DP Control Systeem Power Systeem Thurster Systeem 4.5.1 DP Control Systeem

1

“De gevolgen van de toepassing van de DYNPOS-ER notatie op bestaande DP2/DP3 schepen’’.

Afstudeeropdracht

2

De gevolgen van de toepassing van de DYNPOS-ER notatie op bestaande DP2/DP3 schepen.

Afstudeeropdracht Tot het behalen van het diploma: Bachelor in Electrical & Electronic Engineering aan de Hogeschool Rotterdam

Ângelo Miguel Martins Da Conceição Cortez Geboren te Luanda

3

Sanis libris, vita lacuna. ‘’zonder boeken, is het leven ledig’’.

SAMENVATTING

4

Voorwoord

Dit afstudeerrapport is geschreven ter afsluiting van mijn opleiding HBO Elektrotechniek aan de

Hogeschool Rotterdam. Het schrijven van dit rapport heb ik met veel plezier gedaan, maar heeft ook veel (in)spanning en de

nodige tijd gekost. In goede en slechte tijden ben ik gesteund door een aantal mensen die ik bij deze

wil bedanken. Ik wil in allereerste plaats GOD bedanken voor het zijn de bron van mijn kracht en inspiratie. Zonder

zijn hulp was het mij niet gelukt om zo’n grote uitdaging te kunnen realiseren, het tot stand brengen

van dit afstudeerrapport.

Abel Wilson voor de fijne begeleiding, het delen van zijn brede kennis met betrekking tot het thema van mijn onderzoek en bij wie ik altijd aan kon kloppen met vragen. In wil hem in het bijzonder

bedanken voor zijn kritische instelling. Zijn kritische instelling heeft ervoor gezorgd dat ik dieper ben

gaan kijken naar de problemen (en soms ook naar de oplossingen van de problemen), waardoor ik mezelf heb leren overtreffen.

Anneloes Klein Horsman vooral voor haar ondersteuning met betrekking tot de Nederlandse taal.

Een speciaal dankwoord gaat ook uit naar mijn vriendin Cátia Freire en zoontje Jefferson Cortez voor hun ondersteuning en onvoorwaardelijke liefde.

Tot slot wil ik natuurlijk mijn moeder Venância Martins bedanken voor haar vertrouwen en liefde.

Ângelo Miguel Martins Da Conçeição Cortez Rotterdam voorjaar 2013.

SAMENVATTING

5

Samenvatting

Als antwoord op specifieke vraagstukken uit de offshore markt betreffende voornamelijk de

flexibiliteit in DP (Dynamic Positioning) operaties en brandstofefficiëntie, heeft het classificatiebureau DNV in januari 2010 een nieuwe DP klasse notatie op de offshore markt gebracht.

De nieuw ontwikkelde DP notatie heeft de naam DYNPOS-ER notatie gekregen. De essentie van de

hele notatie is dat door de generatoren en de voorstuwing thrusters omschakelbaar te maken, de voorstuwing thrusters vanaf twee hoofdschakelborden gevoed kunnen worden. Ook kunnen essentiële

componenten zoals stand by generatoren automatisch worden opgestart om de redundantie van het

systeem te versterken. Hierdoor creëert men een hogere/betere systeembetrouwbaarheid vergeleken

met bijvoorbeeld de huidige DP2 notatie van DNV. Het grootste voordeel hiervan is dat het systeem beschikt over een verhoogde capaciteit(meer vermogen en meer bewegingskracht) om op positie/koers

te kunnen blijven.

Doordat Alewijnse Marine Rotterdam zich steeds meer in de offshore refit markt beweegt, is het cruciaal om alle technologische ontwikkelingen in deze marktsector te blijven volgen. De kennis en

know how van de meest recente technologische ontwikkelingen binnen deze marktsector dienen

gewoon in huis te zijn! Aangezien de DYNPOS-ER notatie vrij nieuw in de markt is en bovendien heel veel voordelen biedt, leek het de organisatie verstandig om een onderzoek te laten verrichten

naar de gevolgen van de toepassing van de DYNPOS-ER notatie op bestaande DP2/DP3 schepen.

Dit afstudeerrapport is opgesteld met als doel om de gevolgen van de toepassing van de DYNPOS- ER notatie op bestaande DP2/DP3 schepen inzichtelijk te maken. Om dit te kunnen

realiseren heb ik een onderzoek gedaan o.a. naar de regels en voorschriften van het classificatiebureau

DNV m.b.t. het design van DP schepen. Hierbij wordt uitsluitend rekening gehouden met de noodzakelijke systeemmodificaties m.b.t. het hoofd elektrisch distributiesysteem. Ook kijken we

in dit rapport objectief naar de gevolgen van de toepassing van de nieuw ontwikkelde notatie op het

bestaande DP2 schip de Vissolela. Als onderzoekresultaat(zie hoofdstukken 9,11 ,12 en 14) vindt u hieronder de belangrijkste systeemmodificaties die moeten plaatsvinden op bestaande DP2/DP3

schepen om aan de ER notatie te kunnen voldoen:

Aanpassing designconfiguratie hoofd elektrisch distributiesysteem.

Fysieke scheiding van machinekamer (A60 scheidingswand).

Fysieke scheiding switchboard kamer (A0 scheidingswand).

Scheiding van de hulpsystemen van de dieselgeneratoren.

Constructietechnisch aanpassingen m.b.t. het hoofd elektrisch distributiesysteem.

Gesloten bus-tie(s) operatie.

Additionele beveiliging.

Besturingtechnisch aanpassingen m.b.t. power systeem.

Behalve de bovenvermelde noodzakelijke systeemmodificaties, heb ik ook kunnen concluderen dat de toepassing van de DYNPOS-ER notatie op bestaande DP2/DP3 schepen ook gevolgen heeft voor de

praktische uitvoerbaarheid van de opdracht en aanpassingskosten. In hoofdstuk 14 van dit rapport

wordt dit verduidelijkt.

SAMENVATTING

6

Tot slot worden in hoofdstuk 15 de volgende aanbevelingen gegeven:

Doordat de DYNPOS-ER notatie een verhoogde redundantie/betrouwbaarheid t.o.v. een DP2

notatie biedt, is het raadzaam om deze notatie te combineren met de bestaande IMO gerelateerde DP2 notaties van DNV( namelijk DYNPOS-AUTR en DPS2). Hierdoor krijgt het

schip een DP2 plus effect. Eigenaars van bestaande DP2 schepen kunnen hierdoor hun positie

in de markt versterken door deze extra flexibiliteit. Wat wel belangrijk is, is dat AMR bij het

adviseren de klanten kostenbewust maken. Ook dient de klant te worden geïnformeerd over de eventuele risico’s die ze hierbij kunnen lopen, voornamelijk bij de praktische uitvoering van

de opdracht.

Wegens de beperking van DNV m.b.t. de operatie van het power systeem in DP3 mode (bus-

ties mag niet dicht), wordt het niet aanbevolen om de DYNPOS-ER notatie te combineren

met bestaande DP3 notaties van DNV (namelijk DYNPOS-AUTRO en DPS3).

SUMMARY

7

Summary

As response to specific offshore issues concerning specially to the flexibility in DP(Dynamic Positioning) operations and fuel efficiency, in January 2010 the class society DNV has brought a

new DP class notation into the offshore market. This new developed class notation was called

DYNPOS-ER notation. The essence of this new notation is that by allowing changeover of generators and propulsion thrusters people create the flexibility to feed power to the propulsion

thrusters from two main switchboards. In order to reinforce the reliability of the system it is also

allowed to start up essential components such as stand by generators. By doing so, people enhance the

system reliability in such manner that compared to a standard DP2 vessel for instance, much higher redundancy and reliability can be achieved. The biggest advantage of this approach is that the vessel’s

capacity is increased ( more power and thrust availability) in order to maintain its position/heading.

Because Alewijnse Marine Rotterdam wants to build up a strong position in the offshore refit

market, it is crucial to be up to date about all technological developments in this market. The

knowledge and know-how of the most recent technological developments inside this market just have

to be in house! Since the DYNPOS-ER notation is quite new in the market and besides offers a lot of advantages, it seemed reasonable to the organization to let a research be carried out on the

consequences of the implementation of the DYNPOS-ER notation on existing DP2/DP3 vessels.

The research for this thesis has been carried out to make the consequences of the

implementation of the ER notation on existing DP2/DP3 vessels more understandable. To

achieve this goal research has been done on the rules and regulations of the class society DNV concerning the design of DP vessels among others. This report exclusively discusses the necessary

system modifications concerning the main electrical distribution system. In addition, this report

also discusses a practical approach (test case) of the implementation of the ER notation on the

existing DP2 vessel Vissolela.

As research result( see chapters 9, 11,12 en 14), the following list sums up the most important system

modifications that must be carried out on existing DP2/DP3 vessels in order to meet the ER notation requirements:

Adjustment of design configuration main electrical distribution system.

Physical separation of machine room (A60 bulkheads).

Physical separation of switchboard room (A0 bulkheads).

Separation of auxiliary systems diesel generators.

Adjustment mechanical constructions existing main switchboard(s).

Closed bus-tie operation.

Additional protection.

Adjustment power system control.

Besides the above mentioned necessary system modifications, It has also been concluded that the implementation of the ER notation on existing DP vessels has consequences for the practical

execution of the work activities on board of DP vessels as well as modifications costs. In chapter

14 of this report this subject is explained in more detail.

SUMMARY

8

Finally, in chapter 15 you will find the recommendations that have been given based on the

conclusions taken in this report. The following recommendations have been given:

Because the ER notation offers much higher redundancy/reliability compared to DP2 notation,

it is recommended to combine this notation with the existing IMO related DP2 notations

from the class society DNV (DYNPOS-AUTR en DPS 2). By doing so, people create a DP2

plus effect which will enable vessel owners to reinforce their market positions because of this

extra flexibility. I also recommend that is very important that AMR makes his clients aware

of possibly risks and challenges related especially to the practical execution of the activities on board of DP vessels in order to implement the ER notation. Also the modification costs have

to be considered.

Because of limitation of DNV’s rules concerning the power system operation in DP3 mode

(bus-ties must be in open position), it is not recommended to combine the DYNPOS-ER

notation with the existing DP3 notations from class society DNV (DYNPOS-AUTRO and

DPS 3).

INHOUDSOPGAVE

9

INHOUDSOPGAVE

1. BEDRIJFSACHTERGRONDEN ......................................................................................................................... 12

1.1 DE BEDRIJFSGESCHIEDENIS ........................................................................................................................... 12 1.2 DE ORGANISATIECULTUUR ........................................................................................................................... 12 1.3 DE CLUSTERS............................................................................................................................................ 12 1.4 ALEWIJNSE MARINE ROTTERDAM BV ............................................................................................................. 13

2. INLEIDING .......................................................................................................................................................... 14

2.1 AANLEIDING VAN DEZE AFSTUDEEROPDRACHT ................................................................................................... 14 2.2 PROBLEEMSTELLING ................................................................................................................................... 14 2.3 DOELSTELLINGEN ....................................................................................................................................... 15

3. AFSTUDEEROPDRACHT .................................................................................................................................. 16

3.1 OPDRACHTOMSCHRIJVING........................................................................................................................ 16

4. DP SYSTEMEN ................................................................................................................................................... 17

4.1 DEFINITIE EN GESCHIEDENIS.......................................................................................................................... 17 4.2 DE REGELGEVING: IMO/MSC CIRCULAIR 645 ................................................................................................. 18 4.3 DE CLASSIFICATIE VAN DP SYSTEMEN ............................................................................................................. 18

4.3.1 Uitrustingsklasse I ........................................................................................................................ 18 4.3.2 Uitrustingsklasse II ....................................................................................................................... 18 4.3.3 Uitrustingsklasse III ...................................................................................................................... 18

4.4 DE BELANGRIJKSTE VERSCHILLEN TUSSEN DE DP UITRUSTINGSKLASSEN .................................................................... 18 4.5 OPBOUW ................................................................................................................................................ 19

4.5.1 DP Control Systeem ...................................................................................................................... 19 4.5.2 Power Systeem ............................................................................................................................ 20 4.5.3 Thruster Systeem .......................................................................................................................... 21

5. ONDERZOEK NAAR DE HUIDIGE DP NOTATIES VAN DNV ...................................................................... 22

5.1 DP CLASSIFICATIE NOTATIES VAN CLASSIFICATIEBUREAU DNV ............................................................................... 22 5.2 SYSTEMENCONFIGURATIE ............................................................................................................................ 22

5.2.1 Designconfiguratie DYNPOS-AUTR (DP2)........................................................................................ 23 5.2.2 Designconfiguratie DYNPOS-AUTR0 (DP3). ..................................................................................... 23

6. ONDERZOEK NAAR DE DYNPOS-ER NOTATIE ........................................................................................... 24

6.1 AANLEIDING ............................................................................................................................................. 24 6.2 FILOSOFIE ACHTER DE DYNPOS-ER NOTATIE ................................................................................................... 24 6.3 INHOUD VAN DE DYNPOS-ER NOTATIE .......................................................................................................... 25

7. REQUIREMENTS. .............................................................................................................................................. 27

7.1 ONTWERPCRITERIA .................................................................................................................................... 27

8. ARCHITECTUUR(CONCEPTDESIGN). ........................................................................................................... 29

9. DE GEVOLGEN VAN DE TOEPASSING VAN DYNPOS-ER NOTATIE OP BESTAANDE DP2/DP3

SCHEPEN (ALGEMEEN). ............................................................................................................................................ 30

9.1 GEVOLGEN OP BESTAANDE DP2 SCHEPEN ........................................................................................................ 30 9.2 GEVOLGEN OP BESTAANDE DP3 SCHEPEN ........................................................................................................ 31

10. DP2 SCHIP VISSOLELA. ................................................................................................................................... 32

10.1 ACHTERGROND ....................................................................................................................................... 32 10.2 HET HOOFD ELEKTRISCHE DISTRIBUTIE ........................................................................................................... 32 10.3 OPERATIE MOGELIJKHEDEN HOOFD ELEKTRISCH DISTRIBUTIESYSTEEM .................................................................... 33

INHOUDSOPGAVE

10

10.4 HET VOORTSTUWINGSYSTEEM..................................................................................................................... 33 10.5 BEVEILIGING ........................................................................................................................................... 33 10.6 BESTURING POWER SYSTEEM ...................................................................................................................... 33

11. GEVOLGEN VAN TOEPASSING VAN DYNPOS-ER NOTATIE OP VISSOLELA(OBJECTIEF). ............... 34

11.1 AANPASSING DESIGNCONFIGURATIE HOOFD ELEKTRISCHE DISTRIBUTIE. .................................................................. 34 11.2 KLASSE OVERNAME. ................................................................................................................................. 35 11.3 TWEE VERSCHILLENDE DP MODES. ............................................................................................................... 36 11.4 SCHEIDING VAN MACHINEKAMER. ................................................................................................................ 36 11.5 SCHEIDING VAN SWITCHBOORD KAMER. ........................................................................................................ 36 11.6 SCHEIDING VAN HULPSYSTEMEN VAN DIESELGENERATOREN. ............................................................................... 36 11.7 ADDITIONELE BEVEILIGING. ........................................................................................................................ 37 11.8 CONSTRUCTIETECHNISCH AANPASSINGEN BESTAANDE HOOFDSCHAKELBORD. .......................................................... 37 11.9 BESTURINGTECHNISCH AANPASSINGEN POWER SYSTEEM. ................................................................................... 38 11.10 SYNCHRONISATIE ................................................................................................................................... 38

12. DETAILDESIGN. ................................................................................................................................................ 39

12.1 KORTSLUITBEREKENINGEN.......................................................................................................................... 39 12.2 DYNAMISCHE STERKTEBEREKENINGEN ........................................................................................................... 40 12.3 SELECTIVITEIT ......................................................................................................................................... 41 12.4 CONCEPTDESIGN SYNCHRONISATIEVELD. ........................................................................................................ 42

12.4.1 Synchronisatie ............................................................................................................................. 42 12.4.2 Concept design synchronisatieveld ............................................................................................... 43

12.5 DETAILDESIGN GENERATORVELD .................................................................................................................. 45 12.5.1 Beveiliging van power systemen van DP2/DP3 schepen ................................................................ 45 12.5.2 Additionele beveiliging ................................................................................................................ 47

12.6 FAILURE MODE & EFFECT ANALYSIS (F.M.E.A.) ............................................................................................. 52

13. CONTROLEBEREKENINGEN .......................................................................................................................... 54

13.1 CONCLUSIE OP BASIS VAN CONTROLEBEREKENINGEN VISION ............................................................................. 54

14. PRAKTISCHE UITVOERBAARHEID EN ECONOMISCHE ASPECTEN. ..................................................... 55

14.1 PRAKTISCHE UITVOERBAARHEID ................................................................................................................... 55 14.2 ECONOMISCHE ASPECTEN .......................................................................................................................... 56

15. CONCLUSIE EN AANBEVELINGEN................................................................................................................ 57

15.1 TERUGKOPPELING NAAR DE DOELSTELLINGEN .................................................................................................. 57 15.2 RESULTAAT ............................................................................................................................................ 57 15.3 CONCLUSIE ............................................................................................................................................ 58 15.4 ADVIES ................................................................................................................................................. 59

16. BRONVERMELDING ......................................................................................................................................... 60

17. BIJLAGEN ........................................................................................................................................................... 61

BIJLAGE I: RELATIE DNV DP NOTATIES – IMO DP NOTATIES .................................................................................... 62 BIJLAGE II: VERSCHILLEN TUSSEN DPS NOTATIES EN DYNPOS NOTATIES ...................................................................... 64 BIJLAGE III: REQUIREMENTS M.B.T. DESIGN POWER SYSTEEM DP2/DP3 SCHEPEN .......................................................... 68 BIJLAGE IV: REQUIREMENTS M.B.T. GEBRUIK STAND BY GENERATOREN & OVERSCHAKELING VOEDINGSBRON VOORSTUWING

THRUSTERS .................................................................................................................................................... 71 BIJLAGE V: REQUIREMENTS M.B.T. DESIGN POWER SYSTEM ER NOTATIE ....................................................................... 74 BIJLAGE VI: SINGLE LINE BESTAANDE DP2 SCHIP VISSOLELA ....................................................................................... 77 BIJLAGE VII: DESIGN ARCHITECTUUR DYNPOS-ER NOTATIE T.B.V. VISSOLELA ............................................................... 79 BIJLAGE VIII: REQUIREMENTS M.B.T. KLASSE OVERNAME .......................................................................................... 81 BIJLAGE IX: REQUIREMENTS M.B.T. SCHEIDING MACHINEKAMER ................................................................................. 83 BIJLAGE X: REQUIREMENTS M.B.T. SCHEIDING SWITCHBOARD KAMER........................................................................... 85 BIJLAGE XI: REQUIREMENTS M.B.T. SCHEIDING HULPSYSTEMEN DIESELGENERATOREN. ..................................................... 87 BIJLAGE XII: REQUIREMENTS M.B.T. ADDITIONELE BEVEILIGING .................................................................................. 89 BIJLAGE XIII: OUDE KORTSLUITBEREKENINGEN ....................................................................................................... 91 BIJLAGE XIV: DATASHEET DEMOLATIC 4 ............................................................................................................ 95

INHOUDSOPGAVE

11

BIJLAGE XV: NIEUW UITGEVOERDE KORTSLUITBEREKENINGEN .................................................................................... 98 BIJLAGE XVI: CONTROLE KORTSLUITBEREKENINGEN VISION .................................................................................... 101 BIJLAGE XVII: VERMOGENSBALANS VISSOLELA ..................................................................................................... 105 BIJLAGE XVIII: SELECTIVITEITCURVEN VISSOLELA................................................................................................... 108 BIJLAGE XIX: CONCEPTDESIGN SYNCHRONISATIEVELD VISSOLELA .............................................................................. 111 BIJLAGE XX: BEVEILIGINGSFUNCTIES GENERATOR .................................................................................................. 113 BIJLAGE XXII: DETAILDESIGN GENERATORVELD (GEN.2 PS) .................................................................................... 115 BIJLAGE XXI: CONCEPTOPLOSSING ADDITIONELE BEVEILIGING VISSOLELA .................................................................... 127 BIJLAGE XXIII: FMEA RAPPORT ....................................................................................................................... 128 BIJLAGE XXIV: REFLECTIERAPPORT .................................................................................................................... 134 BIJLAGE XXV: PLAN VAN AANPAK ..................................................................................................................... 142 BIJLAGE XXVI: LIJST MET AFKORTINGEN.............................................................................................................. 159

HOOFDSTUK 1- BEDRIJFSACHTERGRONDEN

12

HOOFDSTUK 1

1. Bedrijfsachtergronden

1.1 De bedrijfsgeschiedenis De grondlegger van Alewijnse is Cornelis Alewijnse. Hij richtte aan het einde van de negentiende

eeuw een gloeilampenfabriek op: ‘’ Roothaan en Alewijnse’’. In 1899 houdt de fabriek op te bestaan. De ondernemer in Cornelis is wakker geschud en in 1900 vestigt hij zich als installateur aan de

Waalkade te Nijmegen. Twintig jaar later treden zijn drie zoons in dienst. Nadat Cornelis in 1938

overlijdt, krijgen twee van hen de leiding over het bedrijf. In 1980 verhuizen de holding en het

elektrotechnische bedrijf naar de Energieweg in Nijmegen. In 1992 gaat Cees Alewijnse met pensioen. Het bedrijf gaat over in de handen van zoons Dick en Michiel. Nog steeds staat Dick Alewijnse aan

het roer van het meer dan 100 jaar oude familiebedrijf.

De nauwe betrokkenheid tussen eigenaar, de directie, de medewerkers en klanten, zijn typerend voor Alewijnse. Dankzij voortdurende innovatie, Cornelis Alewijnse begon er ooit mee, is Alewijnse altijd

jong gebleven.

1.2 De organisatiecultuur Alewijnse is een veelzijdige (elektro)technische dienstverlener. Een partner die houdt van

totaaloplossingen en het leveren van duurzame oplossingen met geavanceerde technologische toepassingen. Dit is het resultaat van een ambitieus team en een bedrijfscultuur waarin innovatie

centraal staat. Het bedrijf investeert in kennis en maakt graag ruimte voor creativiteit. Daarin beperkt

de organisatie zich niet tot elektrotechnische oplossingen. Steeds vaker voert het bedrijf multidisciplinaire projecten uit. Specifieke disciplines die het bedrijf hiervoor in huis heeft zijn

bouwmanagement, technische beheer en integrale beveiliging. Deze projecten voert het bedrijf

integraal uit. Van advisering, engineering en installatie tot inbedrijfstelling, service en onderhoud. Alewijnse storingsmonteurs zijn 7 dagen per week, 24 uur per dag paraat. Wereldwijd. Het bedrijf

heeft ruim 1100 medewerkers en die hebben allemaal hetzelfde doel: ‘’Empowering your business’’.

1.3 De Clusters Alewijnse heeft 3 belangrijke Clusters: Marine systems, Industrie en Utiliteit. Onder de clusters vallen de Business Units. De laatste genoemde leveren een breed scala aan oplossingen. Als systeem

integrator bieden ze totaal oplossingen voor:

Engineering en automatisering

Verdeelinrichtingen

Licht- en krachtinstallaties

Datanetwerken

Brandmeldinginstallaties

ICT oplossingen

HOOFDSTUK 1- BEDRIJFSACHTERGRONDEN

13

In het onderstaande figuur is het organigram van Alewijnse afgebeeld.

Figuur 1 – Organigram Alewijnse

1.4 Alewijnse Marine Rotterdam BV Alewijnse Marine Rotterdam BV(AMR) is een Business Unit die onderdeel uitmaakt van de Cluster

Alewijnse Marine Systems en heeft een lange traditie in maritieme technologie. Als complete system

integrator levert dit bedrijf technische diensten, innovatieve elektrotechnische engineering en ICT oplossingen in de ruimste zin van het woord. Het bedrijf houdt zich voornamelijk bezig met service

aan en ombouw van bestaande schepen (denk hierbij tugboats, pushers, dredgers en

visserijschepen). De Core Business van Alewijnse Marine Rotterdam is hieronder te vinden:

Projectmanagement

Engineering

Paneelbouw

Installatie/inbedrijfstelling van diverse elektrische scheepsystemen (denk hierbij aan

power distributie, Alarm Monitoring System, NAVCOM inclusief bridge Systems, brand-

en gasdetectie en overig scheepssystemen)

Service en Onderhoud

HOOFDSTUK 2- INLEIDING

14

HOOFDSTUK 2

2. Inleiding Als een organisatie die actief is in de offshore – refit markt, wil AMR graag een sterke positie

opbouwen in deze markt. Een van de belangrijkste activiteiten die onder de offshore sector valt, is het

winnen van olie en gas in de diepzeewaters. Doordat er in de diepzeewaters vaak niet geankerd kan worden wegens een te grote waterdiepte en obstakels op de zeebodem (denk hierbij aan pijpleidingen

of andere structuren), worden er vaak schepen toegepast die uitgerust zijn met een Dynamic

Positioning systeem. Een Dynamic Positioning Systeem (DP systeem) is een computer geregeld

systeem dat automatisch de positie/koers van een schip constant houdt door exclusief gebruik te maken van eigen schroeven (roerpropellers). De aard van de werkzaamheden die plaatsvinden in de

offshore sector (denk hierbij aan boren van olie en gas in diepzeewater, pijp- en kabeleggen en

bevoorraden van goederen en apparatuur), zijn over het algemeen vrij complex en brengen een bepaald risico voor personeel en apparatuur met zich mee. Hierdoor heeft deze marktsector een grote

behoefte aan o.a. DP schepen die een hoge betrouwbaarheid bieden m.b.t. het behoud van

positie/koers, integriteit, flexibiliteit, hoge efficiëntie en oplossingen m.b.t. het milieu. Als antwoord op specifieke vraagstukken uit deze marktsector (voornamelijk m.b.t. redundantie, flexibiliteit en

brandstofverbruik), heeft het classificatiebureau DNV een nieuwe DP classificatie notatie ontwikkeld,

de DYNPOS-ER notatie.

2.1 Aanleiding van deze afstudeeropdracht Doordat AMR zich steeds meer in de offshore refit markt beweegt, is het cruciaal om alle

technologische ontwikkelingen in deze marktsector te blijven volgen. De kennis en know how van de

meeste recent technologische ontwikkelingen binnen deze markt dienen gewoon in huis te zijn!

Aangezien de DYNPOS-ER notatie vrij nieuw is, leek het de organisatie verstandig om een onderzoek te laten verrichten naar de gevolgen van de toepassing van deze nieuwe notatie op bestaande DP

schepen. Het bedrijf wil hiervan een duidelijk beeld krijgen, met als doel om zich voor te kunnen

bereiden op eventuele toekomstige klantaanvragen. Het bedrijf wil namelijk in staat zijn om klantaanvragen m.b.t. de DYNPOS-ER notatie te kunnen beoordelen, adviseren en uitvoeren.

2.2 Probleemstelling In de circulair 645 van IMO/MSC (International Marine Organization/ Marine Safety Commitee) is

vastgelegd hoe de redundantie van Dynamic Positioning schepen dient te worden uitgevoerd. Dit is bedoeld om aan de enkelvoudige storing criteria(DP schepen met uitrustingsklassen II en III moeten in

staat zijn om één enkelvoudige storing te kunnen weerstaan) te kunnen voldoen. Hoewel deze

regelgeving geen obstakel vormt voor het opereren van power systemen van DP2/DP3 schepen met

gesloten bus-tie breakers, kiest men in de offshore industrie(voornamelijk bij DP3 operaties) in de praktijk vaak voor split mode operaties als basis van de redundantie van het systeem. Dit is juist om te

voorkomen dat o.a. fouten in power systemen tot een totale black-out situatie kunnen leiden. Echter,

men heeft in de loop der jaren ervaren dat split mode operaties weinig flexibiliteit bieden in DP

operaties en ook weinig efficiëntie bieden als het gaat om brandstofverbruik. Dit komt doordat er

ten alle tijd voldoende draaiende generatoren en thrusters moeten zijn om de betrouwbaarheid van het

systeem te kunnen waarborgen. Met het doel om o.a. de genoemde split mode nadelen te minimaliseren, heeft het classificatiebureau DNV de DYNPOS-ER notatie ontwikkeld. In

tegenstelling tot in de offshore industrie gebruikelijk toegepaste redundantiefilosofie, kiest men bij de

DYNPOS-ER notatie uitsluitend voor het opereren met gesloten bus-tie breaker(s). Daarnaast kan er

onder bepaalde voorwaarden gebruik worden gemaakt van stand by start generatoren en overschakeling van de voedingsbron van de voorstuwing thrusters als basis van redundantie. Voor

bestaande DP2/DP3 schepen die geconfigureerd zijn om te opereren in split mode, heeft dit als

gevolg dat er systeemmodificaties moeten plaatsvinden o.a. in de designconfiguratie van het

hoofd elektrisch distributiesysteem om aan de DYNPOS-ER notatie te kunnen voldoen.

HOOFDSTUK 2- INLEIDING

15

2.3 Doelstellingen Deze afstudeeropdracht heeft twee belangrijke doelstellingen:

1. Een volledig beeld geven van de gevolgen van de implementatie van de DYNPOS-ER notatie op

bestaande DP2/DP3 schepen.

2. Een volledig beeld geven van de gevolgen(technisch, praktische uitvoerbaarheid en economische aspecten) van de implementatie van de DYNPOS-ER notatie op het bestaande DP2 schip de

Vissolela.

HOOFDSTUK 4 – DP SYSTEMEN

16

HOOFDSTUK 3

3. Afstudeeropdracht

3.1 Opdrachtomschrijving Onderzoek verrichten naar de huidige DP notaties en de nieuw ontwikkelde notatie (DYNPOS-ER)

van het classificatiebureau DNV(Det Norske Veritas). Om een goede conclusie te kunnen trekken, is onderzoek naar de verschillende DP classificatie notaties (voornamelijk klasse II en III) noodzakelijk.

Na het afronden van dit onderzoek zal de student de gevolgen van de toepassing van de nieuwe

DYNPOS-ER notatie op bestaande DP2/DP3 schepen uitwerken in een rapport. Vervolgens moet de

student op basis van de tijdens het onderzoek opgedane kennis, de nieuwe DYNPOS-ER notatie toepassen op het bestaande DP2 schip Vissolela. De gevolgen (technisch, praktische uitvoerbaarheid

en economische aspecten) van de implementatie van de DYNPOS-ER notatie op dit schip moeten

inzichtelijk worden gemaakt. Hierbij wordt uitsluitend rekening gehouden met alle noodzakelijke

systeemmodificaties m.b.t. het hoofd elektrisch distributiesysteem. Daarnaast is men hierbij

geïnteresseerd in één conceptdesign van het synchronisatieveld, een detaildesign van één

generatorveld en het opstellen van een FMEA rapport t.b.v. de redundantie van het ontworpen systeem.


17

HOOFDSTUK 4

4. DP systemen In dit hoofdstuk wordt achtergrond informatie m.b.t. DP systemen gegeven. Verder wordt

voornamelijk nadruk gelegd op de regelgeving waaronder deze systemen vallen alsmede hun

classificatie en opbouw.

4.1 Definitie en geschiedenis Een Dynamic Positioning Systeem (DP systeem)[1] is een computer geregeld systeem dat automatisch

de positie en koers van een schip constant houdt door exclusief gebruik te maken van eigen schroeven

(roerpropellers). DP systemen ontstonden[2] in de jaren ’60 naar aanleiding van de doorbraak van de offshore boring in diepzeewater. Doordat de boring naar de diepzeewaters verschoof, was het niet

meer mogelijk om hefeilanden te gebruiken en werd ankeren economisch ongunstig. Het boorschip

Eureka werd in 1961 gelanceerd door Shell Oil Company en was het eerste DP schip. Het was toen voor de eerste keer mogelijk om de positie van een schip automatisch constant te houden. Dat schip

had een analoog systeem verbonden met een tautwire (strak gespannen draad met zwaar gewicht dat

op zeebodem wordt gezet). In 1975 richtte het Noors bedrijf Kongsberg Albatross zich op het ontwikkelen van DP systemen. Het bedrijf zou uitgroeien tot de grootste leverancier van DP systemen

in de wereld. De eerste schepen hadden analoge systemen en geen redundantie. Er is sindsdien enorme

vooruitgang geboekt. DP systemen worden tegenwoordig ook buiten de olie industrie gebruikt.

Tegenwoordig kunnen DP systemen niet alleen de positie van een schip automatisch constant houden maar ook een nauwkeurige route automatisch varen, wat onder andere gebruikt wordt door

pijpenleggers, kabellegers en voor het uitvoeren van surveys.

Hieronder vindt u de belangrijkste voor- en nadelen van de toepassing van schepen uitgerust met DP

Systemen:

Voordelen:

Manoeuvreert uitstekend; zeer eenvoudig van positie te veranderen.

Onafhankelijk van de waterdiepte.

Niet beperkt door obstakels op de zeebodem.

Kan snel aan werkzaamheden beginnen.

Er zijn geen sleepboten nodig.

Nadelen:

Complexe systemen met roerpropellers, extra generatoren en controllers.

Hoge installatiekosten.

Hoge brandstofkosten.

Kans op verlies van positie door systeemfouten of black-outs.

Gevaar voor duikers en ROV’s (Remotely Operated Vehicle).

Hoge onderhoudskosten.


18

4.2 De Regelgeving: IMO/MSC circulair 645 IMO/MSC (International Marine Organization/ Marine Safety Committee) is de gespecialiseerde organisatie van de Verenigde Naties die verantwoordelijk is voor de beveiliging en veiligheid in de

internationale scheepvaartsector. Ze geven de regels en voorschriften uit die door de landen in de

scheepvaartsector gevolgd dienen te worden. Ook de regels en voorschriften m.b.t. het design van schepen met Dynamic Positioning Systemen (DP systemen) vallen hieronder. Zo heeft de Maritime

Safety Committee op 16 mei 1994 door middel van zijn circulair 645[3] de ‘’ The guideline for

vessels with Dynamic Positioning Systems’’ officieel uitgegeven. Alle classificatiebureaus (DNV,

Lloyds, ABS, LG en BV) hebben hun regels en voorschriften m.b.t. het design van DP schepen uitgevaardigd op basis van IMO/MSC circulair 645. In deze circulair is o.a. vastgelegd hoe de

redundantie van Dynamic Positioning schepen dient te worden uitgevoerd. Dit is voornamelijk

bedoeld om aan de enkelvoudige storing criteria te kunnen voldoen. Naar aanleiding hiervan, worden schepen die zijn uitgerust met een Dynamic Positioning Systeem geclassificeerd in drie verschillende

uitrustingsklassen. In de volgende paragraaf wordt hier dieper op ingegaan.

4.3 De classificatie van DP Systemen DP Systemen kunnen worden gedefinieerd als de samenwerking tussen systemen en componenten met

als doel om voldoende betrouwbare capaciteit m.b.t. het behoud van positie te bereiken. De benodigde

DP uitrustingsklasse vereist bij een bepaalde DP operatie op zee wordt bepaald door de consequenties van het verlies van positie van het DP schip. Hoe groter de consequenties, hoe beter/hoger de

redundantie van het DP systeem dient te worden uitgevoerd. Hieronder worden de drie verschillende

DP uitrustingsklassen[4] omschreven:

4.3.1 Uitrustingsklasse I De uitrustingsklasse I heeft geen redundantie, dit houdt in dat het verlies van positie kan voorkomen in het geval van een enkelvoudige storing.

4.3.2 Uitrustingsklasse II De uitrustingsklasse II] heeft wel redundantie zodat niet één enkelvoudige storing in een actief

component of systeem( generatoren, thrusters, switchboards, afstaand bedienende kleppen, etc.) ervoor kan zorgen dat het systeem faalt. Het verlies van positie mag niet voorkomen door een

enkelvoudige storing van een actief component of systeem, maar mag voorkomen na storing van

een statisch component zoals kabels, leidingen, handbediende kleppen, etc.

4.3.3 Uitrustingsklasse III Deze uitrustingsklasse III heeft wel redundantie zodat niet één enkelvoudige storing in een actief

component of statisch component of systeem zoals kabels, leidingen, handbediende kleppen ervoor

kan zorgen dat het systeem faalt. Daarbovenop moet het systeem ook een brand of overstroming

kunnen weerstaan in elk willekeurig compartiment zonder dat het systeem faalt. Het verlies van

positie mag niet voorkomen na een enkelvoudige storing inclusief een volledig verbrand of

volgestroomd waterdicht compartiment.

4.4 De belangrijkste verschillen tussen de DP uitrustingsklassen De belangrijkste verschillen tussen de verschillende DP uitrustingsklassen zitten volgens IMO/MSC circulair 645 voornamelijk in de wijze waarop de redundantie van DP systemen uitgevoerd dient te

worden. Aangezien uitrustingsklasse I geen redundantie heeft, wordt deze uitgesloten. De eisen m.b.t.

de redundantie voor de uitrustingsklassen III zijn hoger dan die van de uitrustingsklasse II.


19

Dit heeft voornamelijk te maken met het feit dat er bij uitrustingsklasse III sprake moet zijn van fysiek

scheiding van systemen/componenten plus de extra eisen die worden gesteld m.b.t. het aantal computersystemen, aantal sensoren en positie referentie systemen etc.

4.5 Opbouw Een DP Systeem bestaat uit [5] drie belangrijke subsystemen:

DP Control Systeem

Power Systeem

Thurster Systeem

4.5.1 DP Control Systeem Onder het DP Control Systeem worden alle benodigde componenten en controlesystemen verstaan,

alsmede hardware en software om het schip dynamisch te kunnen positioneren. De essentie van het DP systeem zit in dit subsysteem. Dit subsysteem is verantwoordelijk voor de regeling van het DP

systeem. Voor de regelingen van het DP systeem wordt er vaak gebruik gemaakt van een wiskundig

model van het schip gebaseerd op hydrodynamische en aerodynamische beschrijving van een aantal

scheepskenmerken, zoals massa en weerstand in combinatie met positiereferentie systemen. De informatie afkomstig uit het positie referentiesysteem wordt in het systeem vergeleken met een

voorspelling die door het model gemaakt wordt. Als er verschillen zijn, stuurt de regelaar de propellers

aan om het verschil tussen de gewenste positie en de werkelijke positie te compenseren. Onder dit subsysteem vallen de volgende componenten:

Computersystemen / joystick systeem.

Sensorsystemen.

Displaysystemen.

Positie referentie systemen.

Gerelateerde bekabeling en routering.

Elk schip heeft zes vrijheidsgraden: Drie van deze vallen onder translatie en de andere drie vallen

onder rotatie.

Translatie:

Schrikken ( Surge) langsscheepse beweging. Verzetten (SWAY) dwarsscheepse beweging. Dompen (Heave) op en neergaande beweging.

Rotatie: Slingeren ( Roll) rotatie rond de langsscheepse as.

Stampen ( Pitch) rotatie rond de dwarsscheepse as.

Gieren ( Yaw) rotatie rond de verticale as.


20

Het DP systeem regelt de Surge, Sway en Yaw oftewel, de bewegingen in het horizontale vlak. Surge en Sway omvatten de positie van het schip terwijl Yaw gedefinieerd wordt door de koers van het

schip. In het onderstaande figuur wordt de zes vrijheidsgraden van een schip afgebeeld.

Figuur 2 – De zes vrijheidsgraden va een schip

4.5.2 Power Systeem Onder Power Systeem worden alle benodigde componenten en systemen verstaan om het DP Systeem van vermogen te kunnen voorzien. Dit subsysteem heeft als belangrijkste functies het leveren van het

elektrische vermogen aan de voortstuwing componenten (roerpropellers, boegschroeven,

hekschroeven en voortstuwingschroeven) en aan het DP Control systeem.

Bij DP operaties krijg je vaak te maken met een constante belastingveranderingen. Dat komt door de constante veranderingen van de weersomstandigheden die vervolgens resulteren in meer of minder

voortstuwingsvermogen vraag. Hierdoor is het dieselelektrisch[6] het meeste adequaat en ook het

meest gebruikelijke voortstuwingssysteem bij DP schepen. Dat komt doordat dit voortstuwingsysteem beter in staat is om grote variaties in de belasting op te vangen. Onder het Power Systeem vallen de

volgende componenten:

Prime movers (meestal dieselmotoren) en hun desbetreffende hulpsystemen inclusief

pijpsysteem.

Generatoren.

Switchboards.

UPS

Distributiesysteem (bekabeling en routering).


21

4.5.3 Thruster Systeem Onder Thurster Systeem worden alle benodigde componenten en systemen verstaan die nodig zijn om het DP Systeem van bewegingskracht en moment te kunnen voorzien. Onder dit subsysteem vallen de

volgende componenten:

Thursters met drive units en hun desbetreffende hulpsystemen inclusief de leiding. Voorstuwing thursters en stuurroer mits deze bestuurd worden door het DP systeem. Thurster elektronische control. Handmatig thruster control. Gerelateerde bekabeling en routering.

In het onderstaande figuur is de interface tussen de subsystemen van een DP Systeem te zien.

Figuur 3 – Opbouw DP


22

HOOFDSTUK 5

5. Onderzoek naar de huidige DP notaties van DNV In dit hoofdstuk wordt onderzoek gedaan naar de huidige DP notaties van het classificatiebureau DNV. Het onderzoek wordt gedaan naar de ’’ DNV rules for classification of ships part 6 chapter 7

van juli 2011’’. De nadruk wordt hierbij voornamelijk gelegd op de verschillen tussen de notaties

alsmede hun bijbehorende systeemconfiguraties.

5.1 DP classificatie notaties van classificatiebureau DNV De huidige DP classificatie notaties van het classificatiebureau DNV bestaan uit 2 verschillende

notatie series, [6] namelijk de DYNPOS- series en de DPS-series.

De DYNPOS- series bestaat uit:

DYNPOS-AUTS

DYNPOS-AUT

DYNPOS-AUTR

DYNPOS-AUTRO

De DPS-series op hun beurt, bestaan uit:

DPS 0

DPS 1

DPS 2

DPS 3

In bijlage 1op bladzijde 62 van dit rapport is te zien hoe deze notaties gerelateerd zijn aan de IMO

regelgeving. De verschillen tussen de twee familie notaties zitten voornamelijk in de toepassing daarvan. De DYNPOS-series notaties worden meestal toegepast bij zware omgevingen zoals de

diepzeewaters. De DPS notaties op hun beurt worden meestal toepast bij operaties waarbij de DP

regels niet zo streng hoeven te zijn zoals de ondiepe waters. Doordat de DYNPOS - series toegepast worden bij operaties in ultra- en diepzeewaters, gelden hiervoor wat strenger eisen m.b.t. de

betrouwbaarheid en stevigheid van het systeem. Voor verder details betreffende de verschillen tussen

deze twee series notaties verwijs ik u naar bijlage 2 op bladzijde 64.

5.2 Systemenconfiguratie In dit hoofdstuk wordt aandacht besteed aan de systeemconfiguraties van de in paragraaf 5.1

behandelde DNV notaties. Hierbij wordt uitsluitend rekening gehouden met de configuratie van het

hoofd elektrisch distributiesysteem. Aangezien de nieuwe DYNPOS-ER notatie behoort tot de DYNPOS- series notaties, zal de nadruk hierbij voornamelijk worden gelegd op het configuratie

design van de DYNPOS-serie notaties.


23

5.2.1 Designconfiguratie DYNPOS-AUTR (DP2). Een standaard configuratie van het hoofd elektrisch distributiesysteem van de DYNPOS- AUTR notatie wordt in het onderstaande figuur afgebeeld.

Figuur 4 – Designconfiguratie DYNPOS - AUTR

5.2.2 Designconfiguratie DYNPOS-AUTR0 (DP3). Een standaard configuratie van het hoofd elektrisch distributiesysteem van de DYNPOS- AUTRO

notatie wordt in het onderstaande figuur afgebeeld.

Figuur 5 – Designconfiguratie DYNPOS – AUTRO

HOOFDSTUK 6 – ONDERZOEK NAAR DYNPOS-ER NOTATIE

24

HOOFDSTUK 6

6. Onderzoek naar de DYNPOS-ER notatie In dit hoofdstuk wordt onderzoek gedaan naar de door DNV nieuw ontwikkelde DYNPOS-ER notatie.

Het onderzoek wordt gedaan naar de ‘’DNV rules for classification of ships part 6 chapter 26 van

januari 2011.’’ In eerste instantie wordt de reden voor de ontwikkeling van deze notatie onderzocht.

Vervolgens wordt de nadruk van dit onderzoek gelegd op de inhoud van deze notatie en de

requirements waaraan het ontwerp moet voldoen.

6.1 Aanleiding De hedendaagse vooruitgangen op bepaalde technische gebieden, zoals automatisering, DP controle

systemen en elektrische systemen, hebben ervoor gezorgd dat scheepsbouwers, scheepseigenaars en

charteraars vragen zijn gaan stellen over de wijze waarop hun DP schepen worden geconfigureerd.

Men heeft in de loop der jaren ervaren dat designconfiguraties van DP2/DP3 schepen die bedoeld zijn om te opereren in split mode, weinig voordelen bieden als het gaat om flexibiliteit in DP operaties en

brandstofefficiëntie. Door de nieuwe technologische ontwikkelingen op de bovengenoemde gebieden

werd men ervan bewust dat er andere designfilosofieën toegepast kunnen worden om de genoemde nadelen te minimaliseren. Als antwoord hierop heeft het classificatiebureau DNV de DYNPOS-ER

notatie ontwikkeld. De notatie zorgt ervoor dat er overeenstemming wordt bereikt tussen de bestaande

DP regels, de nieuwe technologie en nieuwe DP applicaties.

6.2 Filosofie achter de DYNPOS-ER notatie Uit de circulair 645 van IMO (functionele requirements items 3.2.3 en 3.2.4) kan men afleiden dat

deze voorschriften geen obstakel vormen voor het draaien van power systemen met gesloten bus-tie

breakers in DP2/DP3 mode, mits er voldoende systeembetrouwbaarheid wordt aangetoond. Hoewel er mogelijkheden zijn om te opereren met gesloten bus-tie breakers, kiest men binnen de offshore

industrie in praktijk (vooral als het gaat om DP3 operaties) vaak voor split mode operaties als basis

van redundantie van het systeem. Het kiezen voor split modes operatie heeft als gevolg dat er ten alle

tijd voldoende draaiende generatoren en thrusters moeten zijn om de betrouwbaarheid van het systeem te kunnen waarborgen. In tegenstelling tot de gebruikelijke toepassingen, kiest men bij de DYNPOS-

ER notatie uitsluitend voor de operatie met gesloten bus-tie breaker(s). Daarnaast kan er onder

bepaalde voorwaarden (zie bijlage 4 op bladzijde 71) generatoren met stand by start capaciteiten worden toegepast en kan er gebruik worden gemaakt van overschakeling mechanismen van

generatoren en thrusters met als doel om de redundantie van het systeem extra te verhogen. De notatie

focust zich voornamelijk op de flexibiliteit en brandstofbesparing. Flexibiliteit in de zin dat men de

mogelijkheid heeft gecreëerd om het boordnet op verschillende manier zodanig te configureren met behoud van redundantie met het doel om met minder dieselmotoren te kunnen draaien. Het draaien

met minder dieselmotoren leidt direct tot het voordeel dat men brandstof kan besparen. Om

foutrisico’s te beperken, worden hierbij voornamelijk specifieke fouten (denk hierbij aan governor en AVR fouten) aangepakt. Om dit te kunnen realiseren moet er een scheiding plaatsvinden in de

hulpsystemen van de dieselgeneratoren zoals water cooling, compressed air, euxhaust systems, crank

case ventilation, fuel systems, lubrification, etc, etc. Het is de bedoeling dat elke dieselgenerator zijn eigen hulpsysteem krijgt. Hierdoor wordt de betrouwbaarheid van het systeem extra gewaarborgd.

Aangezien deze notatie is ontstaan naar aanleiding van specifieke vraagstukken en behoeftes uit de

offshore markt en de regelgeving en voorschriften hiervan niet uitgevaardigd zijn op basis IMO/MSC

circulair 645, valt deze notatie niet te vergelijken noch met IMO uitrustingsklassen noch met de huidige DP notaties van DNV. De DYNPOS- ER notatie kan dus hierdoor worden beschouwd als

’’ een aparte DP notatie’’ binnen de bestaande DP notaties van het classificatiebureau DNV.


25

6.3 Inhoud van de DYNPOS-ER notatie De DYNPOS-ER[7] is een DP notatie die behoort tot de DP notaties van DNV. De Engelse afkorting

ER staat voor Enhanced Reliability. Dit houdt in dat deze notatie een verbeterde/verhoogde

systeembetrouwbaarheid biedt. Deze doelstelling wordt bereikt door de DP systemen anders te

configureren dan de gebruikelijke manier in de offshore industrie. De essentie van de hele notatie is

dat door de generatoren en de voorstuwing thrusters omschakelbaar te maken, de voorstuwing

thrusters vanaf twee hoofdschakelborden gevoed kunnen worden. Ook kunnen essentiële

componenten zoals stand by generatoren automatisch worden opgestart om de redundantie van het systeem te versterken. Hierdoor creëert men een hogere/betere systeem redundantie vergeleken

met bijvoorbeeld de huidige DP2 notatie van DNV. Het grootste voordeel hiervan is dat het systeem

beschikt over verhoogde capaciteit(meer vermogen en meer bewegingskracht) om op positie/koers te

blijven. Binnen de DP notaties van DNV zit deze notatie tussen DP2 en DP3 wat redundantie en veiligheid betreft. Dit houdt in dat qua redundantie en veiligheid, de notatie hoger zit dan DP2

scheepsystemen en lager zit dan DP3 scheepsystemen. Dit kan een voordeel zijn bij offshore operaties

waarbij opdrachtgevers geen behoefte hebben aan DP3 schepen maar toch iets meer dan de huidige DP2 notatie willen hebben, voornamelijk als het gaat om extra redundantie, brandstofbesparing en

minder CO2 uitstoot.

Door gebruik te maken van de technologie die men vandaag de dag ter beschikking heeft, wordt de redundantie van DP systemen zodanig verhoogd dat de onderstaande voordelen zonder veel moeite

bereikt kunnen worden:

Betrouwbaarheid: De nieuwe technologie kan hierbij worden toegepast om de consequenties

van een single failure te beperken. Door gebruik te maken van stand by start-up generatoren en overschakeling mechanismen, heeft het systeem in principe na het optreden van een

enkelvoudige storing, een hogere thruster capaciteit. Dit komt doordat je minder verlies aan

thrusters hebt. Hierdoor is men in principe in staat om de IMO criteria m.b.t. het behoud van positie van DP2/DP3 schepen te voldoen.

Flexibiliteit: Men kan aan boord met behoud van redundantie met minder dieselgeneratoren

draaien door op verschillende manieren het boordnet te configureren. Het draaien met minder dieselgenerator heeft het voordeel dat de diesels minder uren draaien waardoor ze minder

onderhoud nodig hebben. De flexibiliteit die de DYNPOS-ER notatie biedt, draagt ook

substantieel bij aan het stroomlijnen van de onderhoudsprocessen. Deze kunnen beter worden

gestructureerd. Daarnaast heeft men ook de flexibiliteit om als gewoon DP te draaien wanneer dit gevraagd wordt en daarbovenop gebruik maken van de voordelen van de DYNPOS-ER

notatie.

Brandstofbesparing: Het draaien met gesloten bus-tie breakers biedt het grote voordeel dat

men de elektrische hoofdkrachtbron aan boord van het schip optimaal kan benutten. Hierdoor

kan men met minder generatoren hetzelfde vermogen leveren voor het voeren van bedrijf, als

met open bustie breakers. Met open bus-tie breakers krijg je vaak te maken met generatoren

die op een lagere belasting draaien. Deze draaien dan veel minder efficiënt.

Milieu: Minder CO2 uitstoot is een gevolg van minder brandstofverbruik en een resultaat van

het feit dat diesels die met een vermogen van rond de 75% draaien een schonere verbranding

hebben.


26

Vanuit de markt is er ook invloed op de DP notaties. Deze kunnen o.a. worden bepaald door de charteraar van het schip die ook eisen stelt aan de DP notatie van het schip. Als dit grote

oliemaatschappijen zijn, dan hebben die ook altijd een eis dat het schip standaard DP2 of DP3 moet

zijn. Om deze reden wordt door de DNV geadviseerd om de DYNPOS-ER notatie te combineren

met de bestaande IMO geclassificeerde notaties zoals DYNPOS-AUTR en DYNPOS-AUTRO. Het gevolg hiervan is dat het schip twee verschillende DP notaties toegekend krijgt. Hoewel de ER

notatie veel voordelen biedt(minder brandstofverbruik, minder onderhoudskosten en maximaal

benutten van de hoofd elektrische krachtbron), zijn er echter ook nadelen:

Kwetsbaarheid: De DYNPOS-ER notatie staat de operatie met gesloten bus-tie breakers toe.

Het draaien met gesloten bus-tie breakers heeft het nadeel dat het systeem kwetsbaarder wordt

bij het optreden van fouten. Zo kan elke fout (bv. governor of AVR fout) zich vrij makkelijk verspreiden door het hele systeem. Dit kan het hoofdschakelborden zodanig onderuit trekken

dat er een black-out situatie kan optreden.

Additionele beveiliging: Om te voorkomen dat fouten zich door het systeem verspreiden bij

operaties met gesloten bus-tie breakers, moet er een geavanceerd beveiligingssysteem worden

toegepast. Anders dan de traditioneel toegepaste beveiliging, is dit beveiligingssysteem in

staat om fouten in een vroeg stadium te detecteren(bv. governor fout en AVR fout), te isoleren

en ze gecontroleerd uit te schakelen voordat een black-out situatie zich voordoet.

Scheiding van hulpsystemen van dieselgeneratoren: Een van de uitgangspunten van de ER

notatie is dat er een scheiding moet plaatsvinden in de hulpsystemen (denk hierbij aan water

cooling, compressed air, euxhaust systems, crank case ventilation, fuel systems, lubrification, etc.) van dieselgeneratoren en thrusters. Dit is om ervoor te zorgen dat de consequenties van

fouten beperkt blijven.

HOOFDSTUK 7 – REQUIREMENTS

27

HOOFDSTUK 7

7. Requirements. In dit hoofdstuk worden de REQUIREMENTS van het classificatiebureau DNV m.b.t. het design van

de DYNPOS-ER notatie in kaart gebracht. Hierbij wordt uitsluitend rekening gehouden met het design

van het hoofd elektrisch distributiesysteem.

7.1 Ontwerpcriteria Op basis van in het hoofdstuk 6 verrichte onderzoek, vindt u onderstaande de criteria waaraan het ontwerp moet voldoen:

REQ. 1: Fysiek scheiding power systeem / componenten.

- De machinekamer moet minimaal in twee delen volledig fysiek van elkaar worden

gescheiden. Deze scheiding moet deels van categorie A60 zijn (dit geldt alleen voor

ruimtes waar een hoog brandrisico bestaat zoals de ruimte de dieselgeneratoren en hun

desbetreffende hulpsystemen zich bevinden). In overige ruimtes moet er een scheidingswand van categorie A0 worden toegepast.

- De switchboard kamer moet minimaal in twee delen volledig fysiek van elkaar worden gescheiden. Hierbij geldt dat er sprake moet zijn van twee hoofdschakelborden welke

fysiek van elkaar dienen te worden gescheiden middels een scheidingswand van categorie

A0.

REQ.2 : Aantal bus-tie breakers.

- Er moet in totaal sprake zijn van twee bus-tie breakers. Hierbij geldt één bus-tie breaker

voor elke gescheiden power systeem.

REQ. 3: Gesloten bus-tie(s) breakers.

- Om aan de DYNPOS- ER notatie te kunnen voldoen moet het power systeem uitsluitend opereren met de bus-tie breakers in gesloten toestand.

REQ. 4 : Toepassing van stand-by start generatoren.

- Om de doelstellingen m.b.t. verhoging / verbetering van de redundancy van het systemen te kunnen bereiken dienen er stand- by start generatoren te worden toegepast. Wanneer dit

gevraagd wordt, moet het opstarten alsmede het koppelen aan net automatisch gebeuren.

REQ. 5 : Voeding voorstuwing thrusters.

- Om de doelstellingen m.b.t. de verhoging / verbetering van de redundancy van het

systeem te kunnen bereiken moeten de voorstuwing thrusters gevoed kunnen worden

vanaf twee hoofdschakelborden. Wanneer dit gevraagd wordt, moet de overschakeling

van de voorstuwing thrusters automatisch plaatsvinden.

HOOFDSTUK 7 – REQUIREMENTS

28

REQ. 6 : Scheiding van hulpsystemen dieselgeneratoren.

- Om de doelstellingen m.b.t. de verhoging/verbetering van de redundancy van het systeem

te kunnen bereiken dient elke afzonderlijk dieselgenerator zijn eigen hulpsysteem te

hebben. Deze scheiding heeft voornamelijk betrekking op de volgende hulpsystemen:

Water cooling

Compressed air

Euxaust systems

Crank case

Ventilation

Fuel systems

Lubrification

REQ. 7 : Additionele beveiliging.

- Om de betrouwbaarheid van het power systeem extra te kunnen waarborgen dienen de

fouten die voornamelijk betrekking hebben op de brandstoftoegang regeling(governor)

en spanningsregeling(AVR) te worden aangepakt. Dit soort fouten dienen in een vroeg stadium te worden gedetecteerd en vervolgens zo snel mogelijk uitgeschakeld te worden

om black-outs te voorkomen. Ook busbar fouten zoals kortsluiting en aardfouten dienen

ook zo snel mogelijk te worden gedetecteerd en uitgeschakeld.

REQ. 8: Power Management Systeem (PMS).

- Er moet sprake zijn van een PMS. Dit systeem moet in staat zijn om het power systeem te

laten opereren zowel met open als gesloten bus-tie breakers. Het systeem moet minimaal de volgende functies automatisch te kunnen uitvoeren:

1. Het starten van generatoren wanneer de online generator(en) niet het gevraagde vermogen kunnen leveren. Treedt er een vermogen afname op, dan schakelt het PMS

ook een van de generatoren uit.

2. Het blokkeren van het starten van grote verbruikers indien er niet voldoende capaciteit

is.

3. Black-out herstel van de desbetreffende hoofdschakelborden secties door generatoren op te starten zodat men binnen 45 seconden na de black-out volledige controle over de

thrusters kan hebben.

Voor meer details betreffende de bovenvermelde REQUIREMENTS verwijs ik u naar bijlagen 4, 5, 9,

10, 11 en 12 van dit rapport.

HOOFDSTUK 8 – DESIGNARCHITECTUUR

29

HOOFDSTUK 8

8. Architectuur(conceptdesign). Eerder in dit rapport is gesteld dat men bij de implementatie van de DYNPOS-ER notatie uitsluitend

rekening houdt met de noodzakelijke systeemmodificaties m.b.t. het hoofd elektrisch

distributiesysteem. Naar aanleiding hiervan, wordt op basis van de in hoofdstuk 7 behandelde DNV

REQUIREMENTS de volgende designarchitectuur uitgedacht:

Figuur 6 – Designarchitectuur DYNPOS – ER notatie

HOOFDSTUK 9 – DE GEVOLGEN VAN TOEPASSING ER NOTATIE OP BESTAANDE DP2/DP3 SCHEPEN

30

HOOFDSTUK 9

9. De gevolgen van de toepassing van DYNPOS-ER notatie op bestaande DP2/DP3 schepen (algemeen).

In dit hoofdstuk worden de gevolgen van de toepassing van de DYNPOS-ER notatie op bestaande

DP2/DP3 schepen inzichtelijk gemaakt.

9.1 Gevolgen op bestaande DP2 schepen De gevolgen van de implementatie van de ER notatie op bestaande DP2 schepen kunnen vrij

eenvoudig worden geïdentificeerd door de designconfiguratie afgebeeld in figuur 6(zie bladzijde 29) te

vergelijken met de designconfiguratie afgebeeld in figuur 4 (zie bladzijde 23). Uit de vergelijking blijkt dat men de volgende systeemmodificaties dient te uitvoeren:

Toepassing van fysiek scheiding power systeem/componenten( A60/A0 scheiding).

Toepassing van stand by start generatoren & overschakeling voorstuwing thrusters.

Toepassing van scheiding van hulpsystemen t.b.v. de dieselgeneratoren.

Gesloten bus-tie operatie(uitsluitend).

Extra hoofdschakelbord(er moet sprake zijn van twee fysieke gescheiden hoofdborden).

Extra bus-tie breaker(er moet sprake zijn van twee bus-tie breakers).

Een ander gevolg dat op basis van de figurenvergelijking niet direct kan worden bepaald is dat er twee

verschillende DP modes aan boord van het schip komen te zitten, namelijk de DP2 mode en de

DYNPOS-ER mode. Het schip behoudt dus haar bestaande DP notatie (in dit geval DP2) en krijgt daarnaast een nieuwe DP notatie toegekend(in dit geval de DYNPOS-ER notatie).

In DP2 mode draait het power systeem met de bus-ties in open toestand. Verder mag er geen gebruik

worden gemaakt van stand- by start diesels noch overschakeling van voorstuwing thrusters. In DYNPOS-ER mode wordt er uitsluitend uitgegaan van operaties met gesloten bus-tie breakers.

Daarbovenop kan er gebruik worden gemaakt van stand-by start generatoren en overschakeling van

voorstuwing thrusters. Het omschakelen van DP2 mode naar DYNPOS-ER mode en andersom moet in principe mogelijk zijn wanneer dit gevraagd wordt. Daarbovenop dienen er nog de

REQUIREMENTS 7 en 8 (zie bladzijde 28) te worden toegepast zodat men volledig kan voldoen

aan de ER notatie.

HOOFDSTUK 9 – DE GEVOLGEN VAN TOEPASSING ER NOTATIE OP BESTAANDE DP2/DP3 SCHEPEN

31

9.2 Gevolgen op bestaande DP3 schepen Net als bij paragraaf 9.1. kunnen de gevolgen van de implementatie van de ER notatie op bestaande

DP3 schepen vrij makkelijk worden bepaald door de designconfiguraties te vergelijken. Hierbij wordt nogmaals de designconfiguratie afgebeeld in figuur 6(zie bladzijde 29) vergeleken met de

designconfiguratie afgebeeld in figuur 5 (zie bladzijde 23).

Uit de vergelijking blijkt dat de gevolgen van de implementatie van de DYNPOS-ER notatie op bestaande DP3 schepen voor een groot gedeelte dezelfde zijn als in DP2. Echter, geldt er een

uitzondering:

Toepassing van fysiek scheiding power systeem/componenten( A60/A0 scheiding).

- Bij DP3 schepen geldt dat er standaard sprake moet zijn van een volledige fysiek

scheiding van de power systemen/componenten. Doordat er al sprake is van fysiek

scheiding, voldoen DP3 schepen in principe al aan de ER notatie(zie REQ.1 op bladzijde 27) wat fysiek scheiding van power systeem/ componenten betreft.

Opmerking: DNV heeft strenge regels betreffende de operatie van het power systeem in DP3 mode. In DP3 mode moet het power systeem uitsluitend opereren in split mode(bus-ties in open toestand).

Het toepassen van de ER notatie op bestaande DP3 schepen kan hierdoor het gevolg hebben dat het

schip niet meer in DP3 mode kan opereren! Men moet dus heel kritisch hierover zijn! Dit kan

namelijk grote gevolgen hebben als het schip werkzaamheden zou moeten uitvoeren in DP3 mode.

HOOFDSTUK 10 – DP2 SCHIP VISSOLELA

32

HOOFDSTUK 10

10. DP2 schip Vissolela. In dit hoofdstuk wordt het bestaande DP2 schip Vissolela behandeld. De bedoeling hiervan is

achtergrondinformatie te geven over het bestaande DP2 schip. Hierbij wordt de nadruk gelegd op het hoofd elektrische distributie, voortstuwingssysteem, besturing en synchronisatie.

10.1 Achtergrond Vissolela[8] is een DP2 schip dat werd gebouwd in 2004 door scheepswerf DE HOOP. Het schip is 69 meter lang, 18 meter breed en is o.a. uitgerust met een offshore kraan. Het schip heeft een

accommodatiecapaciteit van ongeveer 56 benamingsleden. De Vissolela is speciaal ontworpen om

service en support werkzaamheden uit te voeren in de offshore markt. Hij voldoet aan de regels en voorschriften van het classificatiebureau BV en heeft de classificatie notatie DYNAPOS-AM. Hij is in

staat om de onderstaande offshore taken uit te voeren: .

Light subsea works

ROV operations

Survey operations

Platform maintenance support in DP

Rescue operations

10.2 Het hoofd elektrische distributie De elektrische hoofdkrachtbron bestaat uit 2 gesplitste systemen (PORTSIDE en STARBORD). Elk

systeem bevat twee dieselgeneratoren elk met een nominale stroom van 2045 A en nominaal

vermogen van 1360kW. De hoofd elektrische krachtbron is rechtstreeks gekoppeld aan een enkelvoudig hoofdschakelbord. Dit hoofdschakelbord heeft een ontwerp kortsluitwaarde van 65kA en

de generatorenautomaten en bus-tie automaat zijn hierop afgestemd en zijn respectievelijk van de

fabrikant Merlin Gerin type NW25H1 en NW40H1. Het bestaande hoofdschakelbord wordt

uitgevoerd als back-to back panel ( twee panelen achter elkaar gekoppeld die samen een paneel vormen). De circuit breakers t.b.v. het PS systeem worden aan het voorpaneel geplaatst en de circuit

breakers t.b.v. SB systeem aan het achterpaneel. Door deze praktische indeling wordt ervoor gezorgd

dat het hoofdschakelbord niet te breed wordt. De busbar rails zijn van koper en worden in twee delen gesplitst door middel van een bus-tie breaker. De nominale spanning en de nominale frequentie op de

busbar rails is 3x480V – 60Hz.

In bijlage 6 op bladzijde 77 van dit rapport is het single line diagram van de Vissolela te vinden.

HOOFDSTUK 10 – DP2 SCHIP VISSOLELA

33

10.3 Operatie mogelijkheden hoofd elektrisch distributiesysteem Tijdens het ontwerpen werden de volgende operatiemodes vastgesteld:

DP2 mode:

- In DP2 mode moet de bus-tie breaker in open toestand zijn en alle generatoren moeten

actief zijn(gekoppeld aan het hoofdschakelbord).

- Men maakt gebruik van een LMS (Load Management Systeem) om de generatoren

automatisch te starten/stoppen. Dit systeem communiceert met het DP Control

systeem aan boord van de Vissolela. Het DP Control systeem stuurt een commandosignaal naar het LMS wanneer generator(en) gestart/gestopt dient te

worden.

Niet in DP mode:

- Alle generatoren kunnen actief zijn.

- Het starten van generatoren gebeurt via een operator commando(semi- auto mode).

Eventueel kan deze functie ook worden uitgevoerd door het LMS systeem.

- Tussen het hoofdschakelbord en de emergency generator is er alleen sprake van een

kortstondige parallelovername met als doel om belasting van elkaar over te nemen.

- Bij een black out situatie worden generatoren automatisch opgestart. Men maakt

hierbij gebruik van een vooraf ingestelde prioriteit selectie.

10.4 Het voortstuwingsysteem De Vissolela maakt gebruik van een dieselelektrisch voortstuwingsysteem. Er zijn in totaal 4 thrusters

en deze worden gevoed vanaf hun desbetreffende busbars. Zo bevinden zich in PS busbar 1x1800kW

voorstuwing thruster plus 1x780kW tunnel thruster. In SB gedeelte op zijn beurt bevinden zich

1x1800kW voorstuwing thruster plus 1x600 kW rectractable thruster. De tunnel thruster wordt via een ster-driehoek schakeling bestuurd. Alle andere thrusters worden via frequentie drives bestuurd.

10.5 Beveiliging Bij het ontwerpen van de Vissolela werd rekening gehouden met de volgende beveiliging :

Generator differentiaalbeveiliging.

Beveiliging tegen kortsluiting en overbelasting(alle breakers en bus-tie zijn voorzien

van overstromen relais).

Aardfouten en busbar beveiliging (bij de laatste genoemde werd uitsluitend rekening

gehouden met over- en onderspanning en over- en onderfrequentie).

10.6 Besturing power systeem In DP2 mode maakt men gebruik van een Load Management Systeem om de generatoren automatisch te kunnen besturen( het starten /stopen ). Zoals in paragraaf 10.3 is omschreven, komt het

commandosignaal hiervoor van het DP control systeem. In niet DP mode kan dit gebeuren zowel via

LMS als via een operator commando. Verder wordt de besturing van allerlei control circuits uitgevoerd d.m.v. relais schakelingen.

HOOFDSTUK 11 – GEVOLGEN VAN TOEPASSING VAN ER NOTATIE OP VISSOLELA

34

HOOFDSTUK 11

11. Gevolgen van toepassing van DYNPOS-ER notatie op Vissolela(objectief).

In paragraaf 9.1 van dit rapport worden de gevolgen van de toepassing van de ER notatie op bestaande

DP2 schepen inzichtelijk gemaakt. Doordat de Vissolela ook een DP2 schip is, gelden hierbij in

principe dezelfde systeemmodificaties. In dit hoofdstuk kijken we objectief naar de toepassing van de DYNPOS-ER notatie op het bestaande DP2 schip Vissolela.

Bij de implementatie van de DYNPOS-ER notatie op de Vissolela dient men rekening houden met de volgende aspecten:

Aanpassing designconfiguratie hoofd elektrische distributie.

Klasse overname.

Twee verschillende DP modes.

Scheiding van machinekamer(A60 scheidingswand).

Scheiding van switchbord kamer(A0 scheidingswand).

Scheiding van hulpsystemen van dieselgeneratoren.

Additionele beveiliging.

Constructietechnisch aanpassingen hoofdschakelbord(en).

Besturingstechnisch aanpassingen power systeem.

Aanpassingen bestaande synchronisatieveld.

11.1 Aanpassing designconfiguratie hoofd elektrische distributie. In bijlage 6 van dit rapport is het single line diagram van de Vissolela te vinden. Doordat er de ER notatie toegepast wordt, verandert de bestaande configuratie in het onderstaande

ontwerp:

Figuur 7 – Designarchitectuur ER notatie Vissolela


35

Bij de configuratie, afgebeeld in figuur 7(zie ook bijlage 7 op bladzijde 79) gaan we er vanuit dat in de DYNPOS-ER mode de bus-ties gesloten zijn. Bij normale weersomstandigheden (geen sterke wind,

geen sterke golven en dergelijke), vragen de thrusters weinig vermogen om op positie/koers te kunnen

blijven. Om deze reden kan worden aangenomen dat er in beginsel maximaal twee generatoren(GEN.2 PS en GEN.3 SB) nodig zijn voor het voeren van bedrijf. De generatoren(GEN.1 PS en GEN.4 SB)

worden hierbij toegepast als stand-by. Mocht er bijvoorbeeld meer vermogen nodig zijn, wordt een

van de stand by generatoren of beide automatisch opgestart via het aan boord aanwezig Power Management Systeem.

Wat voorstuwing thrusters betreft, moeten deze vanaf beide power systemen (PS en SB) gevoed

kunnen worden. Hiervoor dienen er nieuwe kabels te worden getrokken. Voor de Vissolela betekent

dit dat wanneer de omschakeling van de thruster voedingsbron plaatsvindt, de hulpsystemen zoals koelwater en smeerolie van de desbetreffende thurster ook omgeschakeld zullen moeten worden. Dit

zal ongetwijfeld mechanische gevolgen hebben op het bestaande systeem. Daarnaast dient men hierbij

ook rekening te houden met de omschakelingstijd(thursters mogen maar kortstondig opereren zonder koelwater en smeerolie).

11.2 Klasse overname. Men is zich ervan bewust dat alleen de schepen die geclassificeerd zijn door DNV in aanmerking komen voor de ER notatie. Gezien het feit dat Vissolela niet geclassificeerd is door DNV, zal deze in

beginsel in klasse moeten worden genomen door DNV[9] om vervolgens in aanmerking te kunnen

komen voor de ER notatie. Doordat de Vissolela een DP2 schip is, zijn er binnen DNV twee mogelijkheden, namelijk de DPS2 notatie en de DYNPOS –AUTR notatie. Om in aanmerking te

komen voor DYNPOS-AUTR (zie bijlage 8 op bladzijde 81)moet er een verificatie m.b.t. de

scheepsdocumentatie plaatsvinden. Daarnaast dienen er allerlei tests zoals de performance tests en

FMEA tests te worden uitgevoerd. Onderstaande vindt u de systemen waarbij documentatieoverleg wordt vereist:

Dynamic Positioning control systeem inclusief UPS’s, position reference systems en sensoren.

Documentatie m.b.t. de independent joystick system met selecteerbare heading control

Thruster, propeller en rudder configuratie

Mode change systems (DP/Joystick/Manual)

FMEA

Thruster emergency stop system at Dynamic Positioning control centre

Environmental Regularity Number (ERN)

Uit de bovenvermelde voorschriften is niet direct af te leiden of er eisen zijn m.b.t. het elektrisch

distributiesysteem. Hierdoor is ook niet direct te concluderen of er systeemmodificaties m.b.t. het

elektrisch distributiesysteem zouden moeten plaatsvinden. Echter, dient men er rekening mee te houden dat er eventueel aanpassingen moeten plaatsvinden(zeker in het DP control systeem) mocht

het blijken dat er relevante afwijkingen zijn van de DNV regelgeving.

Om in aanmerking te komen voor de DPS-2 notatie(zie bijlage 8 op bladzijde 81) zijn de bovengenoemde voorwaarden in principe niet van toepassing. Voor Vissolela betekent dit dat deze

haar bestaande designfilosofie en regelgeving kan behouden. Hierdoor kan men in principe aannemen

dat er geen modificaties hoeven te worden gedaan in het configuratiedesign van het elektrisch distributiesysteem.


36

11.3 Twee verschillende DP modes. De implementatie van de ER notatie op de Vissolela heeft als gevolg dat er twee verschillende DP

modes aan boord van het schip komen te zitten, namelijk de DP2 mode en de DYNPOS-ER mode.

Het schip krijgt dus twee DP notaties toegekend. In DP2 mode opereert het systeem in split mode(bus-

tie breaker in open toestand). Verder mag er in DP2 mode geen gebruik worden gemaakt van stand- by

start diesels noch overschakeling van voorstuwing thrusters. In DYNPOS-ER mode wordt er uitsluitend uit gegaan van operaties met gesloten bus-tie breakers.

Daarbovenop kan er gebruik worden gemaakt van stand-by start generatoren en overschakeling van

voorstuwing thrusters. Het omschakelen van DP2 mode naar DYNPOS-ER mode en andersom moet in principe mogelijk zijn wanneer dit gevraagd wordt.

11.4 Scheiding van machinekamer. Om aan de ER notatie te kunnen voldoen moet de machinekamer van het schip Vissolela minimaal in

twee delen volledig fysiek van elkaar worden gescheiden. Deze scheiding moet deels van categorie

A60 zijn (dit geldt alleen voor de ruimtes waar een hoog brandrisico bestaat zoals de ruimte waar de

diesels en hun bijbehorende hulpsystemen zich bevinden). In overige ruimtes moet er een scheiding

van categorie A0 worden toegepast. Op basis van de lay-out tekening van de machinekamer (zie bijlage 9 op bladzijde 83 ) van de Vissolela, kunnen we concluderen dat het plaatsen van een A60

scheiding in de ruimte waar de bestaande dieselgeneratoren zich bevinden in principe geen extra

complicaties zou leveren. Doordat de bestaande kabelbanen al een aparte route hebben, is de kans dat

er op schip logistieke problemen ontstaan klein.

11.5 Scheiding van switchboord kamer. De Vissolela is een DP2 schip. Hierdoor is er standaard sprake van twee gesplitste power systemen en

één enkelvoudig hoofdschakelbord waarbij de busbar rails van elkaar worden gescheiden middels een

bus-tie breaker. Echter, om aan de ER notatie te kunnen voldoen dient de ruimte waar dit hofschakelbord zich bevindt (switchbordkamer) minimaal in twee delen fysiek van elkaar te worden

gescheiden middels een A0 scheiding zoals afgebeeld wordt in bijlage 10 op bladzijde 85. Doordat het

bestaande hoofdschakelbord als back-to-back panel wordt uitgevoerd, dienen er aanpassingen te worden verricht in de bestaande hoofdschakelbord constructie. In paragraaf 11.8 zal ik hier nader op

ingaan.

11.6 Scheiding van hulpsystemen van dieselgeneratoren. In bijlage 11 op bladzijde 87(zie ook REQ.6 op bladzijde 28) van dit rapport bevinden zich de eisen die door DNV gesteld worden met betrekking tot de hulsystemen van dieselgeneratoren. Dit is

misschien een van de grootste en lastigste systeemmodificaties die men zou moeten uitvoeren om aan

de ER notatie te kunnen voldoen. In beginsel heeft het scheiden van de hulpsystemen van de dieselgeneratoren veel meer mechanische gevolgen dan elektrische. Wat mechanische gevolgen

betreft, zou men hele grote aanpassingen moeten verrichten in de bestaande pijpsystemen van de

Vissolela. Volgens de DNV eisen, mogen de redundant systemen geen gebruik maken van hetzelfde

pijpsysteem. Er moet dus een scheiding plaatsvinden in het bestaande pijpsysteem van de hulpsystemen van de dieselgeneratoren. Voor het schip Vissolela betekent dit dat er nieuwe

pijpsystemen geïnstalleerd zou moeten worden (t.b.v. van de hulpsystemen behandeld in 9.1).

Daarnaast moeten er ook extra afsluiters(kleppen) en kabels worden getrokken als gevolg van de scheiding van de hulpsystemen.

De grootste elektrische gevolgen hebben vooral te maken met het aantal extra pompen en

compressoren die geïnstalleerd moeten worden ten gevolg van deze scheiding. In paragraaf 12.1 zal ik

hier nader op ingaan. Uit ervaring weet men dat het uitvoeren van dit soort werkzaamheden aan boord van een DP schip vrij

lastig zijn en bovendien kan leiden tot logistieke problemen.


37

11.7 Additionele beveiliging. In paragraaf 9.1 zien we dat de Vissolela twee DP modes krijgt als gevolg van de implementatie van

de ER notatie. In ER mode opereert het systeem met gesloten bus-tie breaker(s). Het draaien met gesloten bus-tie breakers heeft het nadeel dat het systeem kwetsbaarder wordt wat het optreden van

fouten betreft. Zo kan elke optredende fout (bv. governor of AVR fouten) zich vrij makkelijk

verspreiden door het hele systeem. Dit kan de hoofdschakelborden zodanig onderuit trekken dat het

een black-out situatie tot gevolg kan hebben. Om te voorkomen dat fouten zich door het systeem verspreiden bij operaties met gesloten bus-tie breakers, moet er een geavanceerd beveiligingssysteem

worden toegepast(zie REQ. 7 op bladzijde 28). Dit beveiligingssysteem dient in staat te zijn om

fouten in een vroeg stadium te detecteren(bv. governor fouten en AVR fouten), te isoleren en ze vervolgens gecontroleerd uit te schakelen voordat een black-out situatie zich kan voordoen. In

paragraaf 12.5.2 (detaildesign) wordt dit beveiligingssysteem verduidelijkt.

11.8 Constructietechnisch aanpassingen bestaande hoofdschakelbord. Het toepassen van de ER notatie op de Vissolela heeft de volgende constructietechnisch gevolgen:

kA waarde: Het bestaande hoofdschakelbord heeft een ontwerp kortsluitwaarde van

65kA.(zie destijds uitgevoerde kortsluitberekeningen in bijlage 13 op bladzijde 91 ). De

bestaande koperconstructie, circuit breakers en bekabeling en dergelijke zijn hierop afgestemd. Doordat er extra verbruikers(voornamelijk pompen en compressoren) bij moeten

komen als gevolg van de scheiding van de hulpsystemen van de dieselgeneratoren, kan het zo

zijn dat deze waarde hierdoor toeneemt. Het gevolg hiervan is dat er een kans is dat de destijds gebouwde mechanische constructies(denk hierbij aan de koperconstructies), circuit breakers

en bekabeling niet meer toereikend zijn voor hergebruik. Men moet dus de destijds

uitgevoerde kortsluitberekeningen en dynamische sterkteberekeningen herzien om na te gaan of de bestaande kA waarde behouden kan worden. In paragraaf 12.1 zal dit worden

verduidelijkt.

Fysieke scheiding van het bestaande hoofdschakelbord: Men hoeft in principe geen tweede

hoofdschakelbord te bouwen, doordat het bestaande hoofdschakelbord als back-to-back panel uitgevoerd wordt. Wel zouden de bestaande systemen (PS en SB) los van elkaar moeten

worden gehaald en moet er een A0 scheidingswand worden geplaatst zoals in bijlage 10 op

bladzijde 85 wordt afgebeeld. Om dit te kunnen realiseren zou men ongetwijfeld de bestaande swichboard kamer moeten uitbreiden. Het plaatsen van zo’n scheidingswand zou in principe

geen extra complicaties opleveren.

Extra bus-tie breaker: Het bestaande systeem maakt gebruik van een enkelvoudige bus-tie

breaker. Echter, om aan de ER notatie te kunnen voldoen moet er in totaal sprake zijn van

twee bus-ties. Elke bus-tie breaker moet van DNV zijn eigen compartiment hebben. Het

gevolg hiervan is dat er een extra compartiment voor de tweede bus-tie bijgebouwd moet

worden.

Twee extra circuit breakers: Doordat de thrusters van beide hoofdschakelborden gevoed

moeten kunnen worden om aan de ER notatie te kunnen voldoen, dienen hierdoor twee extra

circuit breakers te worden geïnstalleerd in de bestaande hoofdschakelborden. Hierbij geldt één circuit breaker voor elk systeem.


38

11.9 Besturingtechnisch aanpassingen power systeem. Aan boord van de Vissolela is er sprake van een Load Management Systeem. Echter, om aan de ER

notatie te kunnen voldoen moet er sprake zijn van een Power Management Systeem. Een van de grootste voordelen van PMS t.o.v. LMS is dat dit systeem de capaciteit heeft om black-outs in het

hoofd elektrisch distributiesysteem te beperken door overbelasting van het power systeem te

voorkomen. Daarnaast bevat dit systeem ook de flexibiliteit om snel te reageren bij plotseling optreden

van overbelasting situaties en onverwachte verlies van generatoren. Bij de implementatie van de ER notatie op de Vissolela kiest men voor het PMS Demolatic 4 van de

fabrikant DEIF. Een van de reden om voor dit PMS te kiezen is dat dit systeem aan de minimale eisen

(zie REQ. 8 op bladzijde 28 en voor meer details zie ook datasheet op bladzijde 95) van de ER notatie m.b.t. PMS voldoet. De tweede reden om voor dit PMS te kiezen heeft te maken met de additionele

beveiliging i.v.m. de operatie van power systemen met gesloten bus-tie breakers. In paragraaf 12.5.2

van dit rapport wordt dit helder gemaakt.

Gezien het feit dat er aan boord van het schip twee verschillende DP modes (DP2 en ER) komen te zitten, dient men bij het configureren (programmeren) van de PMS units o.a. rekening te houden met

de toestand (open of gesloten) van de bus-tie breakers. De toestand van de bus-tie breakers zullen

hierbij een belangrijke rol spelen bij het bepalen van de gewenste DP mode. Het gedrag van het PMS zal hierop moeten worden gebaseerd.

Het PMS dient in de onderstaande DP modes minimaal het volgende gedrag te vertonen:

Gedrag in DP2 mode: In deze DP mode moet de bus-tie breaker in open toestand zijn.

Het PMS wisselt informatie(inclusief de informatie m.b.t. de toestand van de busties) met

het DP control systeem uit. Het PMS moet ervoor zorgen dat alle generatoren in deze

mode actief zijn. Alle andere PMS functies(vooral degene die omschreven staan in REQ.8 op bladzijde 28) dienen wel actief te zijn.

Gedrag in DYNPOS- ER mode: In deze DP mode moeten de bus-tie breakers in gesloten

toestand zijn. Het PMS wisselt informatie(inclusief de informatie m.b.t. de toestand van de busties) met het DP control systeem uit. Het PMS zorgt ervoor dat er minimaal GEN.2 PS

en GEN.3 SB actief zijn. Mocht er meer vermogen worden gevraagd, schakelt het PMS

afhankelijk van het benodigde vermogen automatisch de stand by generator(en) GEN.1 PS of GEN.4 SB of beide in. Ook moet het PMS garanderen dat de overschakeling van de

voedingsbron van de voorstuwing thrusters vlekkeloos plaatsvindt. Verder dienen alle

andere PMS functies(vooral degene die omschreven staan bij REQ. 8 op bladzijde 28)

wel actief te zijn.

11.10 Synchronisatie Doordat er een extra bus-tie bijkomt, moeten er aanpassingen worden verricht in het bestaande synchronisatieveld van de Vissolela. Men zou hierbij o.a. extra synchronisatie circuits moeten maken

om deze doelstelling mogelijk te maken. Bij het detaildesign in hoofdstuk 12 wordt dit nader

toegelicht.

HOOFDSTUK 12– DETAILDESIGN

39

HOOFDSTUK 12

12. Detaildesign. In dit hoofdstuk worden de details ten gevolg van de toepassing van de ER notatie op de Vissolela

uitgewerkt. Hierbij worden kortsluitberekeningen en dynamische sterkteberekeningen uitgevoerd om

te kijken of de bestaande hoofdschakelbord constructie nog steeds toereikend is voor de implementatie

van de ER notatie. Verder wordt er in dit hoofdstuk een detaildesign van één generatorveld en een FMEA rapport opgesteld. Hierbij gaan we uit van de designconfiguratie afgebeeld in figuur 7.

12.1 Kortsluitberekeningen Kortsluitberekeningen zijn hierbij bedoeld om te onderzoeken of de hoofdschakelbord componenten

bij het optreden van een kortsluiting kortsluitvast zijn. Hiermee wordt de maximale kortsluitstroom bepaald waartegen de koperconstructies en circuit breakers bestand moeten zijn. De

kortsluitberekening richt zich op het vaststellen van het stroomgedrag in het bord/net en op fysieke

eigenschappen van het bord/de net componenten. De hoofddoelen van kortsluitberekeningen zijn:

Vaststellen thermische effecten( op de hoofdschakelbord componenten).

Vaststellen mechanische krachtenwerking( op de hoofdschakelbord componenten).

Kortsluitberekeningen voor elektrische installaties op schepen en offshore units moeten aan de IEC

61363-1 norm voldoen. Deze norm geeft aan hoe een betrouwbare kortsluitberekening moet worden uitgevoerd. Binnen Alewijnse Marine Rotterdam wordt gebruik gemaakt van een spreadsheet waarin

alle gegevens over kabels, generatoren en transformatoren worden ingevuld. Deze spreadsheet is door

AMR ontwikkeld en voldoet aan de bovenvermelde norm.

Bij de kortsluitberekening t.b.v. de Vissolela is men van het worst case scenario’’ uitgegaan van parallelbedrijf tussen alle generatoren. Het totale motorvermogen is hierbij berekend op 1253,6kW.

Uit de spreadsheet berekening blijkt dat men is uitgekomen op een maximale kortsluitstroom(Iac) van

62,4kA met bijbehorende piek kortsluitstroom(Ipeak) van 128,8 kA. (zie destijds uitgevoerde kortsluitberekeningen in bijlage 13 op bladzijde 91 ). Er is vervolgens voor de veiligheid voor gekozen

om een ontwerp kortsluitstroom(Iac) van 65kA en piek kortsluitstroom(Ipeak) van 132,4 kA te

hanteren. De koperconstructies en circuit breakers t.b.v. de generatoren en afgaande verbruikers zijn hierop afgestemd.

Echter, door de scheiding van hulpsystemen van de dieselgeneratoren moeten er extra verbruikers

(voornamelijk pompen en compressoren) worden geïnstalleerd. Onderstaande vindt u het aantal extra

verbruikers(zie vermogensbalans de Vissolela in bijlage 17 op bladzijde 105 ) die geïnstalleerd dienen te worden:

Water cooling pomp PS systeem (2x17,3kW)

Water cooling pomp SB systeem(2x17,3kW)

Compressed air PS systeem(2x3,1kW)

Compressed air SB system(2x3,1kW)

Ventilation PS system(2x5kW)

Ventilation SB systeem(2x5kW)

Fuel pomp PS systeem(2x1,2kW)

Fuel pomp SB systeem(2x1,2kW)

Lubrification PS systeem (2x10kW)

Lubrification SB systeem(2x10kW)


40

Dit komt overeen met een extra motorvermogen van 146,4kW. Het totale motorvermogen wordt

dan146,4kW meer, oftewel 1400 kW. Dit nieuw berekende motorvermogen wordt ingevuld in de spreadsheet. De nieuw berekende kortsluitstroom(Iac) is nu 63,5kA met bijbehorende piek

kortsluitstroom (Ipeak) van 130,3 kA. In bijlage 15 op bladzijde 98 vindt u de nieuw uitgevoerde

kortsluitberekeningen. Uit vergelijking blijkt dus dat de nieuw berekende kortsluitstroom waarde lager zit dan de bij het ontwerp gehanteerde kortsluitstroom waarde(Iac=65kA en Ipeak= 132,4 kA). Hieruit

kan worden geconcludeerd dat indien er geen extra verbruikers bij komen dan degene die geïnstalleerd

moeten worden ten gevolg van de scheiding van de hulpsystemen van de dieselgeneratoren, dat de

bestaande ontwerp kA waarde behouden kan worden. Voor de Vissolela betekent dit in principe dat de bestaande koperconstructies, circuit breakers en bekabeling ook toereikend zijn voor hergebruik.

De juistheid van de reeds uitgevoerde kortsluitberekeningen zullen in hoofdstuk 13 worden

gecontroleerd met programma VISION.

12.2 Dynamische sterkteberekeningen Men is ervan bewust dat bij het optreden van kortsluitingen er ook elektrodynamische krachten vrij

komen. Doordat er elektrodynamische krachten vrijkomen, dienen er berekeningen te worden gedaan

om de kortsluitvastheid van de hoofdschakelbord componenten vast te stellen. Duidelijk is, dat de installatie gedimensioneerd moet worden op de grootst mogelijke stroom. Dit is piek kortsluitstroom

(Ipeak) voor 3-fase kortsluiting. Loopt de piek kortsluitstroom door twee parallelle geleiders, dan is de

grootst mogelijke kracht[10] die kan optreden en waarop de installatie dus gedimensioneerd moet worden:

2.( ) .0

.2

I lpiek rail

Felektr

d

Figuur 8 – Opstelling rails t.b.v. dynamische sterkteberekeningen. Met:

d=afstand tussen de rails in [mm] b=afstand tussen de steunen in [mm] F= elektrodynamisch kracht in [Newton] l=lengte van rails in[m] Ipiek= piek kortsluitstroom in [kA ]

u0= 74 .10

permeabiliteit van lucht in [H/m]

Uit de bovenstaande formule kan worden afgeleid dat de elektrodynamische krachten evenredig zijn

aan de piek kortsluitstroom in het kwadraat. Met uitzondering van de piek kortsluitstroom kunnen alle andere in de formule voorkomende grotheden als constant worden beschouwd. Bij de

ontwerpberekeningen is men destijds uitgegaan van piek kortsluitstroom van 132,4kA. Bij de nieuw

berekende kortsluitstroom is men uitgekomen op een piek kortsluitstroom van 130,3kA. Doordat deze waarde lager zit dan de ontwerp piek kortsluitstroom kunnen we concluderen, zonder berekeningen te

doen, dat de grootste elektrodynamische krachten die hierbij vrij kunnen komen bij eventuele

kortsluiting, lager zitten dan de destijds berekende krachten. Om deze reden is het aannemelijk te

zeggen dat de toegepaste steunen en isolatoren nog steeds toereikend zijn. Hieruit kan men dus concluderen dat er geen gevolgen zijn wat kortsluitvastheid van de bestaande hoofdschakelborden

betreft. Dit is ook het antwoord op de vraag die werd gesteld in paragraaf 11.8.


41

12.3 Selectiviteit In de onderstaande figuur is een voorbeeld van een distributiesysteem te zien. Bij de verdeling van

energie moet elke traject passend tegen overstroom(kortsluiting en overbelastingstroom) worden

beveiligd. Dit heeft tot gevolg dat twee of meerdere overstroombeveiligingen met elkaar in serie

komen te staan. Bij een kortsluiting in punt A zal de kortsluitstroom door de beveiligingen S4 en S1 gaan. Bij de juiste keuze van beveiliging zal die, welke zich het dichtst voor de plaats van sluiting

bevindt (in dit geval S4), het snelste afschakelen. Er is dan sprake van selectiviteit. Dit voorkomt dat

delen van de installatie onnodig spanningsloos worden gemaakt. Selectiviteit[11] kan worden gedefinieerd als de coördinatie tussen de beveiligingstoestellen waarbij alleen die stroomketen worden

uitgeschakeld waarin de overstroom/kortsluiting optreedt. De bedoeling hiervan is de optredende fout

te isoleren en z.s.m. te elimineren.

Op basis van de selectiviteitcurven (zie bijlage 18 op bladzijde 108) van de bestaande generatoren en bus-tie van de Vissolela, kunnen we afleiden dat bij het optreden van een fout(bv. een kortsluiting) er

een grote kans is dat de generatoren sneller afschakelen dan de bus-tie breaker. Er is dus in principe

geen sprake van selectiviteit tussen de beveiligingen componenten. Wanneer de Vissolela in DP2 mode opereert, heeft dit nauwelijks gevolgen doordat het systeem in

split mode opereert. De kans dat een totale black-out situatie hierdoor zich voordoet, is er in principe

niet. Echter, in ER mode op zijn beurt kan dit tot een totale black-out situatie leiden doordat het systeem met gesloten bus-tie opereert. Power systeem fouten kunnen zich hierdoor vrij makkelijk door

het hele systeem verspreiden. Dit betekent dat bij optreden van fouten in ER mode, het scheiden van

de power systemen (PS en SB) niet gebaseerd kan worden op basis van de selectiviteit van de circuit

breakers van de generatoren en bus-tie. De oplossing hiervoor wordt verderop in dit verslag behandeld in paragraaf 12.5.2.

Figuur 9– Selectiviteit


42

12.4 Conceptdesign synchronisatieveld. In dit hoofdstuk wordt een conceptdesign van het synchronisatieveld gemaakt. Men probeert hiermee

de gevolgen van de implementatie van de ER notatie op het bestaande synchronisatieveld inzichtelijk

te maken. Eerst wordt in paragraaf 12.4.1 een inleiding gegeven over het concept synchronisatie.

12.4.1 Synchronisatie Het synchroniseren van generatoren is een activiteit die vaak doorgevoerd moet worden aan boord van

schepen. Dit is bedoeld om de netbelasting te verdelen tussen de generatoren en om belasting over te

nemen tussen de generatoren. Alle benodigde hoofd- en stuurstroomcircuits t.b.v. de synchronisatie van de generatoren bevinden zich in het synchronisatie paneel. Dit paneel wordt ook vaak

synchronisatieveld genoemd. De eis van de meeste classificatiebureaus m.b.t. synchronisatie van

generatoren op het gebied van marine elektrische distributiesystemen, is dat er sprake moet zijn van zowel handmatige als automatisch synchronisatie. Dit komt doordat het synchroniseren van

generatoren redundant moet zijn. Men moet namelijk in staat zijn om zowel handmatig als

automatisch te kunnen synchroniseren. De handmatige synchronisatie wordt vanaf het

synchronisatieveld gerealiseerd. Door zelf aan de knoppen te draaien, wordt ervoor gezorgd dat het toerental, de frequentie, de spanningen en de fasevolgorde van de te synchroniseren generatoren

allemaal synchroon lopen. Een synchronizer wordt hierbij gebruikt om het toerental, de spanningen en

de frequentie t.o.v. elkaar te kunnen vergelijken. Als dat allemaal synchroon is (gelijk t.o.v. elkaar), geeft de synchronizer een puls signaal en dan pas mag je de generator breaker inschakelen. Om te

voorkomen dat er asynchroon wordt ingeschakeld, neemt men in praktijk allerlei voorzorgmaatregels

zoals het toepassen van interlocks in het stuurstroom circuits van generatoren breakers.

De automatisch synchronisatie op zijn beurt zal bij de Vissolela worden gerealiseerd door de

Demolatic 4 units. Deze PMS units zijn in staat om:

Zelf in te grijpen in de dieselregeling zodat generatoren gelijktijdig kunnen draaien, met als

doel om een gelijke spanning en frequentie te realiseren.

Automatisch te vergelijken (zoals de synchronizer).

De generatoren breakers automatisch in te schakelen wanneer er aan alle vooraf vastgestelde

inschakelvoorwaarden is voldaan.


43

12.4.2 Concept design synchronisatieveld In paragraaf 11.10 hebben we gezien dat de implementatie van de ER notatie gevolgen heeft voor het bestaande synchronisatieveld van de Vissolela. Dit heeft voornamelijk te maken met het feit dat er een

extra bus-tie (bus-tie SB) bijkomt. In de figuur 10 (zie ook bijlage 19 op bladzijde 111) wordt het

conceptdesign van het nieuwe synchronisatieveld afgebeeld.

Figuur 10 – Concept design synchronisatieveld

Wat hier in feite bijkomt door de toepassing van de ER notatie, is de VERGL. CIRC.6(t.b.v. bus-tie

SB). De overige vergelijkbare blokken kunnen worden beschouwd als reeds bestaande delen van het bestaande synchronisatieveld. Men moet dus aanpassingen verrichten in het bestaande

synchronisatieveld zodat dit bijkomende vergelijkbare circuit geïmplementeerd kan worden. Er

moeten in principe kabels worden getrokken door de A0 scheidingswand om dit te kunnen realiseren.

Ook dienen er ten gevolg van deze modificatie extra bedieningsknoppen aan de deuren van het bestaande synchronisatieveld te worden geplaatst.


44

Het concept werkt als volgt:

De spanning en de frequentie van de te synchroniseren generatoren moeten zich aanpassen aan de

spanning en de frequentie aanwezig op de desbetreffende busbar (de meetreferentie). Dit geldt

voornamelijk voor de blokken VERGL. CIRC.1 t/m VERGL. CIRC.4. Deze blokken stellen controle circuits voor waarin het vergelijken van gemeten signalen zoals spanning en frequentie wordt

uitgevoerd. Om goed te kunnen vergelijken gaan we ervan uit dat de gemeten signalen betrouwbaar

zijn. Om dit te kunnen realiseren neemt men meestal hulpcontacten van de breakers en dergelijke mee

in het controle circuit dat men bouwt met als doel om het synchronisatieproces te monitoren. Dit uitgangspunt geeft de mogelijkheid om de status van de breakers(open of dicht) ten alle tijd te weten,

wat het metingproces betrouwbaar maakt. Wordt er niks gemeten op de referentie, dan valt er ook niks

te vergelijken, de generator breaker mag in principe zonder voorwaarden worden ingeschakeld. Anders mag deze pas worden ingeschakeld wanneer er sprake is synchronisme(match tussen de

gemeten spanningen, frequentie en fasevolgorde).

Het synchroniseren van de bus-ties gaat net iets anders dan de generatoren. Dit heeft ermee te maken

dat men hierbij gebruik kan maken van twee meetreferenties. Men creëert een soort master – slave

situatie door gebruik te maken van twee relais die elkaar mechanisch kunnen vergrendelen. Het relais

dat als eerst opkomt, wordt de master busbar (PS busbar of SB busbar) en vergrendelt automatisch degene die als laatste opkomt (de slave busbar). De spanning en frequentie van de slave busbar moet

zich aanpassen aan de spanning en de frequentie gemeten op de master busbar. Wanneer er sprake is

van synchronisme mogen de bus-ties pas worden ingeschakeld.


45

12.5 Detaildesign generatorveld Een hoofdschakelbord bestaat uit verschillende compartimenten. De compartimenten waar de hoofd-

en stuurstroom en de beveiliging t.b.v. de in het veld geplaatste generatoren zich bevinden, worden generatorvelden genoemd. Volgens DNV moet elke generatorveld[12](zowel voor DP schepen als niet

DP schepen) minimaal voldoen aan de onderstaande voorwaarden:

Voorzien zijn van eigen compartiment

Voorzien zijn van meting en synchronisatieapparaten

Voorzien zijn van in- en uitschakelcircuits

Voorzien zijn van beveiliging tegen kortsluiting, overbelasting en terugkerend vermogen

(laatste genoemde geldt alleen voor parallelbedrijf)

Voorzien zijn van een differentiaal beveiliging (dit geldt alleen voor vermogens vanaf

1500kVA)

THD meting

Aard fout indicatie/beveiliging

Bij de Vissolela is er sprake van vier gelijke generatorenvelden. Doordat dezelfde systeemmodificaties

ten gevolg van de implementatie van de ER notatie voor alle de vier generatoren gelden, zal ik me in

dit rapport beperken tot het detaildesign van de generator GEN.2 PS (zie figuur 7 of single line in

bijlage 7 op bladzijde 79). Twee van de noodzakelijke aanpassingen die moeten plaatsvinden op de Vissolela hebben betrekking tot de besturing van het power systeem(reeds behandeld in paragraaf

11.9) en de beveiliging. De laatste genoemde heeft te maken met het feit dat power systemen in de ER

mode met gesloten bus-tie breakers moeten opereren. Volgens het classificatiebureau DNV dient er additionele beveiliging worden toegepast die in staat is om fouten in het power systeem in een vroeg

stadium te detecteren, isoleren en ze zo snel mogelijk afschakelen. Deze additionele beveiliging heeft

op zijn beurt weer betrekking tot de generatorbeveiliging en de busbar beveiliging. Doordat deze benoemde modificaties zeer cruciaal zijn, wordt de nadruk bij het detaildesign van de generator

GEN.2 PS voornamelijk hierop gelegd. In paragraaf 12.5.2 wordt hier langer bij stilgestaan. Eerst

wordt in paragraaf 12.5.1 een korte introductie gegeven over de standaard beveiligingsfilosofie die

toegepast wordt bij power systemen van DP schepen.

12.5.1 Beveiliging van power systemen van DP2/DP3 schepen De beveiliging van power systemen[13] is in eerste plaats bedoeld om mensen te beschermen tegen de

gevolgen van power systeem fouten(zoals bijvoorbeeld kortsluitingen) en in tweede plaats om ervoor te zorgen dat de consequenties van deze fouten zodanig beperkt blijven dat deze de worst case

designfilosofie nooit overschrijden. Bij de beveiliging van power systemen van DP2/DP3 schepen

dient men voornamelijk rekening te houden met de beveiliging van de generatoren, de beveiliging

van de busbars en de beveiliging van de feeders. De generatorbeveiliging is bedoeld om de generatoren te beschermen tegen fouten die binnen de

generatoren zelf kunnen optreden(zoals kortsluitingen en overbelasting) en tegelijkertijd het power

systeem hiertegen te beschermen. De busbar beveiliging is bedoeld om de hoofdschakelborden te beschermen tegen fouten die kunnen

optreden in de busbar zelf.

De feeder beveiliging op zijn beurt is bedoeld om fouten bij de feeders te isoleren van de hoofdschakelbord(en).


46

In figuur 11 wordt een typische multi functie relais t.b.v. de generatorbeveiliging afgebeeld. Alle informatie betreffende de ’’gezondheid’’ van de generator wordt via de stroomtrafo’s,

spanningstrafo’s(CT en VT) en de temperatuursensoren verkregen. In bijlage 20 op bladzijde 113 van

dit rapport vindt u de beveiligingsfuncties die zo’n beveiligingsrelais bevat. Ook in bijlage 20 ziet u de actie die door de desbetreffende beveiligingfuncties ondernomen dient te worden bij foutdetectie. De

beveiliging tegen overstromen wordt gezien als ’’de primaire beveiligingsfunctie’’ en is bedoeld om

de warmteontwikkeling veroorzaakt door hoge stromen in de kabels en wikkelingen te voorkomen.

Echter, het is belangrijk op te merken dat in de bijlage 20 vermelde beveiligingsfuncties niet voldoende zijn om ervoor te zorgen dat het systeem fout tolerant is bij operaties met gesloten bus-tie

breakers zoals bij de ER mode. Dit komt doordat deze beveiliging niet in staat is om fouten bij de

generatoren in een vroeg stadium te kunnen detecteren wat vaak resulteert in een te late afschakeling. Er moet dan sprake zijn van additionele beveiliging.

Figuur 11 – Multi functie relais t.b.v. generatorbeveiliging


47

12.5.2 Additionele beveiliging De additionele beveiliging kan worden gedefinieerd als een noodzakelijke uitbreiding van de traditionele beveiliging om ervoor te zorgen dat het power systeem fout tolerant is bij operaties met

gesloten bus-tie breakers. Dit beveiligingssysteem bestaat uit een combinatie van een geavanceerde

generatorbeveiliging (Advanced Generator Protection ) en busbar beveiliging. Bij de geavanceerde

generatorbeveiliging gaat het voornamelijk om specifieke generatorfouten(zoals governor fouten en AVR fouten) in een vroeg stadium te kunnen identificeren en deze vervolgens z.s.m. te kunnen

uitschakelen. De foutdetectie wordt gedaan d.m.v. een foutvoorspelling principe. Bij de busbar

beveiliging gaat het voornamelijk om fouten op de busbar zoals kortsluitingen en aardfouten na detectie zo snel mogelijk uitschakelen. Dit zal verder worden toegelicht in de volgende paragrafen.

12.5.2.1 Advanced Generator Protection(AGP)

De geavanceerde generatorbeveiliging[14] is in staat om fouten in het brandstofregeling systeem of fouten in het spanningsregeling systeem van parallel draaiende generatoren in een vroeg stadium te

detecteren, isoleren en ze veel sneller dan in de figuur 11 afgebeelde generatorbeveiliging

uitschakelen. Wanneer de governor (brandstoftoegang regelaar) of de AVR(spanningsregelaar ) faalt in een inactieve situatie (d.w.z. geen brandstof of geen bekrachtiging), zijn de gevolgen hiervan over

het algemeen vrij beperkt en zullen alleen resulteren in het verlies van de ‘’ongezonde’’ generator(en)

mits het systeem netjes beveiligd wordt door de in paragraaf 12.5.1 behandeld traditionele

generatorbeveiliging. Echter, wanneer er sprake is van governor fouten of AVR fouten in actieve situatie (d.w.z. teveel brandstof of over bekrachtiging), kan de traditionele beveiliging hierbij helaas

niets betekenen omdat dit soort fouten door deze beveiliging pas in een geavanceerd stadium worden

gedetecteerd. Dit resulteert vaak in een ernstig onevenwichtige load verdeling en totale black-out.

Bij het optreden van fouten i.v.m. ‘’te veel brandstof’’ bestaat er een grote kans dat bij een laag

belaste generator dat alle ‘’gezonde’’ generatoren ook hierdoor uitgeschakeld kunnen worden door een reverse power trip of over frequentie trip. Bij fouten i.v.m. ‘’overbekrachtiging ‘’ op zijn beurt kunnen

de ‘’gezonde ‘’ generatoren hierdoor worden uitgeschakeld door een overspanning trip.

Dankzij de geboekte vooruitgangen op het gebied van marine power systemen, is men op basis o.a.

van de speed droop en voltage droop karakteristieken van de parallel draaiende generatoren in staat om een zeer betrouwbare voorspelling te doen over de generator(en) die verantwoordelijk zijn voor de

ernstig onevenwichtig actief en reactief load verdeling. In normale omstandigheden zullen de

generatoren zich houden aan hun desbetreffende speed en voltage droop lijnen. Treedt er een fout op bij een van generatoren, dan wijken de speed en voltage droops van hun desbetreffende lijnen af. De

AGP is in staat om deze afwijking te detecteren en zal onmiddellijk een actie ondernemen.

Bij het detaildesign van het generatorveld(GEN.2 PS) wordt het Power Management Systeem

Demolatic 4 van de fabrikant DEIF toegepast. De reden om voor dit PMS te kiezen heeft te maken

met het feit dat dit Power Management Systeem de AGP functie geïntegreerd heeft. De AGP functie

bestaat uit twee belangrijke functies:

Het monitoren van de speed control systeem (actief load sharing)

Het monitoren van voltage control system (reactief load sharing)

Deze geïntegreerde AGP functie is een stuk software die vergelijkt steeds gemeten waarden zoals kW,kVAr, Hz, etc met door een ingebouwde wiskundig model berekende(voorgespelde) waarden.


48

Bij de eerste afwijking(fout generator draait net niet volgens de voorgespelde speed en voltage

droops), zal het bij de Vissolela toegepaste PMS, de stand by generatoren (GEN.1 PS of GEN.2 SB) automatisch opstarten om een black-out situatie te voorkomen. Vervolgens zal er alarmen worden

gegenereerd. Mocht deze afwijking toenemen dan zullen eerste de bus-tie breakers en vervolgens de

circuit breaker van de ‘’ongezonde’’ generator(en) worden getript. In figuur 12 wordt de in het PMS Demolatic 4 ingebouwde AGP functie afgebeeld.

Figuur 12 – AGP functie

De meest voorkomende typische fouten( in actieve situatie) gerelateerd aan de speed control zijn :

De ‘’ongezonde’’ generator neemt plotseling te veel vermogen op. Hij gedraagt zich als een

motor. Deze soort fout wordt meestal veroorzaakt door governor of actuatoren fouten. Soms ook door een feedback fout of door een fout in PMS control signaal naar de governor.

De ‘’ongezonde’’ generator levert niet het gevraagde vermogen. Deze fout wordt meestal

veroorzaakt door governor fout, clogged fuel filter of andere fouten in de prime mover.

De failure check van de bovenvermelde typische fouten wordt gedaan op basis van :

Net frequentie check

Generator kW check

Engine fuel rack positie check

De meest voorkomende typische fouten( in actieve situatie) gerelateerd aan de voltage control:

Over bekrachtiging. Dit kan worden veroorzaakt bijvoorbeeld door het verlies van de voltage

feedback naar de AVR.

Onder bekrachtiging. Dit kan worden veroorzaakt bijvoorbeeld door storing in de AVR

waardoor deze niet goed functioneert.

De failure check van de bovenvermelde typisch fouten wordt gedaan op basis van :

Netspanning check

Generator kVAr check

Generator bekrachtigingstroom check


49

12.5.2.2 Busbar beveiliging

Bij operaties waarbij de bus-tie(s) in gesloten toestand dienen te opereren, wordt de busbar beveiliging hierbij voornamelijk toegepast om de effecten van kortsluitingenfouten en aardfouten op de busbar te

isoleren. Doordat het bestaande schip niet ontworpen is om te opereren met de bus-tie in gesloten

toestand, werd hiermee tijdens haar ontwerp geen rekening gehouden(zie paragraaf 10.5). Een van de

veel toegepaste oplossingen hiervoor is de busbar differentiaalbeveiliging[15]. De uitdaging hierbij zit in het snel isoleren van de foute busbar sectie en tegelijkertijd ervoor te zorgen dat de andere

‘’gezonde’’ busbar sectie(s) operationeel blijven. Het werkprincipe van de differentiaal beveiliging is

gebaseerd op de stroomwet van Kirchhoff die luidt als volgt:

“In elke knooppunt in een elektrische kring is de som van de stromen die in dat punt

samenkomen gelijk aan de som van de stromen die vanuit dat punt vertrekken’’.

De busbar wordt in dit geval als knooppunt beschouwd. In het figuur 13 is een voorbeeld van busbar

differentiaalbeveiliging afgebeeld. Beveiligingsrelais worden hierbij toegepast om de door generatoren

geleverde stromen te vergelijken met de stromen die door de feeders heen gaat. De busbar kan als ‘’gezond’’ worden beschouwd wanneer bij de vergelijking blijkt dat er sprake is van een

overeenkomst tussen de stromen (amplitude en fasehoek van de vergeleken stromen zijn gelijk). Is er

echter geen sprake van overeenkomst, dan betekent dat er ergens in het circuit een lekstroom is ontstaan. De lekstroom wordt door beveiligingsrelais gedetecteerd waardoor deze onmiddellijk(zonder

delay tijd) in werking treedt. De beveiliging isoleert de foute busbar onmiddellijk van de ‘’gezonde’’

busbar(s) door de bus-tie(s) heel snel open te maken.

De plaatsing van de verschillende stroomtrafo’s op verschillende plaatsen(meestal bij de feeders) van de busbar vormen samen een zone. Alles binnen deze zone noemen we ‘’beveiligde zone’’. Vandaar

dat de differentiaalbeveiliging ook wel eens zone beveiliging genoemd. In praktijk is het gebruikelijk

om de stroomtrafo’s van de verschillende beveiligde zones onderling te overlappen. Dit is bedoeld om ervoor te zorgen dat er een totale ‘’protection coverage ‘’ is.

Bij de Vissolela zullen de busbars PS en SB apart worden beveiligd. Bij elke zone (groene en roze)

wordt er een gecentraliseerde busbar beveiliging toegepast. Verder is er nog sprake van een blauwe zone die bedoeld is om de kabels tussen de bus-ties te beveiligen. De paarse zone is de generator

differentiaalbeveiliging (ANSI code 87 G). Deze kan hierbij worden beschouwd als bestaande deel

van het systeem en is bedoeld om de generatoren te beveiligen. De generator differentiaalbeveiliging is

volgens DNV verplicht bij generatoren met een vermogen gelijk of groter dan 1,5 MVA, door deze reden wordt deze beveiliging en alle andere in paragraaf 10.5 behandelde beveiliging hergebruikt.

Figuur 13 – Busbar differentiaal beveiliging.


50

Zoals al eerder in dit rapport is vermeld, zullen de busbars PS en SB apart worden beveiligd. Om dit te kunnen realiseren wordt er bij elke busbar de differentiaalbeveiliging SIPROTEC 7SS522 van

Siemens toegepast. De SIPROTEC 7SS522 (ANSI code 87BB) is een gecentraliseerde busbar

differentiaalbeveiliging die trips kan realiseren in zeer korte tijd(onder 15 ms). De SIPROTEC 7SS522 maakt gebruik van de bay units 7SS523 die geplaatst worden bij elke feeder met als doel om de

stromen te meten. Deze gemeten stromen worden vervolgens doorgestuurd naar de centrale unit

7SS522 via glasvezel kabels. De bay units kunnen met elkaar communiceren via het protocol IEC

61850. Bij een fout detectie, zal de centrale unit trip commando’s sturen (ook via glasvezel verbinding) naar de bay units. De laatste genoemde zullen de circuit breakers van de desbetreffende

feeders en bus-tie(s) trippen. Een van de grootste voordelen van deze beveiliging is dat deze trips kan

uitvoeren in zeer korte tijd, wat gewenst is bij operaties met gesloten bus-tie breakers. Bovendien is deze beveiliging geschikt voor verschillende busbars configuraties en verschillende

spanningssystemen zoals laagsspanning en hoogspanning.

Wat de ‘’blauwe zone’’ betreft, wordt er de differentiaal kabelbeveiliging SIPROTEC 7SD80 (ANSI

code 87 L) van de fabrikant Siemens toegepast. Bij elke power systeem wordt zo’n unit toegepast. De

uitwisseling van informatie tussen de units gebeurt ook via glasvezel interface. Net als bij de

SIPROTEC 7SS522, is deze unit ook in staat om trips in zeer korte tijd te realiseren. Ook hier geldt dat units met elkaar kunnen communiceren via IEC 61850 protocol.

Bij optreden van fouten in de punten A, B, C en D (zie figuur 13 op bladzijde 49 ) zal de toegepaste beveiliging het volgende gedrag vertonen:

A: De fout wordt gedetecteerd door de in de ‘’groene zone’’ toegepaste busbar

differentiaalbeveiliging(SIPROTEC 7SS522). Actie beveiliging: Alle circuit breakers(inclusief de bus-tie(s) en generatoren breakers)

gekoppeld aan de PS busbar zullen worden getript.

Gevolg: PS busbar wordt geïsoleerd. SB busbar blijft actief. Opmerking: Voor de ‘’roze zone’’geldt precies hetzelfde.

B: De fout wordt gedetecteerd door in de ‘’blauwe zone’’ toegepaste kabel differentiaal

beveiliging(SIPROTEC 7SD80). Actie beveiliging: Trip bus-tie breaker PS en bus-tie breaker SB.

Gevolg: Power systemen worden van elkaar gescheiden. Split mode operatie.

C: De fout wordt gedetecteerd door in de ‘’paarse zone’’ toegepaste generator

differentiaalbeveiliging. Actie beveiliging: Alleen generator breaker(s) zullen worden getript.

Gevolg: Dit wordt in het FMEA rapport nader behandeld.

D: De fout wordt door desbetreffende feeder beveiliging uitgeschakeld. Het gevolg hiervan is

dat de foute feeder isoleert wordt van de desbetreffende busbar. Mocht deze beveiliging zijn

werk niet doen, dan ziet er als back up een breaker failure beveiliging in. Deze beveiliging zal

vervolgens ervoor zorgen dat alle circuit breakers (inclusief de bus-tie breaker(s) en generatoren breakers) gekoppeld aan de desbetreffende busbar zullen trippen.


51

In bijlage 21 op bladzijde 127 van dit rapport is de conceptoplossing m.b.t. de additionele beveiliging te vinden. Verder vindt u ook in de bijlage 22 (uitwerking detaildesign bladzijde 115 t/m 126) de

uitwerking van de additionele beveiliging in het detaildesign van de generator GEN.2 PS.

Opmerking: Men is zich ervan bewust dat er verschillende methoden bestaan om de busbar(s) te

beveiligen. Om tot een betrouwbaar oordeel m.b.t. de keuze van de meest geschikte oplossing te

komen, werd o.a. naar de methode directional overcurrent protection (ANSI code 67) gekeken. Bij

deze methode worden zowel de generatoren breakers als de bus-tie breakers voorzien van de directionele overcurrent beveiligingsrelais met als doel om de richting van de foutstroom te detecteren.

De beveiliging wordt vervolgens zodanig ingesteld dat alleen de circuit breakers die het dichtst bij de

fout staan, zullen trippen. Dus, alle andere circuit breakers zullen een tripblokkade krijgen. Vergeleken met de gekozen methode (differentiaalbeveiliging) is deze methode zelfs een goedkopere oplossing

voor de busbar beveiliging, omdat men hierbij geen stroomtrafo’s bij de feeders hoeft toe te passen.

Vandaar dat men vaak deze methode toepast bij middenspanning power systemen(meestal 6,6 kV) die ontworpen zijn om te opereren met gesloten bus-tie(s) breakers(stroomtrafo’s hiervoor zijn namelijk te

duur, rond 3000 euro’s per stuk). Een van de nadelen van deze methode is dat deze niet meteen trips

kan uitvoeren bij een foutdetectie. Er is dus sprake van een delay tijd, wat niet gewenst is bij gesloten

bus-tie operaties. In dit opzicht biedt de differentiaalbeveiliging meer betrouwbaarheid en veiligheid. Dit verantwoordt de gemaakte keuze.

Ook bij het kiezen van de component (busbar differentiaalbeveiliging) werd er een afweging gemaakt o.a. tussen de fabrikanten Siemens (busbar differentiaalbeveiliging 7SS522) en ABB (busbar

differentiaalbeveiliging REB611). Qua functionaliteit, ingebouwde beveiligingfuncties en prijzen

verschillen beide producten niet zoveel van elkaar. Het verschil zit voornamelijk in de toepassing

daarvan. De 7SS522 van Siemens kan zowel op landelijke installaties als op scheepsinstallaties worden toegepast. De REB611 op zijn beurt is beperkt tot landelijke installaties (middenspanning en

hoogspanning systemen). Deze verschillen verantwoorden nogmaals de gemaakte keuze.


52

12.6 Failure Mode & Effect Analysis (F.M.E.A.) Failure Mode Effect Analysis[16] is een studierapport waarbij de worse case failures en hun

desbetreffende effecten m.b.t. het behoud van positie van het DP2/DP3 schip geëvalueerd worden. Bij het design van DP2/DP3 schepen eist het classificatiebureau DNV standaard een FMEA rapport. Op

basis van dit rapport is men dus in staat om adviezen te geven over eventuele verbeteringen m.b.t. de

performance van het schip evenals de veiligheid. Een volledige FMEA studie behandelt zowel elektrische als mechanische failures modes. Doordat

deze studie vrij complex is een bovendien veel tijd, kennis en expertise op dit gebied vereist, wordt er

bij het opstellen van het FMEA rapport ten behoeve van de Vissolela geen rekening gehouden met

mechanische failure modes. Wat elektrische failure modes betreft, zal ik me beperken tot de volgende failures:

Failure Generatoren.

Failure Hoofdschakelbord (en).

Failure voeding auxiliary systemen dieselgeneratoren.

Failure voeding auxiliary systemen thrusters.

In bijlage 23 op bladzijde 128 wordt het FMEA rapport t.b.v. de Vissolela uitgewerkt. Op basis van dit rapport kan er het volgende worden geconcludeerd:

Het gevolg van het verlies van een generator kan worden beperkt door stand by generator(en)

automatisch op te starten. Door de toepassing van de in paragraaf 12.5.2.1 behandelde AGP functie, is men dus in staat om specifieke generatorenfouten zoals governor fouten en AVR

fouten zodanig te beperken dat de kans dat er black-outs ontstaan sterk gereduceerd wordt. Dit

maakt het systeem betrouwbaarder en veiliger wat het behoud van positie betreft.

Bij totaal verlies van een van de hoofdschakelborden heeft men maar 25% thruster verlies. Dit

komt doordat de voorstuwing thrusters vanaf beide hoofdschakelborden gevoed kunnen

worden. In DP2 mode zou dit verlies ongetwijfeld tot 50% thruster capaciteitverlies leiden. Je

ziet dus een aanzienlijk verhoging van de thruster capaciteit. Echter, het verlies van de thrusters (tunnel en retrectable) kunnen niet worden opgevangen bij het verlies van een van de

hoofdschakelborden.

Het falen van de voedingsbron voor de hulpsystemen t.b.v. dieselgenerator(en) kan leiden tot

het verlies van een van de generatoren. Echter, het verlies van een van de dieselgeneratoren

leidt niet direct tot thruster capaciteitverlies. Dit komt doordat dit verlies opgevangen kan

worden door een van de stand by generatoren automatisch op te starten. In principe behoudt

men dezelfde thruster capaciteit. Vergeleken met een DP2 schip zou dit verlies automatisch leiden tot 50% thruster verlies(Dit komt doordat er geen sprake is van scheiding van

hulpsystemen).

Het falen van de voedingsbron voor de hulpsystemen t.b.v. de voorstuwing thrusters kan

worden opgevangen door de voedingsbron van de desbetreffende voorstuwing thruster over te

schakelen. De voorstuwing thrusters kunnen namelijk vanaf beide hoofdschakelborden

worden gevoed. Mocht er een van de voedingen uitvallen, kan er altijd een overschakeling van de voedingsbron plaatsvinden. Dit uitgangspunt zorgt voor extra redundancy. Echter, geldt dit

verhaal niet voor de tunnel thruster en retractable thurster. Men verliest deze twee thrusters bij

het falen van de voeding van hun desbetreffende distributiekasten. Er is in dit geval sprake van

25% capaciteit verlies.


53

Een sluiting op een van de busbars wordt gedetecteerd en geïsoleerd door de toegepaste busbar

differentiaalbeveiliging. Het gevolg hiervan is dat alle circuit breakers gekoppeld aan de desbetreffende busbar uitgeschakeld getript zullen worden waardoor men dus in beginsel 50%

thruster capaciteit verliest. Echter, men kan dit verlies minimaliseren door de voedingsbron

van de voorstuwing thruster van de desbetreffende busbar over te schakelen. Hierdoor krijgt men in plaats van 50% thurster verlies maar 25% thurster verlies.

HOOFDSTUK 14 – CONTROLE BEREKENINGEN

54

HOOFDSTUK 13

13. Controleberekeningen In dit hoofdstuk zullen de in paragraaf 12.1 uitgevoerde kortsluitberekeningen worden gecontroleerd.

De bedoeling hiervan is aan te tonen dat de uitgevoerde kortsluitberekeningen juist zijn. Hierbij wordt

gebruik gemaakt van het computerprogramma VISION versie 7.4.

13.1 Conclusie op basis van controleberekeningen VISION Op basis van de uitgevoerde controle berekening(zie bijlage 16 op bladzijde 102), kan hieruit worden

geconcludeerd dat de piekstromen (pI ) van beide berekeningen met elkaar overeenkomen(slechts een

afwijking van zo’n 0,5%). Ondanks de verschillen m.b.t. de subtransiente kortsluitstroom ''

KI ben ik

tot de conclusie gekomen dat de door Alewijnse hanteerde spreadsheet een betrouwbare indicatie van

de berekende kortsluitstromen geeft.

De verschillen m.b.t. de subtransiente kortsluitstroom(''

KI ) zijn grotendeels te wijten aan de

verschillende uitgangspunten van beide normeringen:

Norm IEC 61363:

Methode uitsluitend bedoeld voor radiale driefase systemen zoals schepen/offshore units

met:

- Nulpunt zwevend of via een impedantie met de romp van het schip verbonden

Subtransiente en transiente tijddomein

- Meer aandacht besteed voor afnemende generator en motorbijdrage

- Men gaat ervan uit dat de kortsluiting ‘’dichtbij de generator’’ plaatsvindt. Hierbij

worden de transiente reactanties en tijdconstanten van generatoren sterk meegenomen.

Norm IEC 60909:

Methode bedoeld voornamelijk voor distributienetten (populair bij industriële netten)

Men gaat ervan uit dat de kortsluiting zo ver weg van de generator plaatsvindt, dat de

generatorklemspanning niet in elkaar zakt.

Hierbij geldt voor de subtransiente kortsluiting:

''''

'' ''

/ 3nomK

N N

UEI

Xd X Xd X

Met:

Xd’’ subtransiente generator reactantie

E’’Subtransiente bronspanning

Ik = Subtransiente kortsluitstroom

Xn= Net reactantie

XN is de reactancie van het netgedeelte tussen de generatorklemmen en de kortsluitingplaats. Deze wordt bij de berekening van subtransiente kortsluitstroom volgens de norm 61363-1 niet meegenomen.

Dit zou o.a. de verklaring kunnen zijn van de verschillen m.b.t. de subtransiente kortsluitstroom.

HOOFDSTUK 14 – PRAKTISCHE UITVOERBAARHEID EN ECONOMISCHE ASPECTEN

55

HOOFDSTUK 14

14. Praktische uitvoerbaarheid en economische aspecten. In dit hoofdstuk wordt vanuit praktische oogpunt gekeken naar de uitdagingen en risico’s die men kan

ondervinden bij de implementatie van de ER notatie op de Vissolela. Ook zullen we kijken naar de

economische aspecten die hierbij aan verboden zijn. Hierbij wordt uitsluitend rekening gehouden met de belangrijkste aspecten die een sterk invloed kunnen hebben bij de opstelling van een nieuwe

prijsstelling. Er worden dus geen kostenberekeningen of dergelijke gemaakt.

14.1 Praktische uitvoerbaarheid Men moet ervan bewust zijn dat de aanpassingen die verrichten moeten worden op de Vissolela om aan de ER notatie volledig te kunnen voldoen veel breder zijn dan elektrisch! Er moeten

voornamelijk mechanische aanpassingen worden verricht o.a. in het bestaande pijpsysteem. Ook

dienen er aanpassingen te worden verricht in het thruster systeem en DP controle systeem. In dit rapport houden we uitsluitend rekening met de elektrische aanpassingen, voornamelijk degene die

betrekking hebben op het hoofd elektrisch distributiesysteem.

Het bestaande pijpsysteem zou volgens paragraaf 11.6 gescheiden moeten worden t.b.v. de hulpsystemen van de dieselgeneratoren. Echter, op basis van de beschikbare lay-out tekeningen van de

bestaande machinekamer van de Vissolela, is het heel moeilijk om in te schatten of er eventueel

logistieke problemen en dergelijke hierdoor zouden kunnen ontstaan. Uit ervaring weet men dat het

uitvoeren van deze soort werkzaamheden aan boord van een schip vaak tot logistieke problemen leiden wegens o.a. beperkte ruimte. Om een betrouwbare conclusie hierover te kunnen trekken zou er

een werkopname aan boord van het schip moeten plaatsvinden.

In paragraaf 9.8 hebben we gezien dat de implementatie van de ER notatie constructie technisch gevolgen heeft voor het bestaande hoofdschakelbord. Om de constructietechnisch aanpassingen aan

boord van de Vissolela met succes te kunnen realiseren zou men o.a. de bestaande switchbordkamer

moeten uitbreiden. Ook binnen de bestaande hoofdschakelborden zou men ruimte moeten gaan creëren

om o.a. de Siemens units(additionele beveiliging), PMS units, en twee extra circuit breakers te kunnen implementeren. Ook hier zouden wij in eerste instantie een werkopname moeten doen om vervolgens

te kunnen bepalen of dit werk in praktijk te doen is. Je ziet nogmaals dat ruimte een bepalend rol

speelt zowel voor het uitvoeren van de mechanische aanpassingen als de elektrische modificaties. Mocht er aan boord van de Vissolela sprake zijn van onvoldoende ruimte, dan bestaat er een grote

kans dat de noodzakelijke werkzaamheden t.b.v. de implementatie van de ER notatie niet uitgevoerd

kunnen worden.

HOOFDSTUK 14 – PRAKTISCHE UITVOERBAARHEID EN ECONOMISCHE ASPECTEN

56

14.2 Economische aspecten De kosten ten gevolg van de implementatie van de ER notatie op de Vissolela zou men in twee

groepen kunnen verdelen namelijk:

Elektrische kosten

Mechanische kosten

In dit afstudeerrapport wordt geen aandacht besteed aan de mechanische kosten. Zoals bij hoofdstuk 15 is gezegd, wordt in dit rapport geen kostenberekening en dergelijke gemaakt. Wel zullen we de

belangrijkste elektrisch gerelateerde aspecten die een sterke invloed kunnen hebben bij de opstelling

van een nieuwe prijsstelling benoemen.

Bij de opstelling van een nieuwe prijsstelling dient men rekening te houden met onderstaande

aspecten:

Constructie technisch aanpassingen bestaande hoofdschakelbord.

Hieronder vallen o.a. de volgende werkzaamheden.:

- Fysieke scheiding bestaande hoofdschakelbord

- Uitbreiding switchbord room - Koperwerk

- Bedraden

- Testen

- Inbedrijfstelling - Installatiewerk

Materiaalinkoop.

Hieronder vallen o.a. de volgende taken: - Inkoop extra bus-tie.

- Inkoop twee extra circuit breakers t.b.v. overschakeling thrusters.

- Inkoop van pompen en compressoren t.b.v. hulpsystemen. - Inkoop PMS units Demolatic 4.

- Additionele beveiliging (Siemens units en stroomtrafo’s voor elke feeder)

- Inkoop van kabels, connection box, etc.

Projecturen.

Uit ervaring weet men dat het uitvoeren van zo’n opdracht aan boord van schepen meestal niet

efficiënt verlopen wegens allerlei factoren zoals beperkte ruimte en het ontbreken van

ongepaste middelen zoals gereedschappen. Hierdoor vallen de projecturen vele malen hoger uit. Verder dient er ook rekening te worden gehouden met de reiskosten. Deze kunnen aardig

bijdragen aan de totale projectenkosten. Dit komt doordat de werkzaamheden die verricht

moeten worden t.b.v. de scheepsombouw meestal uitgevoerd worden bij een scheepswerf ergens in het land. Hierdoor zouden de werknemers van AMR (vooral de paneelbouwers van

Alewijnse Marine Rotterdam) dagelijks daar naartoe moeten reizen. Afhankelijk van locatie

van de scheepswerf in het land, het aantal werknemers die daar naartoe moeten en de duur van

het project, heb je de kans dat de projectkosten hierdoor vele malen hoger uitvallen.

HOOFDSTUK 15 – CONCLUSIE EN AANBEVELINGEN

57

HOOFDSTUK 15

15. Conclusie en aanbevelingen Ter afsluiting van dit afstudeerrapport worden er conclusies getrokken. Deze conclusies worden getrokken op basis van de tijdens dit onderzoek opgedane kennis. Verder wordt er in dit hoofdstuk een

advies gegeven.

15.1 Terugkoppeling naar de doelstellingen Dit afstudeeronderzoek had in beginsel twee belangrijke doelstellingen namelijk:

1. Een volledig beeld geven van de gevolgen van de implementatie van de

DYNPOS-ER notatie op bestaande DP2/DP3 schepen.

2. Een volledig beeld geven van de gevolgen(technisch, praktische uitvoerbaarheid en economische aspecten) van de implementatie van de DYNPOS-ER notatie op

het bestaande DP2 schip de Vissolela. Daarnaast is men hierbij geïnteresseerd in

één conceptdesign van het synchronisatieveld, een detaildesign van een generatorveld en het opstellen van een FMEA rapport t.b.v. de redundantie van

het ontworpen systeem.

De eerste doelstelling wordt in hoofdstuk 9 van dit rapport behaald. De tweede doelstelling op zijn

beurt wordt in de hoofdstukken 11, 12 en 14 behaald.

15.2 Resultaat Doordat de bovenstaande doelstellingen behaald zijn, is de student er ook in geslaagd om de gewenste

doelstellingen te behalen. Alewijnse Marine Rotterdam is nu, door dit onderzoek, in staat om

toekomstige klantaanvragen betreffende de ER notatie te kunnen beoordelen, adviseren en eventueel uitvoeren.


58

15.3 Conclusie Het toepassen van de DYNPOS-ER notatie op bestaande DP2 schepen heeft zowel positieve aspecten

als negatieve aspecten. Het belangrijkste voordeel is dat het schip hierdoor een hogere/betere

systeembetrouwbaarheid krijgt(zie conclusie F.M.E.A. rapport) waardoor deze beter in staat is om de consequenties van een enkelvoudige storing op te vangen. Dit komt erop neer dat het schip meer

thruster capaciteit beschikbaar heeft na optreden van een enkelvoudige storing. Een ander positief

aspect is dat de brandstofefficiëntie behoorlijk toeneemt door het feit dat men met minder dieselgeneratoren(ongeveer 75%-80% belast) kan draaien.

De nadelen en de risico’s van de implementatie van de DYNPOS-ER notatie op DP2 schepen zijn

grotendeels gerelateerd aan economische aspecten(elektrische kosten en mechanische kosten) en de

praktische uitvoerbaarheid van de opdracht. Men krijgt hierbij vooral te maken met allerlei soorten systeemaanpassingen(mechanische aanpassingen, constructietechnisch aanpassingen m.b.t. de

bestaande hoofdschakelborden, fysieke scheiding van machinekamer en switchbordkamer, additionele

beveiliging, etc). Uit ervaring weet men dat het uitvoeren van zo’n opdracht aan boord van een bestaande DP schip vaak niet op de meeste efficiëntie manier verlopen o.a. wegens logistieke

problemen, beperkte ruimte in het schip, het ontbreken van gepaste gereedschappen en dergelijke. De

consequenties hiervan is dat er heel veel arbeid, inspanning en tijd ingestoken zou moeten worden. Dit resulteert vaak in hoge aanpassingskosten.

Wat de praktische uitvoerbaarheid van de opdracht betreft, speelt de factor ruimte een zeer

belangrijke rol. Elke schip is anders, het ene schip heeft meer/minder ruimte dan de andere. Men is dus

afhankelijk van de beschikbare ruimte in het schip om de implementatie van de ER notatie met succes te kunnen realiseren. Bij de Vissolela hebben we gezien dat de switchbord kamer uitgebreid zou

moeten worden ten gevolg van de constructie-technische aanpassingen die in die ruimte moeten

plaatsvinden. Ook moet hierdoor in de bestaande hoofdschakelborden ruimte worden gecreëerd. Men zou in eerste instantie een werkopname van de bestaande situatie aan boord van de Vissolela moeten

doen om vervolgens vanuit praktische oogpunt een betrouwbare conclusie te kunnen trekken over de

implementatie van ER notatie op dit schip. Gezien het feit dat de Vissolela er niet meer is, (het schip is

gebouwd in 1993 en vaart sindsdien overal in wereld), speelt er nu de vraag of dit in praktijk te realiseren is.

Bij bestaande DP3 schepen is er al standaard sprake van scheiding van de machinekamer een

switchbord kamer. Vergeleken met een DP2 schip, hoeft men hierdoor in principe minder systeemmodificaties te doen. Doordat er minder hoeft te worden gedaan, kan men in principe

aannemen dat de algemene aanpassingenkosten hierdoor wat lager zouden kunnen uitvallen. Ook hier

speelt net als bij DP2 schepen de factor ruimte een zeer cruciaal rol. Er moet namelijk voldoende ruimte aan boord van het schip zijn om de scheepsombouw ten gevolg van de toepassing van de ER

notatie met succes te kunnen realiseren.

Verder wordt er geconcludeerd dat de toepassing van de ER notatie op bestaande DP3 schepen draagt niet bij aan de verhoging/verbetering van de betrouwbaarheid en veiligheid van bestaande DP3

systemen. Dit komt doordat een DP3 notatie hoger zit dan de ER notatie wat redundantie,

betrouwbaarheid en veiligheid betreft. Ook doordat DNV het sluiten van de bustie breakers in DP3

mode niet toestaat. Het sluiten van de bus-ties in DP3 mode heeft als gevolg dat het schip niet meer

beschouwd kan worden als een DP3 schip. Scheepseigenaars moeten dus heel goed vastleggen wat ze

van plan zijn met zo’n schip zodat AMR het beste advies kan geven.

In de offshore refit markt zie je dat de ER notatie op dit moment zelden tot nooit wordt toegepast. Dit

zou te maken hebben met het feit dat deze notatie vrij nieuw in de markt is (bestaat sinds 2010, dus

niet zo bekend), en eventueel door de beperking dat alleen DNV deze notatie kan toekennen. In de toekomst kan het zijn dat steeds meer scheepseigenaren beroep doen op de ER notatie vanwege de

voordelen dat deze biedt voornamelijk m.b.t. de brandstofefficiëntie. Ook kan net zijn dat andere

classificatiebureaus gelijksoortig notaties zullen ontwikkelen vanwege de voordelen.


59

15.4 Advies Doordat de DYNPOS-ER notatie een verhoogde redundantie/betrouwbaarheid t.o.v. een DP2 notatie

biedt, is het raadzaam om deze notatie te combineren met de bestaande IMO gerelateerde DP2 notaties van DNV( namelijk DYNPOS-AUTR en DPS2). Hierdoor krijgt het schip een soort DP2 plus effect.

Eigenaars van bestaande DP2 schepen kunnen hierdoor hun positie in de markt versterken door deze

extra flexibiliteit. Wel, dient AMR bij het adviseren de klanten kostenbewust maken. Ook dient de klant te worden geïnformeerd over de eventuele risico’s die ze hierbij kunnen lopen, voornamelijk bij

de praktische uitvoering van de opdracht.

Wegens de beperking van DNV m.b.t. de operatie van het power systeem in DP3 mode (bus-ties mag niet dicht), wordt het niet aanbevolen om de DYNPOS-ER notatie te combineren met bestaande DP3

notaties van DNV (namelijk DYNPOS-AUTRO en DPS3).

HOOFDSTUK 16 – BRONVERMELDING

60

HOOFDSTUK 16

16. Bronvermelding [1] International Marine Organization / Maritime Safety Committee circular 645.

[2] David Bay ‘’ Dynamic Positioning vol. 9 October 1998’’.

[3] International Marine Organization / Maritime Safety Committee circular 645.



[6] David Bay ‘’ Dynamic Positioning vol. 9 October 1998’’.

[7] DNV rules for classification of DP vessels part 6 chapter 26 January 2011. [8] Description of working Vissolela Alewijnse Marine Rotterdam.Vertrouwelijk document.

[9] DNV rules for classification of DP vessels part 6 chapter 7 July 2011.

[10] EVZ01 Elektriciteitsvoorziening W. Dekkers, H.H. van Iperen, C.M.M.B. Peters.

[11] Ontwerpdeskundige Laagspanning, Quercus Technical Training Services.

[12] DNV rules for classification of ships part 4 chapter 8 january 2013.

[13] International Marine Contractors Association circulair M206.



[16] IMCA M 166, Guidelines on Failure Mode & Effect Analysis.

HOOFDSTUK 17 – BIJLAGEN

61

HOOFDSTUK 17

17. Bijlagen

BIJLAGEN

62

Bijlage I: Relatie DNV DP notaties – IMO DP notaties

BIJLAGEN

63

BIJLAGEN

64

Bijlage II: Verschillen tussen DPS notaties en DYNPOS notaties

BIJLAGEN

65

BIJLAGEN

66

BIJLAGEN

67

BIJLAGEN

68

Bijlage III: Requirements m.b.t. design power systeem DP2/DP3 schepen

BIJLAGEN

69

BIJLAGEN

70

BIJLAGEN

71

Bijlage IV: Requirements m.b.t. gebruik stand by generatoren & overschakeling voedingsbron voorstuwing thrusters

BIJLAGEN

72

BIJLAGEN

73

BIJLAGEN

74

Bijlage V: Requirements m.b.t. design power system ER notatie

BIJLAGEN

75

BIJLAGEN

76

BIJLAGEN

77

Bijlage VI: Single line bestaande DP2 schip Vissolela

BIJLAGEN

78

BIJLAGEN

79

Bijlage VII: Design architectuur DYNPOS-ER notatie t.b.v. Vissolela

BIJLAGEN

80

BIJLAGEN

81

Bijlage VIII: Requirements m.b.t. klasse overname

BIJLAGEN

82

BIJLAGEN

83

Bijlage IX: Requirements m.b.t. scheiding machinekamer

BIJLAGEN

84

BIJLAGEN

85

Bijlage X: Requirements m.b.t. scheiding switchboard kamer

BIJLAGEN

86

BIJLAGEN

87

Bijlage XI: Requirements m.b.t. scheiding hulpsystemen dieselgeneratoren.

BIJLAGEN

88

BIJLAGEN

89

Bijlage XII: Requirements m.b.t. additionele beveiliging

BIJLAGEN

90

BIJLAGEN

91

Bijlage XIII: Oude kortsluitberekeningen

BIJLAGEN

92

BIJLAGEN

93

BIJLAGEN

94

BIJLAGEN

95

Bijlage XIV: Datasheet DEMOLATIC 4

BIJLAGEN

96

BIJLAGEN

97

BIJLAGEN

98

Bijlage XV: Nieuw uitgevoerde kortsluitberekeningen

BIJLAGEN

99

BIJLAGEN

100

BIJLAGEN

101

Bijlage XVI: Controle kortsluitberekeningen VISION

BIJLAGEN

102

Controle berekeningen Vision

De controle berekening wordt nu uitgevoerd met het computerprogramma Vision. In het programma

Vision vinden de berekeningen plaats in overeenstemming met de internationale norm IEC 60909. De kortsluitberekeningen volgens IEC 60909 is een worst- case benadering waarmee de hoogste waarde

van de kortsluitstroom wordt bepaald. Hierbij wordt uitgegaan van een aantal verwaarlozingen en

uitgangspunten bij het opstellen van het netmodel voor de berekening :

Verwaarlozing bedrijfscapaciteiten in de verbindingen Verwaarlozing van alle netbelastingen met uitzondering van motoren Alle voedingsbronnen worden vervangen door kortsluitimpedantie Op de foutplaats wordt een equivalente spanningsbron aangebracht Correctiefactoren worden aangebracht op de equivalente spanningsbron en op de impedanties

De voornoemde uitgangspunten en verwaarlozingen leiden tot een passief model van het net zonder

voedingsbronnen. Alle netvoedingen, synchrone en asynchrone machines zijn vervangen door hun interne impedanties. In dit passieve net wordt op de foutplaats een equivalente spanningsbron

geplaatst. zoals aangegeven in het onderstaande figuur :

De eerder berekende gegevens(uit bijlage 15 op bladzijde 98) worden nu in Vision ingevoerd.

Vervolgens wordt er in VISION een simulatie van het te berekenen netwerk gedaan. Onderstaande vindt u de berekende subtransiente kortsluitstroom en piek kortsluitstroom.

VISION SIMULATIE

BIJLAGEN

103

De berekende subtransiente kortsluitstroom en piek kortsluitstroom zijn respectievelijk 57,89 kA en

131, 88 kA. Vergeleken met de kortsluitstromen in spreadsheet (zie bladzijde 98), welke volgens de

IEC 61363-1 opgezet is, kunnen we concluderen dat de piekstromen (making current) zijn in beide berekeningen zo goed als even groot (slechts een afwijking van zo’n 0,5%). Van de driefasen

kortsluitstromen zijn de subtransiente, transiente en de stationaire berekend. De subtransiente

kortsluitstroom verschilt echter van die van de spreadsheet(Iac) . Deze verschillen zijn grotendeels te wijten aan de verschillende uitgangspunten van beide normeringen :

Norm IEC 61363:

Bedoeld voor radiale driefase systemen zoals schepen/offshore units met:

- Nulpunt zwevend of via een impedantie met de romp van het schip verbonden

Subtransiente en transiente tijddomein

- Meer aandacht besteed voor afnemende generator en motorbijdrage

- Men gaat ervan uit dat de kortsluiting ‘’dichtbij generator zich bevindt.

Norm IEC 60909:

Methode kan op alle distributienetten worden toegepast (populair bij industriële netten)

Men gaat ervan uit dat de kortsluiting zo ver weg is, dat de generatorklemspanning niet in

elkaar zakt.

BIJLAGEN

104

Hierbij geldt voor de subtransiente kortsluiting :

''''

'' ''

/ 3nomK

N N

UEI

Xd X Xd X

Waarin XN de reactancie van het netgedeelte tussen de generatorklemmen en de kortsluitingplaats is. Deze

wordt bij de berekening subtransiente kortsluitstroom volgens norm 61363-1 niet meegenomen. Dit verklaart

o.a. de met VISION berekende lage kortsluitwaarde (59,89kA).

BIJLAGEN

105

Bijlage XVII: Vermogensbalans Vissolela

BIJLAGEN

106

BIJLAGEN

107

BIJLAGEN

108

Bijlage XVIII: Selectiviteitcurven Vissolela

BIJLAGEN

109

BIJLAGEN

110

BIJLAGEN

111

Bijlage XIX: Conceptdesign synchronisatieveld Vissolela

BIJLAGEN

112

BIJLAGEN

113

Bijlage XX: Beveiligingsfuncties generator

BIJLAGEN

114

BIJLAGEN

115

Bijlage XXII: Detaildesign generatorveld (GEN.2 PS)

BIJLAGEN

116

BIJLAGEN

117

BIJLAGEN

118

BIJLAGEN

119

BIJLAGEN

120

BIJLAGEN

121

BIJLAGEN

122

BIJLAGEN

123

BIJLAGEN

124

BIJLAGEN

125

BIJLAGEN

126

BIJLAGEN

127

Bijlage XXI: Conceptoplossing additionele beveiliging Vissolela

BIJLAGEN

128

Bijlage XXIII: FMEA Rapport

BIJLAGEN

129

F.M.E.A. Rapport

In dit rapport zullen de volgende failures modes worden geanalyseerd:

Failure generatoren.

Failure hoofdschakelbord(en).

Failure voeding auxiliary systemen dieselgeneratoren.

Failure voeding auxiliary systemen thrusters.

FAILURE MODE EFFECT ANALYSIS

FAILURE

MODE

CAUSE(S)

EFFECT

ACTIE

FINAL

EFFECT

REMARKS

Generator(en).

Governor/AVR

fout.

Minder

vermogen

beschikbaar.

Kans op

overbelasting

overgebleven

generator.

Thruster

vermogen snel

reduceren.

Opstarten

stand by

generator.

0% capaciteit

verlies.

100% Zeer Hoge

betrouwbaarheid

m.b.t. behoud

van positie.

Hulpsysteem

generator(en).

blackout

voeding

hulpsysteem.

Minder

vermogen

beschikbaar.

Kans op

overbelasting

overgebleven

generator.

Thruster

vermogen snel

reduceren.

Opstarten

stand by

generator.

0% capaciteit

verlies.

100% thurster

capaciteit

beschikbaar.

Zeer hoge

betrouwbaarheid

m.b.t. behoud

van positie.

Hoofdschakelbord

(PS of SB).

Sluiting op

busbar (PS of

SB).

50% thurster

capaciteit

verlies.

Overschakeling

voedingsbron

voorstuwing

thruster.

Thurster

vermogen

beperkt tot

25%.

75% thruster

capaciteit

beschikbaar.

Hoge

betrouwbaarheid

m.b.t. behoud

van positie.

BIJLAGEN

130

Distr. Kast t.b.v.

voeding

hulpsystemen

voorstuwing

thurster.

Black-out

voeding distr.

Kast.

25% thurster

capaciteit

verlies.

Overschakeling

voedingsbron

voorstuwing

thruster.

Thurster

vermogen

beperkt tot

0%.

100% thruster

capaciteit

beschikbaar.

Zeer Hoge

betrouwbaarheid

m.b.t. behoud

van positie.

Distr. Kast t.b.v.

voeding

hulpsystemen

tunnel /

retractable

thurster.

Black-out

voeding distr.

Kast.

25% thurster

capaciteit

verlies.

n.v.t.

25% thruster

verlies.

75% thruster

capaciteit

beschikbaar.

Hoge

betrouwbaarheid

m.b.t. behoud

van positie.

BIJLAGEN

131

Failure generator(en)/ failure voeding auxiliary systeem dieselgenerator(en).

Effecten: Een failure(bijvoorbeeld blackout) in de voeding van een van de auxiliary systeem

van dieselgenerator GEN.2, heeft in principe geen gevolgen voor de totale thruster capaciteit.

Men behoudt in principe 100% thurster capaciteit. Dezelfde thurster capaciteit kan ook

worden behouden wanneer de geïntegreerde AGP functie een foute generator( bijvoorbeeld

GEN.2) uitschakelt door een governor of AVR failure. Voordat de foute generator getript

wordt, zal er een stand by generator(en) automatisch worden opgestart.

BIJLAGEN

132

Failure hoofdschakelbord(en)/ busbar fout.

Effecten: Bij volledig verlies van hoofdschakelbord SB, krijgt men hierdoor maar 25%

thruster verlies in plaats van 50% zoals het geval zou zijn in DP2 mode. Dit komt doordat de

voorstuwing thurster van hoofdschakelbord SB gevoed kan worden door hoofdschakelbord

PS. Hetzelfde effect krijg je ook wanneer er een sluiting op de busbar SB plaatsvindt. De

desbetreffende busbar beveiliging zal alle circuit breakers die gekoppeld zijn aan de busbar

SB uitschakelen waardoor men in beginsel 50% thruster verlies ondergaat. Men kan

vervolgens dit verlies tot 25% beperken door de voorstuwing thruster SB te laten voeden door

hoofdschakelbord PS.

BIJLAGEN

133

Failure auxiliary systemen thrusters.

Effecten: Het falen van de voeding van distributiekast t.b.v. de auxiliary systemen van de

voorstuwing thruster heeft het gevolg dat men in beginsel 25% thruster capaciteit verliest.

Echter, men kan deze fout opvangen door de voeding van de desbetreffende voorstuwing

thruster over te schakelen naar hoofdschakelbord SB. Hierdoor beperkt men het totale

thurster verlies tot 0% . Wat het falen van de voeding van de distributiekast t.b.v. de

hulpsystemen van de tunnel/retractable thruster betreft, kan dit echter niet worden

opgevangen. Men verliest dan in dit geval 25% thruster capaciteit oftewel, men krijgt

hierdoor een totaal beschikbare thruster capaciteit van 75%, wat behoorlijk hoog is als het om

gaat om het behoud van positie.

BIJLAGEN

134

Bijlage XXIV: Reflectierapport

BIJLAGEN

135

BIJLAGEN

136

BIJLAGEN

137

BIJLAGEN

138

BIJLAGEN

139

BIJLAGEN

140

BIJLAGEN

141

BIJLAGEN

142

Bijlage XXV: Plan van aanpak

BIJLAGEN

143

BIJLAGEN

144

BIJLAGEN

145

BIJLAGEN

146

BIJLAGEN

147

BIJLAGEN

148

BIJLAGEN

149

BIJLAGEN

150

BIJLAGEN

151

BIJLAGEN

152

BIJLAGEN

153

BIJLAGEN

154

BIJLAGEN

155

BIJLAGEN

156

BIJLAGEN

157

BIJLAGEN

158

BIJLAGEN

159

Bijlage XXVI: Lijst met afkortingen

BIJLAGEN

160

DP Control Systeem Power Systeem Thurster Systeem 4.5.1 DP Control Systeem

Documents