorerne, skal disse også kunne styres manuelt fra
skibets hovedtavle.
Der skal være to forskellige anordninger til at synkronisere generatorerne. Heraf kan der
installeres den automatiske synkroniseringsenhed og den manuelle.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
36
Styring og PMS
I dette afsnit undersøges det hvordan og hvilke former, der er for automatisk synkronisering og
lastfordeling af nettet ved parallel kørende generatorsæt.
Der skal samtidig laves et forslag til styring af ind- og udkøring af akselgeneratoren på skibets
aktive net for at overtage eller hjælpe til med lasten på nettet.
DC maskinen virker optimalt inden for et bestemt omdrejningstal. Der skal derfor laves en styring,
der kan ind- og udkoble DC maskinen afhængigt af hovedmaskinens omdrejningstal.
Det ønskes at få indkørt akselgeneratoren ind på nettet hurtigst muligt for at opnå den bedste
besparelse.
Det er observeret, at Magnolia Seaways altid har en ekstra generator indkørt på nettet under
havneanløb. Dette gøres for at opnå redundans og skabe en god sikkerhed for skibet, lasten og
dets besætning
Automatisk synkronisering.
Der skal være opfyldt forskellige kriterier ved parallelkobling af to forskellige
vekselstrømssystemer for at undgå strømstød. Kriterierne er som følger:
1. Samme spænding
2. Samme frekvens
3. Faseoverensstemmelse
Afviges der fra de tre idealkriterier kan det føre til, at der skabes en udligningsstrøm imellem de to
systemer.
Når kriterierne er opfyldt, skal synkroniseringsværktøjet sende et signal til generatorbryderen om
at koble ind på nettet. Der bliver generelt skelnet mellem to forskellige former for synkronisering,
statisk- og dynamisk synkronisering.
Statisk synkronisering
Ved statisk synkronisering indkøres generatorens omdrejninger optil, at frekvensen er lig med
frekvensen på nettet 0,2-1,0 Hz. Efterfølgende indkobles generatorbryderen. Når der anvendes
statisk synkronisering, er der ingen sikkerhed for, at generatoren vil overtage last i
indkoblingsøjeblikket. Hovedsageligt anvendes statisk synkronisering ved generatorsæt, der har
elektronisk hastighedsregulering, da denne ofte har en høj frekvensstabilitet.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
37
Dynamisk synkronisering.
Ved brug af dynamisk synkronisering ønskes det, at generatoren indkobles oversynkront, for at
generatoren overtager last i indkoblingsøjeblikket. Dette gøres ved at regulere generatoren, så
den ligger inden for idealkriterierne men med en frekvens, der ligger over nettets. Ved denne form
for synkronisering skal der tages højde for generatorbryderens indkoblingstid, der hovedsageligt
er fra 50 – 300 ms. Koblingssignalet skal til generatorbryderen derved sendes indkoblingstiden
inden fasesammenfaldet for generatoren og nettet.
Lastfordeling af nettet.
Når der anvendes automatisk synkronisering af generatorer på et net, foretages der oftest
automatisk lastfordeling bestående af ensartet lastfordeling og asymmetrisk lastfordeling.
Ensartet lastfordeling
Ved brug af den ensartede lastfordeling deler de aktive generatorer lasten fra nettet ligeligt
imellem sig.
Asymmetrisk lastfordeling
Ved brug af asymmetrisk lastfordeling levere én eller flere generatorer 80% af deres mærkeeffekt
til nettet. Hvorefter én eller flere generatorer levere den resterende varierende effekt til nettet.
Ved asymmetrisk lastfordeling bør der skiftes jævnligt imellem varierende og fast kørende
generatorsæt. (Bodi, 1997)
Indkøring af akselgenerator.
Som tidligere beskrevet i rapporten (DC kraftoverførsel), kan akselgeneratoren indkøres, når
hovedmotoren ligger på 56 omdrejninger eller derover. Ifølge skibets propellerkurve (Bilag 5) køre
hovedmotoren på de ønskede omdrejninger, når maskintelegrafen er indstillet på omkring 4, og
styringen er indstillet i seamode (sørejse). Som det kan aflæses på Diagram 3 s. 50, operere
hovedmotoren ikke under 60 omdrejninger, når skibet er under sørejse. Styringen laves derefter
ved, at akselgeneratoren giver klar til signal til indkøring, når styringen skiftes fra manøvre til
sørejse.
For at undgå kraftige belastninger på aksler, kobling og gear ønskes det at køre hovedmotoren ned
i omdrejninger inden indkobling af akselgeneratoren.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
38
Efter indkobling af akselgeneratoren ønskes det, at denne overtager lasten fra nettet. Dette
ønskes gjort ved en statisk synkronisering. Dette gøres, for at vekselstrømsgeneratoren overtager
lasten samtidig med, at kraftoverførslen magnetiseres til at opretholde nettets frekvens.
Funktionsbeskrivelse
1) Hovedmotoren har opnået >60 omdrejninger pr. minut
2) Der skiftes styring fra manøvre til sørejse
a. Der gives signal om, at kraftoverførsel kan gøres klar til indkobling
3) Indkobling af kraftoverførsel
a. Hovedmotoren indkøres på 60 omdrejninger pr. Minut
b. Klar signal gives for indkobling af kraftoverførsel
i. Kraftoverførsel indkobles
4) Indkøring af akselgenerator
a. Kraftoverførsel magnetiseres til at levere ønskede omdrejninger pr. Minut.
b. Vekselstrømsgenerator synkroniseres med nettet.
c. Akselgenerator overtager lasten for nettet.
5) Unødvendige generatorsæt udkobles fra nettet.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
39
Udkøring af akselgenerator
Som beskrevet virker akselgeneratoren ikke optimalt, når hovedmotoren køre under 56
omdrejninger. Der skal derfor laves en styring, der indkøre et standby generatorsæt til at overtage
lasten, når hovedmotoren går under 60 omdrejninger. Det ønskes, at standby generatorsættet
overtager lasten hurtigst muligt for at undgå en evt. Strømafbrydelse på skibet på bagrund af, at
akselgeneratoren ikke kan levere den ønskede last. Styringen skal derfor indstilles til, at standby
generatoren synkroniseres med nettet via dynamisk synkronisering.
Funktionsbeskrivelser
- Hovedmotoren får et styresignal til at gå under 60 omdrejninger
o Styresystemet udsender signal til et standby generatorsæt om opstart
- Standby generatorsæt startet
o Generatorsæt overtager lasten fra nettet
o Der gives signal til at udkoble akselgenerator fra nettet.
o Kraftoverførsel afmagnetiseres.
o Kraftoverførsel udkobles.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
40
Lastfordeling
Det ønskes, at akselgeneratoren kan dele lasten fra nettet med et andet generatorsæt.
Da Magnolia Seaways nuværende generatorsæt er dieseldrevne, og det er lært, at dieselmotorer
har den bedste virkningsgrad, når de yder 80% af deres nominelle ydeevne, ønskes det, at
lastfordelingen foregår som en asymmetrisk lastfordeling. Herved er der mulighed for at aflaste
hovedmotoren samt holde den bedste virkningsgrad på generatorsættet. Der vil også være
mulighed for at lade akselgeneratoren tage størstedelen af lasten fra nettet og lade
generatorsættet opretholde det resterende behov fra nettet.
Samt kan der laves en regulering, der arbejder efter at opnå den bedste virkningsgrad for
systemet.
Funktionsbeskrivelse
- Der er to aktive generatorer indkoblet på nettet.
o Diesel generatorsæt opkøres til 80% last med en effektfaktor på 0,8
o Akselgenerator tager resterende last for nettet og supplere reaktiv effekt til nettets
effektfaktor er opnået.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
41
Delkonklusion
Det er blevet undersøgt hvilke former for synkronisering af generatorer, der er til rådighed, samt
hvilke det ønskes at anvende. Det er statisk- og dynamiks synkronisering. Der er fundet ud af, at
begge metoder skal anvendes, da de kun tilsammen kan opfylde de kriterier, der er i de to
forskellige situationer.
Der er blevet udarbejdet et forslag til indkøring af akselgeneratoren.
Dette forslag tager højde for, at skibet er under sørejse og ikke er i gang med havne manøvrering.
Samt tages der højde for, at akselgeneratoren kan levere den fornødne last til nettet og indkobles
uden at spidsbelaste hovedmotoren, skrueaksel og kobling.
Forslaget for udkøring af akselgeneratoren tager højde for, at skibet skal have mulighed for at
operere hurtigt og sikkert. Dette opnås ved, at et generatorsæt overtager lasten hurtigst muligt
ved hjælp af den oversynkrone synkronisering.
Det er samtidig blevet undersøgt, hvordan parallelle generatorsæt deler lasten imellem sig. Det er
her fundet ud af, at en asymmetrisk lastfordeling af nettet er det mest optimale, da det giver
muligheden for at justere lasten på de forskellige generatorsæt til den bedste virkningsgrad.
Installation
I dette afsnit ønskes det afklaret, hvordan akselgeneratoren skal installeres ombord på Magnolia
Seaways.
Det ønskes at undersøge hvordan de forskellige komponenter, der har med akselgeneratoren at
gøre, skal indføres igennem maskinrummet til deres endelige destinationer.
Samt ønskes det, at specificere hvilke yderligere komponenter der skal anvendes, for at
akselgeneratoren kan installeres.
Der skal samtidig redegøres for, hvor akselgeneratorens komponenter har deres endelige
destination.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
42
Indføring af komponenter
Der er på Magnolia Seaways lavet en luge i maskinrums casingen til at udskifte hovedmotorens
turbolader. Der er i dette område samtidig kraner og taljer, se Figur 10. Dækket under
traverskranen kan afmonteres, Figur 11, hvorefter det er muligt at nedsænke komponenter i
maskinrummet ved hovedmotoren. Kranen kan, som vist på billedet, transportere 5 tons. DC
maskiner til kraftoverførsel vejer ifølge databladet (Bilag 4) 4950 kg. Pr. Stk.
Lugen til turboladeren måler godt 1,8𝑚 ∗ 1,8𝑚. DC maskinen måler ifølge databladet 2,2𝑚 ∗
0,9𝑚 ∗ 1,2𝑚.
Vekselstrømsgeneratoren vejer ifølge databladet (Bilag3) 2910 kg. Og måler 1,65𝑚 ∗ 0,96𝑚 ∗
1,2𝑚.
Figur 10 – Luge til turbolader (Haug, 2017)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
43
Efterfølgende skal komponenterne flyttes til
deres endelige destinationer. Det ønskes at
installere komponenterne lettest muligt og
med mindst muligt arbejde. Det undersøges
derfor, om komponenterne kan flyttes
igennem de åbninger, der er i
maskinrummet i forvejen.
Fra hovedmotoren er der tilgang til
workshoppen via en dobbelt dør med en
bredde på 1,7m. Figur 12
Figur 11 – Dæk (Haug, 2017)
Figur 12 – Opmåling (Haug, 2017)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
44
Via workshoppen Figur 13 skal komponenterne igennem til generator rum nr. 1.
Figur 13 – Workshop (Haug, 2017)
Fra generator rum nr. 1 skal komponenterne videreføres til generator rum nr. 2. Dette ønskes
gjort via endnu en dobbelt dør, der måler 1,7m. I dette område er det nødvendigt at demontere
trappen og skabet markeret på Figur 14
Figur 14 – Generator rum nr. 1 (Haug, 2017)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
45
Fra generator rum nr. 2 skal dele af komponenterne nedsænkes og installeres langs skrueakslen.
Som det kan ses på, Figur 15, kan komponenterne nedsænkes på agter siden af generatorsæt nr.
4. Her vil det dog være påkrævet at åbne dækket, som skal lukkes inden, der kan ske videre
montering.
Figur 15 – Akseltunnel (FSG, 2003)
Her skal den ene DC maskine, markeret med grøn, til kraftoverførsel installeres sammen med
gearet, markeret med orange, se Figur 16.
Figur 16 – Installation af DC maskine (Haug, 2017)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
46
Som det kan ses på Figur 16 og Figur 17, er
der et skot i vejen for installeringen. Da
dette er et bærende skot for generatorsæt
nr. 4, skal der laves nye styrke beregninger
for dette stykke før, det justeres til, at
akselgeneratoren kan installeres.
På Figur 17 er bærelejet mærkeret med
orange. Det ønskes at udskifte bærelejet
med gearet. Som det også angår af billedet,
er der en del rørføring, der skal tages højde
for ved installationen.
I generator rum nr. 2 ønskes det at installere
den anden DC maskine sammen med
vekselstrømsgeneratoren. Se Figur 18
Figur 17 – Bæreleje (Haug, 2017)
Figur 18 – DC maskine og Vekselspændingsgenerator (Haug, 2017)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
47
Montering af komponenter
Ligesom bærelejerne er monteret på et forhøjet stålfundament, ønskes det også at montere DC
maskinen og gearet på et lignende fundament.
I generatorrum nr. 2 skal den anden DC maskine monteres sammen med
vekselstrømsgeneratoren. Her bør det være muligt at montere et lignende stålfundament.
Ved at montere de to DC maskiner tæt på hinanden skulle kabelføringen imellem de to være
enklere at udføre. Det bør samtidig være nemmere at føre kabler fra vekselstrømsgeneratoren til
skibets hovedtavler, når denne er monteret i generator rum nr. 2.
Delkonklusion
Det kan konkluderes, at de to DC maskiner samt vekselstrømsgeneratoren kan komme ned i
maskinrummet via lugen til at udskifte hovedmotorens turbolader.
Samt må det konkluderes, at diverse komponenter til akselgeneratoren kan føres igennem
maskinrummet til deres endelige destination uden at lave store ændringer i skibets konstruktion.
Ved at montere DC maskinen på et nyt stålfundament er det muligt at hæve DC maskinen over
rørføringen. Derved undgås der komplikationer med, at skulle føre nye rør og ændre på
eksisterende installationer.
For at udskifte bærelejet med et gear kræves det, at gearet er dimensioneret til at ”bære”
skruakslen samt overføre momentet fra skrueakslen videre til DC maskinen.
Ved at installere vekselstrømsgeneratoren i et generator rum kan der evt. anvendes allerede
udførte føringsveje for kablerne til hovedtavlen.
Økonomi
I dette afsnit vil det blive undersøgt, hvordan økonomien hænger sammen i forhold til at
implementere akselgenerator systemet. Det antages, at installationen af akselgeneratoren sker
under skibets 5 års dokning. Der tages derfor ikke forbehold for prisen af denne.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
48
Besparelse i forhold til vedligehold på generatorsæt
Da generatorsættene ikke skal være aktive i løbet af sørejserne, skal det undersøges, hvor stor en
mulig besparelse det evt. ville være muligt at indhente.
Som det kan ses på Diagram 2 er skibet under sørejse med ét aktivt generatorsæt i gennemsnitligt
24 timer pr. Rejse. Spidserne indikerer, hvornår der anvendes thruster ved ankomst og afgang. Det
kan samtidig aflæses på diagrammet, at én rejse fra afgang til afgang tager godt 40 timer.
Diagram 2 – Power Consumption (Haug, 2017)
Da alt vedligehold ombord på skibet er baseret på driftstimer, ønskes det at undersøge, hvor stor
en procentmæssig besparelse, der kan opnås i forhold til vedligehold af generatorsættene.
Der tages i beregningerne ikke forbehold for hvilket generator sæt, der er aktivt, samt hvor mange
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
49
der er aktive.
Det antages, at skibets generatorer normalt er aktive i de 40 timer, der går fra afgang til afgang
alle dage om året. Samt at ud af de 40 timer er der kun ét generatorsæt aktivt i de 24 timer, hvor
akselgeneratoren skal kunne overtage lasten. Dette vil resultere i 16 timer, hvor akselgeneratoren
ikke skal være aktiv.
𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑚æ𝑠𝑠𝑖𝑔 𝑏𝑒𝑠𝑝𝑎𝑟𝑒𝑙𝑠𝑒 =𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑓ø𝑟
𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑒𝑓𝑡𝑒𝑟∗ 100% →
40
16∗ 100% = 250%
Ligning 8 – Procentmæssig besparelse
Hvis det vælges at have akselgeneratoren aktiv under havneanløb, kan det aflæses på Diagram 3,
at akselgeneratoren har mulighed for at være koblet ind på nettet omkring 31 timer pr. Rejse.
Dette vil med samme antagelser og beregninger resultere i, at akselgeneratoren ikke kan være
aktiv i 9 timer ud af de 40, da hovedmotoren ikke er aktiv.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
50
Diagram 3 – ME RPM (Haug, 2017)
𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑚æ𝑠𝑠𝑖𝑔 𝑏𝑒𝑠𝑝𝑎𝑟𝑒𝑙𝑠𝑒 =𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑓ø𝑟
𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑒𝑓𝑡𝑒𝑟∗ 100% →
40
9∗ 100% = 444%
Ligning 9 – Procentmæssig besparelse
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
51
Besparelse i forhold til brændstof økonomi
Ved at implementere en akselgenerator på skibet vil hovedmotorens brændstofs forbrug
sandsynligt stige. Som det kan ses på (bilag 6) s. 12 og s. 31 (IZAR, 2003), ligger hovedmotorens
maksimale effekt på 20.071 kW og ideal lasten er 75% af dette i forhold til det specifikke
brændstofs forbrug. Samt kan det aflæses, at det specifikke brændstofs forbrug ”falder” fra 50% til
de ideale 75%. Som det kan aflæses på nedenstående Diagram 4, hvor normal lasten er markeret
med blåt, og lasten med en akselgenerator indkoblet er markeret med orange. Den lilla kurve viser
75% last i forhold til ydet kW, hvor den gule viser 50%. Som det kan ses på den blå kurve, ligger
hovedmotoren normalt under eller over den lilla kurve, dog for det meste over den gule.
Diagram 4 – ME Last (Haug, 2017)
Ved implementering af akselgeneratoren rammer eller overstiger den orange kurve den gule
kurve. Dette resulterer (ifølge Bilag 6) i, at hovedmotorens virkningsgrad stiger.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
52
Grov sorteres der i den opsamlede data, hvor hovedmotorens stilstand fjernes, kan der laves en
polynomisk tendenslinje af 3 grad. Se Diagram 5 og Diagram 6.
Diagram 5 – Generator Last 1 (Haug, 2017)
Diagram 6 – Generator Last 2 (Haug, 2017)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
53
Sættes de to tendenslinjer overfor hinanden, kan det aflæses af grafen Diagram 7, hvor den lilla
graf er belastning sammen med en akselgenerator, og den grønne linje er den normale situation.
Den sorte graf er vist som 50% linje. Ved implementering af en akselgenerator vil det tendenslige
gennemsnit af hovedmotorens belastningsgrad ligge over 50%, hvilket resultere i et bedre
specifikt brændstofs forbrug.
Diagram 7 – Tendenslinjer (Haug, 2017)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
54
Ud fra de to tendenslinjer kan der laves et estimeret brændstofs forbrug af de to situationer for
hovedmotoren. Se Tabel 1
Tabel 1 – Brændstofs forbrug pr. År (Haug, 2017)
Faste værdier
Variabler Last SFOC
[g/kWh]
P_e [kW] C_h [g/h] C_h
[mT/h]
C_h
[mT/år]
Maks
Effekt
20071 kW SFOC_1 50% 175,30 10035,50 1759223,15 1,76 11648,87
Tid 31 Timer SFOC_2 55% 174,80 11039,05 1929625,94 1,93 12777,21
Rejser 213,6 Rejser SFOC_3 60% 174,50 12042,60 2101433,70 2,10 13914,85
Der er lavet følgende beregninger i tabellen.
𝐶ℎℎ= 𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠 ∗ 𝐿𝑎𝑠𝑡% ∗ 𝑆𝐹𝑂𝐶
Ligning 10 – g/kWh h
𝐶ℎå𝑟= 𝐶ℎℎ
∗ 𝑡𝑖𝑑 ∗ 𝑛𝑟𝑒𝑗𝑠𝑒𝑟
Ligning 11 – g/kWh år
Der beregnes efterfølgende differensen for de to situationer.
𝐶ℎ𝐷𝑖𝑓𝑓= 𝐶ℎå𝑟2
− 𝐶ℎå𝑟1→ 12777,21 − 11648,87 = 1128,34 𝑚𝑇/å𝑟
Ligning 12 – g/kWh Diff
Som markedet er i december 2017, ligger prisen for ét metrisk tons IFO 180 på godt 400 USD
(Bunkerworld, 2017). Omregnet til DKK er prisen godt 2.522 kr. (Euro Invester, 2017). Det
beregnes derved hvor stor en økonomisk forøgelse, der vil forekomme.
𝑃𝑟𝑖𝑠å𝑟𝑀𝐸= 𝐶ℎ𝐷𝑖𝑓𝑓
∗ 𝑝𝑟𝑖𝑠𝑚𝑇 → 1128,34 ∗ 2522 = 2.845.671,25 𝑘𝑟
Ligning 13 – Pris pr. år ME
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
55
Generatorsættet er af typen MAN B&W Holeby L21/31 1000 RPM.
Som det kan aflæses på nedenstående diagram, ligger skibets effektoptag ifølge tendenslinjen på
godt 852 kW. Dette svare til 48% af de 1760 kW et af skibets generatorsæt kan levere.
For at beregne det specifikke brændstofs forbrug skal der tages forbehold for, at nogle af
pumperne på generatorsættene er tvungentrukne. (Bilag 7) (MAN Diesel & Turbo, 2014)
𝐿𝑂𝑘 = 1,2 ∗ (110
𝑙𝑎𝑠𝑡% + 10) → 1,2 ∗ (
110
48% + 10) = 12,60%
Ligning 14 – Korrektion LO
𝐿𝑇𝑘 = 0,7 ∗ (110
𝑙𝑎𝑠𝑡% + 10) → 0,7 ∗ (
110
48% + 10) = 7,35%
Ligning 15 – Korrektion LT
𝐻𝑇𝑘 = 0,7 ∗ (110
𝑙𝑎𝑠𝑡% + 10) → 0,7 ∗ (
110
48% + 10) = 7,35%
Ligning 16 – Korrektion HT
Derved skal der korrigeres for det specifikke brændstofs forbrug med:
𝑘 = 𝐿𝑂𝑘 + 𝐿𝑇𝑘 + 𝐻𝑇𝑘 → 12,6 + 7,35 + 7,35 = 27,29%
Ligning 17 – Samlet korrektion
Ifølge databladet ligger det specifikke brændstofs forbrug ved 48% ≈ 50% på 192 g/kWh. Efter
korrektion ligger brændstofs forbruget på:
𝑆𝐹𝑂𝐶𝑘 = 𝑆𝐹𝑂𝐶50 + (𝑆𝐹𝑂𝐶50 ∗ 𝑘) → 192 + (192 ∗ 27,29%) = 244,4 𝑔/𝑘𝑊ℎ
Ligning 18 – Korrigeret SFOC
For at holde det op mod hovedmotorens brændstofs forbrug ved kørsel med akselgenerator
beregnes det, hvor meget brændstof der ca. bliver brugt om året.
𝐶ℎℎ= 𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠 ∗ 𝑙𝑎𝑠𝑡% ∗ 𝑆𝐹𝑂𝐶𝑘 → 1760 ∗ 48% ∗ 244,4 = 0,2 𝑚𝑇/ℎ
Ligning 19 – g/kWh h Gen
𝐶ℎå𝑟= 𝐶ℎℎ
∗ 𝑡𝑖𝑑 ∗ 𝑟𝑒𝑗𝑠𝑒𝑟 → 0,2 ∗ 31 ∗ 213 = 1367,14 𝑚𝑇/å𝑟
Ligning 20 – g/kWh år Gen
Da generatorsættene ikke er udstyret med et scrubber system, forbrændes der olie med et lavt
svovlindhold 0,1%S også kaldet ULSFO. Som markedet er, er prisen for ét metrisk ton ULSFO 575
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
56
USD (Bunkerworld, 2017). Omregnet til DKK bliver det 3625 kr. (Euro Invester, 2017) Det beregnes
derefter, hvor stor en økonomisk besparelse der kan indhentes.
𝑃𝑟𝑖𝑠𝐺𝑒𝑛 = 𝐶ℎå𝑟∗ 𝑃𝑟𝑖𝑠𝑚𝑇 → 1367,14 ∗ 3625 = 4.955.875,34 𝑘𝑟
Ligning 21 – Pris pr. år Gen
For at give et overblik over den mulige besparelse, beregnes differencen af de to beløb.
𝐷𝑖𝑓𝑓 = 𝑃𝑟𝑖𝑠𝑔𝑒𝑛 − 𝑃𝑟𝑖𝑠𝑀𝐸 → 4.955.875,34 − 2.845.671,25 = 2.110.204,09 𝑘𝑟
Ligning 22 – Pris diff
Besparelse i forhold til reservedele
I forhold til de besparelser, der kan indhentes ved reservedele på generatorsættene, må det
kunne antages, at de lægger sig meget op af de besparelser, der bliver hentet ved vedligehold. Der
er blevet hentet data fra DFDS A/S (Bilag 8), der budgetterer reservedele for et regnskabsår. Her
fremgår det, at der bliver brugt 1.141.000 DKK om året på reservedele. Ved implementering af en
akselgenerator vil driftsbudgettet teoretisk set falde til 278.529 DKK. Dette vil resultere i en årlig
besparelse på 862.470 DKK. Se Tabel 2- Vedligeholdsbudget
Tabel 2- Vedligeholdsbudget (Haug, 2017)
Pris/år 24-7 Pris/24h Pris/h Pris/rejse Pris/år sparet Drift budget
kr. 1.141.000,00 kr. 3.126,03 kr. 130,25 kr. 4.037,79 kr. 862.470,96 kr. 278.529,04
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
57
Indkøb af akselgenerator system
En akselgenerator koster omkring 400 USD pr. kW alt afhængigt af type, effekt udtag og skibstype.
Installeringen ligger fra 240.000 USD til 600.000 USD. (Bilag 10) (GloMEEP, 2017)
Ud fra disse værdier laves der en estimeret pris. Se Tabel 3
Tabel 3 – Estimeret pris (Haug, 2017)
Pris pr.
kW
kW SG Installation I alt USD Kurs Estimeret pris SG
DKK
Estimeret pris i alt
DKK
$400 1400
$560.000
$600.000
$1.160.000
6,3 $3.528.000 kr. 7.308.000
$400 1400
$560.000
$250.000 $810.000 6,3 $3.528.000 kr. 5.103.000
For at beregne, hvor stor en besparelse, der kan indhentes i smøreolieforbruget på
generatorsættene, bruges der værdier aflæst i databladet. Samt er det prøvet at indhente en liter
pris på smøreolie (T Hansen, 2017)
Som det kan aflæses af Tabel 4 giver dette en besparelse på 407.506 DKK.
Tabel 4 – Smøreolie besparelse (Haug, 2017)
l/cyl 24h cyl l/24h l/h l/rejse l/år pris/l pris/år
4,7 8 37,6 1,566666667 48,56666667 10373,84 kr. 39,28 kr. 407.506,66
Sammen med besparelsen på reservedele og med brændstofs besparelsen giver dette en samlet
besparelse på 3.380.181 DKK se Tabel 5
Tabel 5 – Samlet besparelse (Haug, 2017)
Enhed Besparelse
FO kr. 2.110.204,09
LO kr. 407.506,66
Reservedele kr. 862.470,96
SUM kr. 3.380.181,71
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
58
Ud fra den samlede besparelse laves der en estimeret tilbagebetalingstid se Tabel 6
Tabel 6 – Tilbagebetalingstid (Haug, 2017)
Tilbagebetalingstid DKK
Pris a kr. 7.308.000,00
Pris b kr. 5.103.000,00
Besparelse kr. 3.380.181,00
År a 2,16
År b 1,56
Som det kan aflæses af tabellen, er den dyreste pris 7.308.000 DKK. Holdes dette op mod
besparelsen, giver det en tilbagebetalingstid på 2,2 år svarende til 26 måneder. Hvor der ved den
billigste estimerede pris har en tilbagebetalingstid på 1,6 år svarende til 19 måneder se Diagram 8.
Dette ender ud i en samlet gevinst på 25,7 millioner over en periode på 10 år.
Diagram 8 – Tilbagebetalingstid (Haug, 2017)
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
59
Udarbejdes der en break-even analyse, kan det aflæses af Diagram 9, at efter 13 måneder vil det
have kunnet betale sig at investere i akselgeneratoren.
Diagram 9 – Break-even (Haug, 2017)
Delkonklusion
Det kan konkluderes ud fra de ovenstående beregninger, at hvis DFDS A/S vælger at investere i et
akselgenerator system vil det i det dyreste tilfælde ende med en samlet gevinst på 25,7 millioner
DKK efter en periode over 10 år.
Ud fra break-even analysen vil akselgeneratoren have tjent sig selv hjem og begynde at give et
overskud i dens tredje år.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
60
Miljømæssigt aspekt
Når det miljømæssige aspekt drages ind konklusionen, kan det ud fra besparelsen hentet i
brændstofs forbruget konkluderes, at der vil blive udledt mindre røggas til miljøet. Dette
resulterer i en positiv konsekvens, når det omhandler det fokus, der er på den maritime udledning
af drivhusgasser og skadelige partikler. Som tidligere omtalt i rapporten er der på hovedmotorens
røggas side installeret en scrubber. Da scrubberen har til opgave at udvaske svovl fra røggassen,
har det altså ikke nogen negativ konsekvens i forhold til røggassen at opretholde skibets elnet ved
hjælp af akselgeneratoren, selvom dette bliver opretholdt af svovlholdigt brændstof.
Drages de miljømæssige overvejelser i forhold til brug af scrubber, vil der ved anvendelse af
akselgeneratoren blive udledt mere svovl til havmiljøet. Dette kan være en negativ miljømæssig
konsekvens, der kan drages til overvejelse med tanke i at implementere akselgeneratoren.
Det kan altså konkluderes, at akselgeneratoren nedsætter udslippet af drivhusgasser og skadelige
partikler, hvilket overholder kravene udstedt af IMO, og at det vil være positivt for det landlige
miljø. Det kan samtidig konkluderes, at akselgeneratoren forhøjer udledning af svovl til havmiljøet,
hvilket antages at være en negativ konsekvens.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
61
Konklusion
Det er udledt i rapporten, at skibet har et gennemsnitligt effektbehov på 832 kW. Ud fra dette
behov er der blevet valgt en vekselstrømsgenerator, der kan levere 1400 kVA til skibets elnet.
I vekselspændingsgenerator afsnittet blev det vurderet, at med det gennemsnitlige effektbehov
fra skibet i løbet af sørejse, vil en vekselspændingsgenerator, der kan levere op til 1400 kVA kunne
opretholde elnettet ombord.
I afsnittet DC kraftoverførsel er det blevet undersøgt, hvorledes det var muligt at anvende to DC
maskiner til at overføre kraft fra skrueakslen til vekselspændingsgeneratoren. Her er det fundet ud
af, at med den rigtige gearing kan DC maskinen optage fra 723 kW op til 1392 kW i
hovedmotorens arbejdsområde.
Klassifikations forskrifterne, der skal følges, giver en god sikkerhed for skibet og dets besætning.
Det kan samtidig konkluderes at ved at følge forskrifterne under implementering af
akselgeneratoren sikres, at der er en god spændingskvalitet. Samt er det ud fra forskrifterne nemt
at danne sig et overblik over hvilke krav, der stilles til styring og regulering af generatorsæt.
I afsnittet der omhandler styring og PMS, er det blevet konkluderet, at der både skal anvendes
statisk- og dynamisk synkronisering. Dette er blevet konkluderet ud fra personlig erfaring, som er
opnået i løbet af erhvervslivet til søs sammen med den modtagne undervisning.
Der er i afsnittet installation blevet undersøgt, hvordan komponenterne til akselgeneratoren kan
komme til deres endelige destination i maskinrummet. Det er her konkluderet, at via lugen til at
udskifte turboladeren, at alle komponenter kan komme ned i maskinrummet. Der er behov for at
fjerne en sektion af dækket i generator rum nr. 2 for at kunne installere den ene DC maskine i
akseltunnelen.
I økonomiafsnittet er det blevet estimeret, at en installation af en akselgenerator har en pris på
godt 7,3 millioner DKK. Denne pris er blevet udledt af skøn og forholdstal. Efter installation vil der
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
62
kunne indhentes besparelser på både brændstof, smøreolie og reservedele. Det er blevet
undersøgt at med den samlede besparelse på 3,3 millioner DKK, vil der være en tilbagebetalingstid
på 2,2 år, hvilket ender ud i en samlet gevinst på 25,7 millioner DKK over en periode på 10 år.
Besparelsen og den endelige gevinst er beregnet ud fra teoretiske værdier udarbejdet enten af
data opsamlet på skibet eller fra data hentet fra producenter. Det kan ud fra økonomi afsnittet
også konkluderes ud fra tendenslinjen, at hovedmotorens virkningsgrad vil forøges.
I den afsluttende konklusion kan det udledes ud fra besparelsen i brændstof, at det vil give en
positiv miljømæssig gevinst at implementere en akselgenerator på skibet.
Skibets samlede virkningsgrad vil samtidig stige. Dette begrundes ud fra den sparede mængde af
brændstof, og at hovedmotoren gennemsnitligt bliver belastet yderligere ved også at skulle
generere effekt til at drive skibets elnet.
Meget af det udstyr, der skal anvendes ved installation af en akselgenerator, består af velkendte
komponenter for en Maskinmester. Udstyret vil derfor være let at installere, indstille og
vedligeholde. Dette ses som positivt, da kendskabet skaber et enklere vedligehold af
akselgeneratorens komponenter.
Rent besparelsesmæssigt kan det betale sig for skibet at investere i en akselgenerator. Der må dog
vises hensyn til, at de data, der er blevet behandlet, strækker sig over en periode på 32 dage, samt
at mange af beregningerne udledes fra tal hentet fra producentens datablade.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
63
Perspektivering
I løbet af projektet er der opstået mange nye tanker i forhold til installationen af den ønskede
akselgenerator.
Hydraulik
Det er blevet overvejet at anvende hydrauliske maskiner til at overføre kraften fra skrueakslen til
vekselstrømsgeneratoren. Ved at anvende et sådanne system i stedet for DC maskiner kan det
overvejes, at der vil være mere krævende vedligehold med ventiler, stempler og slanger/rør. Dog
kan det stadig sættes op mod, at der er mange hydrauliske systemer ombord på skibet, hvilket har
et resultat af, at maskinbesætningen har et bedre kendskab til vedligeholdelses metoder.
Installationen vil også være forholdsvis enkel i forhold til rørføringen grundet den korte afstand,
der skal være i mellem de to maskiner. Styringen og regulering af omdrejninger og moment kan
ske via mekaniske tiltag kontra de elektroniske metoder, der skal anvendes ved de to DC maskiner.
Installering på forhenværende generatorsæt
Der har samtidig også været overvejelser omkring at bruge ét af de eksisterende generatorsæt på
skibet som en akselgenerator. Dette vil evt. kunne opnås ved at koble en maskine til
kraftoverførsel fra skrueakslen på den frie ”ende” af generatoren. Det ville med en sådan løsning
være nødvendigt at kunne udkoble begge driv maskiner til generatoren. Med denne løsning vil der
kunne laves en økonomisk besparelse på indkøb af vekselstrømsgenerator. Samt vil det ikke være
nødvendigt at føre nye kabler til hovedtavlen. Der skal ikke laves de store ændringer i skibets
power management system. Der skal dog stadig laves en styring til at omdrejningsregulere efter
nettets frekvens.
Installering på forkant af hovedmotor
Der er efter samtaler med hovedmotor producenten hørt om hvilke installations metoder, der var
mest anvendt ved et retrofit af en akselgenerator. Alt efter hvor meget plads, der er i
akseltunnelen og omkring motoren, tager producenten en beslutning omkring dette. Der blev
fundet frem til, at ved et retrofit vil det i projektets givne situation være bedst at installere den på
forkanten af skibets hovedmotor. Ingen frekvens styring
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
64
Frekvensregulering i stedet for DC maskiner
I stedet for at anvende de to DC maskiner til at omdrejningsregulere vekselstrømsgeneratoren
kunne det være en mulighed at anvende frekvensomformere. I et sådan system kobles
vekselstrømsgeneratoren på skrueakslen og sender spænding og varierende frekvens til
frekvensomformeren, som ændrer frekvensen til den ønskede.
Anvendelse på andre skibe
Da DFDS har seks næsten identiske skibe, kan der laves et samlet tilbud fra leverandører samt
skibsværfter. Dette vil evt. resultere i at arbejdet bliver lettere for de fagfolk, der skal installerer
systemet ombord. Samt kan der evt. laves en økonomisk besparelse i forhold til produktion og
levering af systemet. Samt kan rederiet vælge at bruge én enkelt person eller gruppe til at
commisionere systemet.
Batteribank
Det kunne overvejes, om det ville have en økonomisk samt miljø venlig gevinst at implementere
en batteribank sammen med installation af akselgeneratoren. Da batteribanken kan oplades af
den ene DC maskine, skal der ikke installeres ensretter broer. Samt skal det være muligt for
batteribanken at trække vekselstrømsgeneratoren via den anden DC maskine. Med en stor nok
kapacitet vil det evt. være muligt at undvære det ekstra generatorsæt, der er koblet ind på nettet
under manøvre i havne anløb. Dette vil resultere i mindre vedligehold af generatorsæt, samt
belaste miljøet mindre.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
65
Bibliografi
ABB, 2011. DMI, s.l.: s.n.
ABB, 2015. ABB Library. [Online]
Available at:
https://library.e.abb.com/public/cddb2a55143644a18d29e4f0c2ca5d39/LV%20generator%20catal
ogue%20BM%20EN-201501.pdf?x-
sign=558FczytYWIiTkmEsLpWQ59JXWw0RIpA0qh7OQcENMsgtTh5JtBIlX6+Pq6R/ifA
[Senest hentet eller vist den 10 Dec 2017].
Bodi, K., 1997. Skibshoved- fordelingsanlæg Tekst. 11 red. København: Bogfondens forlag A/S.
Bunkerworld, 2017. Bunkerworld. [Online]
Available at: http://www.bunkerworld.com/prices/
[Senest hentet eller vist den 19 Dec 2017].
Bunkerworld, 2017. Fuel Prices BWI. [Online]
Available at: http://www.bunkerworld.com/prices/index/bwi
[Senest hentet eller vist den 21 Dec 2017].
DNV GL, 2017. DNVGL-OS-D201, s.l.: s.n.
Euro Invester, 2017. Valutakurser. [Online]
Available at: http://www.valutakurser.dk/
[Senest hentet eller vist den 19 Dec 2017].
FSG, 2003. Flensburger Schiffbau-Gesellschaft, s.l.: s.n.
GloMEEP, 2017. Global Maritime Energy Efficiency Partnerships. [Online]
Available at: http://glomeep.imo.org/technology/shaft-generator/
[Senest hentet eller vist den 15 Dec 2017].
Haug, B., 2017. s.l.: s.n.
IMO, 2017. IMO. [Online]
Available at:
http://www.imo.org/en/OurWork/Environment/PollutionPrevention/AirPollution/Pages/Sulphur-
oxides-(SOx)-%E2%80%93-Regulation-14.aspx
[Senest hentet eller vist den 20 Dec 2017].
IZAR, 2003. Testbed 9L60MC-C, s.l.: s.n.
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
66
MAN Diesel & Turbo, 2014. Fuel Oil For Emissions Standard, s.l.: MAN B&W.
Petersen, P. E., 2006. Elektroteknik 3. 4. Udgave red. København: Bogfondens Forlag.
T Hansen, 2017. thansen. [Online]
Available at: http://www.thansen.dk/bil/olie-og-kemi/motorolie/castrol-tection-15w-40-208-
liter/n-496471173/pn-241040882/
[Senest hentet eller vist den 16 Dec 2017].
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
67
Figur Liste
Figur 1 – Forløb (Haug, 2017) ............................................................................................................... 7
Figur 2 – BWI (Bunkerworld, 2017) ...................................................................................................... 9
Figur 3 (ABB, 2015) ............................................................................................................................. 15
Figur 4 - DC Maskinens princip (Petersen, 2006) ............................................................................... 17
Figur 5 – Ward-Leonard styring (Petersen, 2006) .............................................................................. 18
Figur 6 – Regulering af moment og omløbshastighed (Petersen, 2006) ........................................... 18
Figur 7 – Akselgenerator (Haug, 2017) .............................................................................................. 19
Figur 8 (ABB, 2011) ............................................................................................................................ 20
Figur 9 – Effekt og omløbshastighed (ABB, 2011).............................................................................. 21
Figur 10 – Luge til turbolader (Haug, 2017) ....................................................................................... 42
Figur 11 – Dæk (Haug, 2017) .............................................................................................................. 43
Figur 12 – Opmåling (Haug, 2017) ..................................................................................................... 43
Figur 13 – Workshop (Haug, 2017) .................................................................................................... 44
Figur 14 – Generator rum nr. 1 (Haug, 2017) .................................................................................... 44
Figur 15 – Akseltunnel (FSG, 2003) .................................................................................................... 45
Figur 16 – Installation af DC maskine (Haug, 2017) ........................................................................... 45
Figur 17 – Bæreleje (Haug, 2017) ...................................................................................................... 46
Figur 18 – DC maskine og Vekselspændingsgenerator (Haug, 2017) ................................................ 46
Diagram Liste
Diagram 1 (Haug, 2017) ..................................................................................................................... 14
Diagram 2 – Power Consumption (Haug, 2017) ................................................................................ 48
Diagram 3 – ME RPM (Haug, 2017) .................................................................................................... 50
Diagram 4 – ME Last (Haug, 2017) ..................................................................................................... 51
Diagram 5 – Generator Last 1 (Haug, 2017) ...................................................................................... 52
Diagram 6 – Generator Last 2 (Haug, 2017) ...................................................................................... 52
Diagram 7 – Tendenslinjer (Haug, 2017) ........................................................................................... 53
Diagram 8 – Tilbagebetalingstid (Haug, 2017) ................................................................................... 58
Diagram 9 – Break-even (Haug, 2017) ............................................................................................... 59
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
68
Tabel Liste
Tabel 1 – Brændstofs forbrug pr. År (Haug, 2017) ............................................................................ 54
Tabel 2- Vedligeholdsbudget (Haug, 2017) ........................................................................................ 56
Tabel 3 – Estimeret pris (Haug, 2017) ................................................................................................ 57
Tabel 4 – Smøreolie besparelse (Haug, 2017) ................................................................................... 57
Tabel 5 – Samlet besparelse (Haug, 2017) ......................................................................................... 57
Tabel 6 – Tilbagebetalingstid (Haug, 2017)........................................................................................ 58
Lignings Liste
Ligning 1 – Påkrævet effekt ............................................................................................................... 14
Ligning 2 – Påkrævet tilsyneladende effekt ....................................................................................... 14
Ligning 3 - Arbejdsmargin .................................................................................................................. 15
Ligning 4 – Elektromotorisk kraft ....................................................................................................... 16
Ligning 5 - Ampera ............................................................................................................................. 16
Ligning 6 – Omdrejninger DC ............................................................................................................. 20
Ligning 7 – Gearings konstant ............................................................................................................ 20
Ligning 8 – Procentmæssig besparelse .............................................................................................. 49
Ligning 9 – Procentmæssig besparelse .............................................................................................. 50
Ligning 10 – g/kWh h ......................................................................................................................... 54
Ligning 11 – g/kWh år ........................................................................................................................ 54
Ligning 12 – g/kWh Diff ...................................................................................................................... 54
Ligning 13 – Pris pr. år ME.................................................................................................................. 54
Ligning 14 – Korrektion LO ................................................................................................................. 55
Ligning 15 – Korrektion LT .................................................................................................................. 55
Ligning 16 – Korrektion HT ................................................................................................................. 55
Ligning 17 – Samlet korrektion .......................................................................................................... 55
Ligning 18 – Korrigeret SFOC .............................................................................................................. 55
Ligning 19 – g/kWh h Gen .................................................................................................................. 55
Ligning 20 – g/kWh år Gen ................................................................................................................. 55
Ligning 21 – Pris pr. år Gen ................................................................................................................ 56
Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways
Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole
69
Ligning 22 – Pris diff ........................................................................................................................... 56