UDNYTTELSE AF SPILDEVARMEN

Transkript

1 UDNYTTELSE AF SPILDEVARMEN - Brug af udstødningsgas Bachelorprojekt af: Johnny Hansen Carl

2 Bachelorprojekt Udnyttelse af spildevarmen I samarbejde med Søværnet 1. Eskadre, inspektionsskibet TRITON Praktikperiode: 19. februar til 7. maj 2015 Aarhus Maskinmesterskole Fagområde: Termiske maskiner Vejleder Tom Andersen Lektor, studievejleder, maskinmester v. AAMS Denne rapport omfatter 30,4 normalsider Forfatter Johnny Hansen Carl Afleveret den 1. juni 2015 Underskrift Side 1

3 Abstract This report is a bachelor project made after spending time aboard HDMS TRION as a part of the education to become a marine engineer on Aarhus school of marine and technical engineering. The project is based on the Danish naval vessel TRITON. TRITON is one of four units of the THETIS-class. TRITON is built and equipped to patrol in the North Atlantic which means the vessel is ice-strengthened because of harsh weather. TRITON solves tasks as Sea rescue and towing, fisheries inspection by the Faroe Islands and Greenland, patient transport and sea environment monitoring. The Danish military is talking about a greener profile and have been made strategies to achieve this. These strategies has not yet got so far that old ships like the THETIS-class must be optimized. To comply with this plan by to saving money and lower the emission of flue gas, an optimizing of the hot water boiler was looked at, by supplying with the energy available in the flue gas from the ships engines. The type of heat production the ship use now, comes at a great cost, both financially and environmentally. TRITON is equipped with three main engines which are connected to a special German gear and on to a single pitch propeller. The ship is also equipped with a shaft generator and three auxiliary engines. To hot water boils are currently covering all the heat required aboard. The hot water boilers produces rarely heat at the same time. Furthermore the ship has a chiller plant for cooling and to fresh water generators. The report contains explanations about measuring and calculations of the energy available in the flue gas in order to supply energy to the central heating water. There will also be solutions which were intended from the beginning and what actually can be done to use the waste heat in the exhaust system. Calculations have shown that there can be found 79.5 kw per main engine in the flue gas by not letting the flue gas under 180 degrees, and which can be transferred through an exhaust boiler. An estimated calculation has then showed, that with one main engine running, the temperature can be raised with 2.8 degrees. This report does not contain prices for the equipment needed for the waste heat recovery, which means the payback time is not estimated. The ships in THETIS-class are already under major renovation, where lifetime is extended another 15 years. This modification is already costly, and it is rated a solution with exhaust boilers on ships will raise the budget too much and extend the timetable too much. Furthermore, it is estimated that such a system will require additional maintenance and risk of breakdowns, and therefore the safety of a ship ready. Side 2

4 Indholdsfortegnelse Abstract... 2 Forord... 6 Læsevejledning - Referencer og bilag Introduktion til bachelorprojektet Formål med rapporten: Beskrivelse af projektemne Problemstilling Afgrænsning & metode Grønne strategier Teori om firetaksdieselmotorer Teori om udstødningsgas IMO emissionskrav Beskrivelse af IMO samt MARPOL Grønland, IMO & MARPOL Svovlemissioner & Tier Arbejdspladsen HDMS TRITON Medarbejderne ombord TRITONS data: Hovedfremdrivningen Hjælpesystemer SCSS Ferskvandssystemet Centralvarmesystemet Afrunding på beskrivelsen om HDMS TRITON Måleinstrumenter og usikkerheder Vand temperaturmålere Røggastemperaturer Trykmanometer Infrarødt termometer Varmebehov i skibet Side 3

5 8.1 Metode Flow Varmekapacitet centralvarmevand Temperatur centralvarmevandet Afrunding beregninger på varmebehov Udnyttelse af udstødningsgassen på hjælpemotorer Opbygning Afrunding hjælpemotorer MAN B&W Alpha 12V28/32A Udstødningssystem hovedmotorer Effekt til udnyttelse fra hovedmotorer Røggasmasse Specifik varmekapacitet Udstødningstemperatur Indsugningstemperatur Afrunding hovedmotorer Opsætning og installation af udstødningskedel Opbygning Varmeoverførslen Løsning Konklusion løsning Løsning Konklusion løsning Krav til udstødningskedel Drift og vedligehold Økonomi Afrunding på besparelser Konklusion Perspektivering Litteraturliste Bøger Side 4

6 15.2 Tekniske bøger & dokumentationer - HDMS TRITON WEB Figurliste Side 5

7 Forord Projektet er udarbejdet i forbindelse med færdiggørelse af uddannelsen professionsbachelor på 9. semester i maritim og maskinteknisk ledelse og drift (Maskinmester), hvorfor dette ikke er en lærebog, men derimod et projekt. Problemstillingen er blevet udarbejdet i forbindelse med praktikperioden ombord på søværnets inspektionsskib P358 TRITON. Her har jeg haft min daglige gang i teknisk division, hvor jeg har fulgt skibets maskinofficerer samt maskingaster i deres daglige arbejde. TRITON havde i perioden 19/02-15 til 07/05-15 en besætning på i alt personer. Togtet havde en varighed på i alt 11 uger. Igennem praktikforløbets hverdag har det været muligt at identificere problemstillingerne, som har relevans for maskinmesteruddannelsen. Projektet omhandler udnyttelse af varmeenergien i udstødningsgassen på HDMS TRITON 358 og henvender sig til personer med en grundlæggende teknisk indsigt. Der skal lyde en stor tak til teknikofficeren/maskinchefen, der har indvilget i, at have mig med og hjulpet med opgaven. Derudover skal der lyde en tak til skibets øvrige besætning i 1. kapacitet, der under hele praktikopholdet har fremstået professionelt og yderst hjælpsomme, samt Brian Thomsen fra MAN Diesel & Turbo Frederikshavn. Læsevejledning - Referencer og bilag Når der bliver henvist til billeder og tabeller, vil illustrationen blive efterfuldt af et nummer. Nummeret henviser til en figur eller en tabelliste. Hvis informationer er hentet fra nettet eller bøger, vil teksten blive efterfuldt af en fodnote som yderligere vil henvise til kildelisten eller det eksakte bilag vedlagt rapporten. Flere kapitler afsluttes med en opsummering/afrunding af emnet og de fundne resultater. Relevante beregninger er medtaget i rapporten for en bedre læsning. Der kan opstå visse forkortelser og betegneler: TKO: Teknisk officer VLO: Vedligeholdsofficer DTO: Driftofficer Maskingaster: Håndværkere med svendebrev Lukaf: Sovekammer SCSS: Ship Control Survaillance System HVM: Hovedmotor HJM: Hjælpemotor Side 6

8 1 - Introduktion til bachelorprojektet Formål med rapporten: Rapportens overordnede formål er at gøre forfatteren i stand til at bestå den afsluttende eksamen på maskinmesteruddannelsen, ved at opfylde de krav der er beskrevet i undervisningsplan 1092 i Aarhus maskinmesterskoles kvalitetssystem. Nogle af færdighederne den studerende skal opnå, lyder som følgende: - Den studerende skal lære at arbejde udviklingsorienteret med planlægning og gennemførelse af et projekt - Den studerende skal ved at drage sammenhænge mellem erfaring, praktiske færdigheder og teoretisk viden kunne identificere og analysere problemstillinger, der er centrale i forhold til profession som maskinmester. - Den studerende skal tilegne sig en indsigt i et emne, område eller problem og skal gennem projektarbejdet lære systematisk problemformulering og problembehandling samt indsamling og analyse af datamateriale, herunder relevante resultater fra forskning og udvikling Beskrivelse af projektemne Selve idéen med en optimeringsrapport kommer af de besparelser, der skal findes i forsvaret i denne tid. Besparelserne har op til flere gange været bragt op i den offentlige debat. Desuden satser forsvaret på en grønnere profil. Det synes, at der ikke altid ledes de rigtige steder, da driftsoptimeringerne ofte rammer forsvarets personel som den første besparelse. Projektemnet i denne rapport er i hvilken omfang energien i udstødningsrøggassen kan bidrage til et lavere brændstofforbrug i den oliefyrede kedel. Hjælpemotorernes samt hovedmotorenes udstødningsgas indeholder en mængde energi, som varierer afhængigt af belastningen. En optimering af denne type, vil kunne blive et skridt nærmere en grønnere profil for det danske forsvar Problemstilling Rapporten vil løbende behandle nye problemer og gradvist afgrænse sig til et optimeringsforslag på baggrund af de fundne resultater. Det konstante behov for varme til varmtvandsanlægget og hovedmotorerne opfyldes af de oliefyrede kedler. Med udgangspunkt i ovenstående driftssituation, vil rapporten beskæftige sig med følgende overordnede problemer: Side 7

9 - Hvad er skibets gennemsnitslige varmebehov? - Vil varmeenergien i hjælpemotorernes røggas alene være nok? - Hvordan udvindes energien i motorernes udstødningsgas? - Er det økonomisk rentabelt at udvinde energien i udstødningsgassen? Afgrænsning & metode Rapporten vil hovedsageligt koncentrere sig om muligheden for at udvinde energi fra udstødningsgassen til centralvarmen. Andre metoder kan nævnes, men vil ikke blive berørt. En analyse af hvilket system der afgiver den bedst mulige effekt vil undersøges, for at klarlægge muligheden for en optimering af systemet. Rapporten er baseret på imperisk dataopsamling under praktikopholdet. Under dataopsamlingen blev det konstateret, at termometrene havde usikkerheder af mindre grad. Under afsnittet om måleudstyr, er det fastmonterede og håndholdte måleudstyr beskrevet. Der vil blive beskrevet hvad de miljømæssige krav er. Men det vil ikke kunne redegøres, hvorledes implementering af et nyt kedelsystem vil have indvirkning på udledning af partikler. Ligeledes vil systemer til røggasrensning ikke blive beskrevet. Personer der er citeret i denne rapport, er anonyme. Deres identitet er forfatteren bekendt. Der vil blive brugt titler som f.eks. Teknikofficer. Alle tal der bruges i denne rapport, er aflæste i dokumentationen, på måleinstrumenter eller direkte fra fabrikantens prøveskemaer. I rapporten er der et kapitlel over det brugte måleudstyr, samt en litteraturliste over brugt litteratur og kilder. Side 8

10 2 - Grønne strategier Forsvarets skibe og fly står for størstedelen af forsvarets brændstofforbrug. Der er i den forbindelse fokus på drift og operationer i søværnet og flyvevåbnet. I forsvarsministeriets klima og energistrategi 1 beskriver forsvaret, hvordan de vil opnå flere mål for reducering af skadelige NOx-gasser. Tilbage i 2011 blev der på DIANA-klassen installeret et NOx-reduktionssystem, der reducere op til 80 %. Systemet er udviklet af Dansk Teknologi. Yderligere undersøges der for mulighederne ved nedsættelse af fossile brændstoffer uden at det vil gå ud over operative opgaveløsninger. Søværnet skal kunne løse sine opgaver på den mest effektive og sikre måde. Så når der ses på mulighederne for besparelse, skal det være med fordel for både operative, miljø og energimæssige områder. Det skal nævnes, at selvom der er fokus på at finde miljømæssige løsninger til drift af skibene, så går forsvaret ikke på kompromis med pålidelighed af disse produkter og systemopbygninger. Hvis en løsning skal installeres et sted i maskinrummet, som kan have indflydelse på driftsikkerheden. Så skal denne løsning være gennemprøvet for ikke at opleve pludselige nedbrud eller forstyrrelser i driften. Dog er det klart, at de fleste løsninger vil kræve en periode med indkøring og regulering. Oplevelsen under praktikopholdet ombord TRITON var, at der blev set mere på besparelser i form af materiel og personer frem for systemer og daglig drift. 3 - Teori om firetaksdieselmotorer Afsnittet her er en kort beskrivelse af en firetaktsmotors virkemåde og forbrændingsteori og tager udgangspunkt i en firetaktsmotor, da HDMS TRITON er udstyret med tre af disse til fremdrivning. Det blev vurderet, at energien i udstødningsgassen skal hentes fra hovedfremdrivningssystemet. Kriterierne der ligger til grund for beslutningen, beskrives senere i rapporten. En firetaktsmotor har til formål at omsætte den via brændstoffet tilførte energi, til energi på drivakslen. Fra drivakslen kan energien udnyttes ved f.eks. at montere en generator eller skrueaksel. De fire takter er: 1. Indsugning Cylinderen lades med luft (trykket er lavt). 2. Kompression Luften komprimeres, brændstof indsprøjtes og antændes (temp. og tryk stiger) 3. Forbrænding Forbrændingstrykket sætter stemplet/krumtap i arbejde. 4. Udstødning Produkterne efter forbrændingen trykkes ud af cylinderen Brændstoffets potentielle energi omsættes gennem motoren til roterende energi. Det kræver, at brændstoffet forbrænder, og for at de kan ske, må der tilsættes en bestemt mængde luft. Luftoverskuddet 2 kan være i størrelsesordenen 1-3,5 gange den teoretisk nødvendige luftmængde, som er cirka 14 kg luft pr. 1 Energistrategi, Forsvarsministeriet. [Online] 2 Forbrændingsmotor, Gyldendal. [Online] Side 9

11 kg brændstof. Luftoverskudskoefficienten benævnes lamda [λ]. Man tilsætter mere luft til forbrændingen end det er teoretisk nødvendigt for at opnå en bedre og renere forbrænding. Når der køres med luftoverskud har brændstoffet flere luftmolekyler at blande sig med, og det er derfor mere sandsynligt, at mere af brændstoffet vil antænde. Andre faktorer som korrekt indstillede brændstofventiler og pumper spiller også ind på kvaliteten af forbrændingen. Forbrændingen starter nogle få grader efter, at stemplet har passeret TDC. Den ekspansion, der sker i forbrændingskammeret, trykker på stemplet. Tryk gange areal er lig med en kraft. 3 Den kraft kommer fra energien i brændstoffet og frigives som varmeenergi der omsættes af stempel, plejlstang og krumtapaksel til mekanisk bevægelsesenergi. Der vil være mekaniske tab i form af friktion i lejer og friktion mellem stempelringe og foring. Varmen, der opstår i denne friktion, bliver primært bortledt af motorens kølevand og smøreolie. 4 - Teori om udstødningsgas Udstødningsgas udgør et restprodukt fra forbrændingsprocesser som nævnt tidligere. Det er en reaktion mellem oxygen og de grundstoffer der er i brændstoffet, der reagere med ilten under varmeudvikling. Summen af den tilførte brændstof- og luftmasse er lig med massen af udstødningsgas. BBænnnnnn + fffffænnnnnnnnnn Røgggg + vvvvv Der vil over tid lægge sig et tyndt lag sod på delene i forbrændingskammeret, men det er så lidt, at der ses bort fra massen af sod. Brændstof består foruden svovl, af en række andre stoffer, heriblandt kulstof, hydrogen og nitrogen. Når svovlholdigt brændstof afbrændes i en forbrændingsmotor, er der risiko for at der kan opstå slid forårsaget af ætsning. Dette kendes som Low Temperature Corrosion, og opstår når svovl reagerer med den ilt og vand som er til stede i forbrændingsluften. Der er særlig stor fare for reaktion ved lav last, da temperaturen i processen kan komme under dugpunktet for svovlsyre 4 på omkring I sådanne tilfælde, vil svovlsyren forsættes og sætte sig på cylinderforingen med skadelige ætsninger til følge. Sankey-diagrammet 5 figur 1 viser, hvordan energien fordeles i en dieselmotor. De ofte monterede turboladere som bruger noget af energien fra udstødningsgassen, er dog ikke skitseret. Ønsker man at vide, hvor energi der går til hver del i motoren, kan der udarbejdes en energibalance på motoren. I rapporten vil energiindholdet i udstødningsgassen på hovedmotorsystemet blive fundet ud fra målinger og observationer på og i selve udstødnings- og brændstofsystemet. Yderligere bliver der beskrevet kort om energiindholdet i hjælpemotorernes udstødningssystem. 3 Tryk, Wikipedia. [Online] 4 Svovl, Miljøministeriet. [Online] 5 Andersen, T. 2010, Noget om dieselmotorer Side 10

12 Figur 1: Sankey diagram. A: tilført via brændstod. B & C: bortledt med h.h.v. kølevand og olie. D: røggastab. E: nytteeffekt. F: strålingstab IMO emissionskrav Beskrivelse af IMO samt MARPOL IMO (International Maritime Organization) hører under FN, 6 og beskæftiger sig med det maritime område. Da skibsfarten bevæger sig på kryds og tværs af verdenshavene, og dermed mellem forskellige landes lovgivninger og krav, er der behov for et sæt overordnede regler som gælder overalt. IMO fastsætter disse regler, som bl.a. omhandler sikkerhed, miljøhensyn, politiske spørgsmål, krav til skibets design, effektivitet osv. IMO blev oprettet i 1948, dog på tidspunktet under navnet IMCO (International Govermental Maritime Consultative Organization). Navnet blev ændret til IMO i IMO trådte først virkelig i kraft i 1958 og første møde i organisationen fandt sted året efter. I de første år var IMO`s fokus rettet mod sikkerhed til søs. Dette førte til IMO s første konvention som blev SOLAS konventionen 7 (Safety of life at sea) som udkom i Den originale version af SOLAS strakte sig tilbage til Titanics forlis i Med den nye SOLAS konvention i 1960 fulgte bl.a. retningslinjer for lastelinjemærker og transport af farligt gods. Med den stadig øgede trafik på verdenshavene, begynde fokus at rette sig mod forurening som skyldtes skibstrafik. Råolietankeren Torrey Canyon havde en katastrofe i 1967 med olieudslip i den engelske kanal. Katastrofen 6 IMO, IMO.org. [Online] 7 IMO, Wikipedia. [Online] Side 11

13 ledte til oprettelsen af MARPOL 8. Navnet kommer af betegnelsen International Convension for the Prevent og Pollution from Ships. MARPOL konventionen blev således oprettet i I 1978 trådte MARPOL helt i kraft, og derfor omtales konventionen ofte MARPOL 79/78. MARPOL tager sig af retningslinjer for olieudslip og forurening i den maritime sektor som f.eks. kemikalier, skrald og luftforurening. IMO har under denne rapports skrivelse 171 medlemslande. MARPOL er suppleret med en række bilag, kaldet Annexér. Der er seks i alt, hvor den sidste Annex VI, blev offentliggjort i Annexérne lyder som følgende: Annex I vedrører oliforurening både ved uheld, og rutinemæssige operationer. Trådte i kraft 1983 og en ændring i 1992 betød blandt andet kravet om dobbeltskrog for nybyggede tankskibe. Annex II fastsætter regler for farlige væsker der transporteres i bulken. Trådte i kraft Annex III er retningslinjer der skal forhindre forurening fra indpakket skadelige stoffer. Trådte i kraft Annex IV er retningslinjer for udledning af spildevand fra skibene. Ubehandlet spildevand må kun ske ved 12 sømils grænsen. Trådte i kraft 2003 Annex V er retningslinjer for hvordan affald må bortskaffes til søs. Trådte i kraft Annex VI er et regelsæt som skal begrænse luftforurening fra skibsfartens udstødningsgasser. Trådte i kraft Grønland, IMO & MARPOL Kigger man på listen over medlemslande i IMO, ses det at Danmark har været medlem siden I IMO regimentet hører både Færøerne og Grønland under Danmark. Så begge nationer trådte ind i IMO sammen med Danmark i Danmark indgik i MARPOL med en underskrift den 27. november Det trådte først i kraft Færøerne indgik den 25. april 1985, og Grønland indgik i Grønland har valgt ikke at forpligte sig til Anne IV og VI. 12 Ansvaret for tilladt svovlindhold er fordelt således at Grønland har de første tre sømil fra kystlinjen. Udenfor grænsen på de tre sømil, er ansvaret Danmarks, og kontrollen udføres af søværnet under Arktisk kommando. 8 MARPOL, IMO.org. [Online] 9 MARPOL 73/78, Wikipedia. [Online] 10 Annex, Søfartsstyrelsen. [Online] 11 IMO, AMSA. [Online] 12 MARPOL. Naturstyrelsen. [Online] Side 12

14 5.3 - Svovlemissioner & Tier Sammenhængen mellem svovlindholdet i brændstoffet og emissionerne, er angivet i MARPOL Annex VI. Tabellen viser denne sammenhæng 13. Tabel 1: Udledningsregler Siden 1. juli 2010 har det været tilladt at udlede maksimalt 1,0 % SO x i røggassen indenfor ECA (Emission Control Area), og pr. 1. januar 2015 trådte nye regler i kraft, så der kun må udledes 0,1 % SO x. Amerikanske EPA og EU har udarbejdet hver deres regelsæt som afviger en smule fra hinanden. I EU anvender man Stage, hvor man i de amerikanske regler anvender Tier begrebet. Tier er forskellige skæringsdatoer for regelsættende. Tier I, II og III er standarter eller niveauer i MARPOL s Annex VI, som definerer krav til skibets udledning af NO x. Tier I og II gælder globalt for skibe af forskellige årgange, mens tier III gælder i emissionskontrollerede områder. 14 Tier I blev indført i , og havde derfor ikke betydning ved fødslen af HDMS TRITON. 13 SOX, IMO.org. [Online] 14 Tier, Maskinbladet. [Online] Side 13

15 6 Arbejdspladsen HDMS TRITON Figur 2: Forfatterens eget arkiv Inspektionsskibet TRITON er bygget på Svendborg værft i begyndelsen af 1990érne som nr. 2 i en serie af 4 enheder af THETIS-klassen og som nybygning nr TRITON blev søsat den 16 marts 1990 og navngivet den 28. september 1990 af daværende statsminister Poul Schlütter 15. TRITON indgik herefter i flådens tal den 2. december Skibet har fået tildelt det internationale kaldesignal QUEW og NATO-skrognummer F-358. Et orlogsskib har tidligere båret navnet TRITON, ligeledes et inspektionsskib TRITON er bygget og udrustet til tjenesten i Nordatlanten. Skroget er isforstærket og har dobbeltlag indtil to meter over vandlinjen. TRITON løser følgende opgaver i prioritetsrækkefølge 1. Suverænitetshævelse 2. Søredning og bugsering 3. Fiskeriinspektion ved Færøerne og Grønland 4. Patienttransport 5. Havmiljøovervågning 6. Øvelsesvirksomhed 15 TRITON. Norddjurs. [Online] Side 14

16 6.1 Medarbejderne ombord 16 Besætningen ombord er inddelt i divisioner, hvor arbejdsopgaverne er tildelt ud fra personers fagområde. Der er fem THETIS-klasse besætninger i søværnets 1.ekadre, og de er alle i stand til at betjene de fire THETIS-klasser, søværnet råder over. Derudover er der en vedligeholdelsesbesætning, som har tildelt vagter når skibene er oplagt i Frederikshavn. Teknisk division, ledes ved fuld bemanding af Teknikofficeren (maskinchefen). Derudover består den tekniske division af en Vedligeholdelsesofficer (1.mester) med ansvar for vedligeholdelsen og skibets vedligehold. En Driftsofficer (2.mester) med ansvar for skibets fremdrivning og maskineri. Han er også ansvarlig for drift sektionen. Derudover er der også en Elektroofficer (3.mester) med ansvar for de elektriske systemer ombord. Som nyuddannet maskinmester vil det være stillingen der startes i. Udover officererne er der en forsyningsbefalingsmand. to Automatikteknikere og 3-4 maskinfolk med svendebrev. De øvrige divisioner beskrives ikke, da praktikken og derfor rapporten koncentrerer sig om skibets teknik og maskinbesætning. Den besætning, der skal overtage, flyves ud til skibet, og flyet returnere til Danmark med den afløste besætning. Enkelte personer påmønstre skibet 3-5 dage tidligere, og har til opgave at godkende overleveringen fra besætningen der skal afløses. Efter en medarbejder spørgerunde, blev det besluttet at otte uger var den optimale udmønstringslængde. En typisk udmønstring for en besætning er dog stadig omkring 10 uger TRITONS data: 17 Længde LPP Dybgang Besætning Fremdrivning Hjælpemaskineri Propeller SRO Beholdninger Tabel 2: Data over TRITON 112,50 m 99,75 m 6,00 m 61 mand (103 køjer ombord på TRITON) 3 stk. M&W á kw 1 stk. Bowthruster 600 Kw 1 stk. Azimut thruster 800 kw 3 stk. Detroit á 460 kw CPP KeMeWa Fart 21,5 knob Lyngsø marine SCSS (Ship Control Suvaillance System) 500 m 3 F-75 Marine Diesel Olie 47,3 m 3 F-44 Helofuel 100 m m 3 Ferskvand 16 Besætningen har fortalt dette 17 TRITON, Navalhistory. [Online] Side 15

17 6.3 - Hovedfremdrivningen Skibet er opbygget med tre hovedmotorer på hver kw. Disse hovedmotorer er forbundet med skruen til et gear. Hver hovedmotoraksel er forbundet via en hydraulisk kobling, der derved kan udkoble den enkelte hovedmotor. Når skibet sejler, kan der vælges mellem variable omdrejninger på skruen eller faste omdrejninger på skruen. Når der er valgt faste omdrejninger på skruen, kører hovedmaskineriet og gearet med faste omdrejninger, og skibet kan forsynes fra akslegeneratoren der er koblet til gearet. I konstante omdrejninger er hovedmaskineriet låst til en belastningskurve ved 561 o/min af hensyn til akselgeneratorens frekvens. Dette betyder, at den maksimale ydelse for en hovedmaskine er låst til 55 % af maksimal belastning. Det betyder derfor, at der skal sejles i variable omdrejninger, hvis den fulde hovedmotor ydelse ønskes. På TRITON er fuld ydelse sat til cirka 90 % som sikkerhed. Figur 3: Brændstof index - belastningskurve Ved havnemode anvendes akselgeneratoren, 18 som forsyner bowthrusteren idet thrusteren bruger op til 600 kw. I hårdt vejr eller ved isbrydning vil akselgeneratoren ikke kunne anvendes, da frekvensen så svinger for meget. Her bruges hjælpemotorerne som forsyning. Udover skruen har skibet en azimutpropel, der kan sænkes ned under skibet. Denne kan dreje 360 grader og kan bruges både til hjælp ved særlige manøvre og som reserve, hvis der er problemer med skruen. Azimutpropellen bruger dog en del strøm. Så ligesom bowthrusteren, forsynes den fra akselgeneratoren. Figur 4: Gear til HVM & akselgenerator 18 Bilag 9 Akselgenerator ydelser Side 16

18 6.4 - Hjælpesystemer 19 Til strømproduktion er TRITON forsynet fra tre hjælpemotorer/generatorer, der hver kan yde 600 kva/460 kw. Disse forsyner skibet med strøm, når TRITON ligger i havn, eller når akselgeneratoren ikke bruges. Til nødsituationer er der en nødgenerator i forskibet på 120 kw. Til de forskellige affaldsprodukter har skibet en incinerator til afbrænding af spildolie, affald og en lastvandsseparator til at rense vand fra brøndende inden det lænses overbord. Under praktikforløbet lagde skibet ofte til kaj, hvor affaldsprodukterne kunne fjernes ved betaling. Incineratoren blev anvendt én gang til afbrænding af fortrolige papirer. Derudover er der et spildevandsbehandlingsanlæg, hvor aktive bakterier behandler spildevandet fra toiletter og afløb, før det rensede vand ledes overbord SCSS Til overvågning af skibet er der lavet en styring kaldet SCSS. Dette står for Ship Control Survaillance System, og er et system fra Søren T. Lyngsø. Fra SCSS kan størstedelen af maskineriet overvåges, samt de fleste pumper og alle hydrauliske ventiler kan betjenes på SCSS Ferskvandssystemet Generelt Ferskvandskølesystemet forsyner følgende anlæg og komponenter med kølevand: Hovedmotor skyllleluftkøler, LT (lavtemp.) Hovedmotorsmøreoliekøler, LT Hovedmotor køling, HT (højtemp.) Hovedmotor forvarmning, HT Hjælpemotor køling Beskrivelse Ferskvandskølesystemet består af følgende: 3 stk. hovedmotordrevne (mekanisk tvunget) pumper, LT flow 110 m3/h ved 2 bar 3 stk. eldrevne pumper, LT flow 110 m3/h ved 2 bar 6 stk. kølere, LT ferskvand/søvand 3 stk. kølere, SMO/LT ferskvand 3 stk. ekspansionstanke, LT 3 stk. hovedmotordrevne (mekanisk tvunget) pumper, HT flow 110 m3/h ved 2 bar 3 stk. eldrevne pumper, HT flow 110 m3/h ved 2 bar 3 stk. kølere, HT ferskvand/søvand 19 THETIS-klassen, Wikipedia. [Online] Side 17

19 3 stk. varmevekslere, HT ferskvand/søvand 3 stk. ekspansionstanke, HT 3 stk. eldrevne forvarmepumper, HT flow 7 m3/h ved 2 bar 3 stk. hjælpemotordrevne (mekanisk tvunget) pumper, ferskvand 3 stk. søkassekølere, ferskvand (bokskølere) 3 stk. ekspansionstanke, ferskvand Ferskvandskølesystemet har forbindelse med følgende øvrige systemer: Søvandskølesystemet Centralvarmesystemet Smøreoliesystemet Hovedmotor ferskvandskølesystem: Hver hovedmotor har sit eget separate LT-system En mekanisk hovedmotordrevet pumpe eller en tilsvarende eldrevet standby pumpe cirkulerer vandet igennem smøreoliekøler og hovedmotorskylleluftkølere til LT ferskvands-/søvandskølere, hvor LT kølevandet termostat-reguleres. Igennem tilhørende ekspansionstank kan systemet efterfyldes. Hver motor har endvidere sit eget separate HT-system. En mekanisk hovedmotordrevet pumpe eller en tilsvarende eldrevet standby pumpe cirkulerer vandet igennem hovedmotorens kølekappe, hvor HT kølevandet fra motoren termostatstyren enten til recirkulation eller til afkøling i varmeveksler i centralvarme systemet. Herfra termostatstyres vandet tilbage til HT kølevandspumperne eller gennem HT-køler. Igennem tilhørende ekspansionstank kan systemet efterfyldes. Fra centralvarmesystemet er det i øvrigt muligt via varmeveksler og separat pumpe at forvarme HT kølevandet til hovedmotoren. Hjælpemotor ferskvandskølesystem: Hver hjælpemotor har sit eget separate system. En tvunget hjælpemotordrevet pumpe cirkulerer kølevandet igennem hjælpemotorkøler og søkassekøler. Generatorkøler forsynes også gennem systemet. Igennem tilhørende ekspansionstank kan systemet efterfyldes. Side 18

20 Betjening til opvarmning af centralvarmesystemet HVM-F: Figur 5: HVM-F ferskvandsystem Efter start af hovedmotor F udføres følgende: - Ventil nr. D-111 og D-112 lukkes - Ventil nr. D-117 og D-129 åbnes - Ventil nr. D-127 lukkes halvt Før stop af hovedmotor F udføres betjeningen omvendt - Ventil nr. D-127 åbnes helt - Ventil nr. D-117 og D-129 lukkes - Ventil nr. D-111 og D-112 åbnes Figur 6: Fremløb HT-køler & varmeveksler samt 80 grader termostat Side 19

21 I HT-kreds holdes til- og afgangsventiler til begge HT-kølevandspumper åbne. Ventilerne omkring varmeveksler til centralvarmesystemet holdes normalt åbnet af hensyn til energitilførslen til centralvarmesystemet under HVM drift. Det er dog muligt, at afspærre varmeveksler og lade vandet cirkulere direkte til HT-køler. I så fald skal omløbsventilen åbnes for direkte cirkulation til køleren Centralvarmesystemet Generelt Centralvarmesystemet forsyner følgende øvrige anlæg og systemer med centralvarme: Apteringsopvarmning (radiatorsektioner) inkl. Defroster på bro Kaloriferer i maskinrum, lastrum, fortøjningsdæk etc. 14 stk. A/C centraler Varmtvandsbeholder Søvandsforvarmning for osmose-anlægget (ferskvand) Tankopvarmning, hvor det er skønnet nødvendigt Afisning på dæk ved hjælp af kaloriferer Beskrivelse Centralvarmesystemet består af følgende: 2 stk. varmtvandskedler af mærket DanStoker 4 stk. cirkulationspumper - flow 37 m3/h ved 3 bar 3 stk. varmevekslere, hovedmotorer 1 stk. varmeveksler for varm dæk-afisning Centralvarmesystemet har forbindelse med følgende øvrige systemer: Apteringsventilationssystemet Hydroforesystemet Højtemperatur kølevandssystemet (HVM) Normalt leverer de to oliefyrede varmtvandskedler energi til systemet, der cirkuleres ved hjælp af cirkulationspumperne (to stk. per varmtvandskedel) ind på én fælles centralvarmeledning til skibets forskellige forbrugere i de forskellige sektioner. Der findes to temperaturregulerings-sløjfer (shunt strækninger), der ved hjælp af termostatventiler styrer temperaturen i returvandet til cirkulationspumperne og kedler fra hhv. forskib og agterskib til cirka 55. Varmeenergi til systemet kan også leveres fra hovedmotorernes højtemperatur kølesystemer via varmeveksler, som beskrevet i afsnittet ferskvandssystemet. Varmtvandsbeholderen opvarmes normalt ved hjælp af vand fra centralvarmesystemet. Kan også ske elektrisk. I varmekreds til varmtvandsbeholderen er indskudt en 3-vejs termostatventil med shuntforbindelse styret Side 20

22 af temperatursensorer i beholderen for opnåelse af konstant beholdertemperatur. Søvand til osmose-anlægget kan forvarmes ved hjælp af vand fra centralvarmesystemet. Ved A/C-anlægget sker der en opvarmning af indblæsningsluften til aptering via termostatstyret radiatorer i ventilationscentralerne. Tanke der holdes opvarmet af hensyn til frostsikring og temperering af indhold er følgende: Ferskvandstanke 4H1 og 4H2 (skibslasten agterskib) Ballasttank 5GY0 Rulledæmpningstanke 4FA og 4FZ Opvarmning af ferskvandstankene er termostatstyret, mens opvarmningen af øvrige tanke foregår manuelt. Ballasttank 5GYO skal altid holdes fyldt da denne anvendes som sikkerhed til forsyning til brandpumperne F og G. Figur 7: Ballasttanke Driftsforhold Systemets kedler afgiver hver 930 kw. Kedeltemperaturen er let justerbar og ligger normalt på cirka 78. Hver hovedmotors højtemperatur fersk-kølevandssystem på cirka 80, er som nævnt forsynet med forvarmnings-/varmegenvindingsvarmeveksler Afrunding på beskrivelsen om HDMS TRITON I gennemgangen er den mest væsentlige opbygning og virke beskrevet. Skibet TRITON fylde 25 år under praktikopholdet, men skal efter ombygning af hangaren, kunne rumme en ny type helikopter, og derved sejle cirka 15 år mere. Yderligere bør det bemærkes, at skibssystemerne kun kører på MDO (Marine Diesel Oil), hvilket vil indgå i beregningerne foretaget i denne rapport. MDO har en forholdsvis lav viskositet, så derfor en god flydeevne, hvilket er nødvendigt, da skibets bundtanke ikke er udstyret med varmeelementer til opvarmning af olien. Med en vandtemperatur på omkring 0 det meste af året, er det derfor nødvendigt at sikre brændstoffet er flydende og kan transporteres rundt ombord. Side 21

23 7 - Måleinstrumenter og usikkerheder Dette kapitel omhandler de måleinstrumenter der er blevet aflæst under forsøgene og runderinger af skibets systemer. Der vil blive nævnt, hvilke usikkerheder de forskellige måleinstrumenter har, og i den forbindelse henvist til de vedlagte bilag Vand temperaturmålere Til måling af temperaturer i centralvarmevandet og på højtemperatursiden over hovedmotorsystemet, er der blevet anvendt termometre med termoelement til sammenligning med et infrarødt termometer. Disse termometre sidder i flangen på varmevekslerne frem og returside, samt på kedlernes fremløb. Termometrene sidder fastmonteret til rutinekontrol. Ifølge datablad over TEMPRESS termometrene ligger usikkerheden på +/- 1 % 20 af den fulde skala visning. I dette tilfælde 100 for samtlige termometre. Vandtemperaturen på højtemperatursiden er ligeledes aflæst på de fastmonterede termometre. Temperaturerne er derudover blevet sammenlignet med analogt termometer til SCSS overvågning på kedlerne af typen Danfoss KPS (drift termostat) ±3., og kamstrup Pt100 føler (vandtemperaturmåler). 7.2 Røggastemperaturer Til måling af røggassen efter cylindere og turboladerne, er de fastmonterede MAN B&W termometre 22 blevet anvendt. MAN B&W skriver i deres dokumentationer over hovedmotoren, at der ved måling med termoføler ved cylinderafgang og efter turboladerne bør der tillægges ca. 40. Dette skyldes en høj hastighed på den varme røggas der passere, og en langsommere hastighed på den lidt køligere røggas Trykmanometer Til vandtryk aflæsning over kedlerne blev Kamstrup manometer anvendt. 24 Her bliver det direkte tryk vist i bar overtryk. Dette tryk stemte overens med det analoge signal til SCSS. Denne analoge tryktransmitter blev der ikke fundet data for. Ved overkogning og svigtende tryk, er det oliefyrede kedelsystem udstyret med Danfoss RT 116 tryksvigtssikringer Infrarødt termometer Ved målinger med det anvendte HIOKI 3443, 26 blev den korrekte emissivitet (absorptionsevnen) ikke indført i instrumentet. Dette kan have haft en yderligere usikkerhed end på ±1, som instrumentet er opgivet til. 20 Bilag 16 - Vandtemperaturmålere 21 Bilag 16 Vandtemperaturmålere 22 Bilag 3 Man B&W hovedmotor data 23 Knak, C Skibsmotorlære 24 Bilag 17 - Trykmanometer 25 Bilag 17 - Trykmanometer 26 Bilag 13 - Infrarødt termometer HIOKI 3443 Side 22

24 Måleinstrumentet var sidst kalibreret d og burde derfor have haft den næste kalibrering d Varmebehov i skibet Dette afsnit omhandler det varmebehov skibet HDMS TRITON har, som går ud fra de målinger der blev foretaget i praktikforløbet. Behovet vil blive eftervist med beregninger, hvorefter en opsummering på de værdier fundet er beskrevet sidst i afsnittet. 8.1 Metode Ud af de to DanStoker kedler, er altid en i drift uanset om det er ved havneophold eller til søs. For at fastgøre, hvor stort skibets gennemsnitslige varmebehov er under sejllads og havneophold, har det været nødvendigt at fastsætte følgende. 1. Hvor mange kg centralvarmevand cirkulerer gennem kedlen pr. sekund? 2. Hvad er vandets specifikke varmekapacitet? 3. Hvor mange grader celsius opvarmes centralvarmevandet? Flow De fire cirkulationspumper er, ifølge oplysningerne fra Desmi 27, i stand til at levere et flow på 37 m 3 /h ved et tryk på 3 bar. Da der ikke var en reguleringsenhed til flowet igennem kedlen, samt udstyr til at måle det øjeblikkelige flow. Blev værdien taget ud fra en test, udført af Svendborg værft 28 på Alfa Laval pladevarmevekslerne. Flowet blev målt til 35 m 3 /h. Aflæsning af trykket på centralvarmevandet sker umiddelbart efter kedlen, og er med i den daglige rundering med kontrol via SCSS. Trykket er afhængigt af, hvor mange ventiler, der er åbnet/lukket i systemet, og alt efter om der køres med en eller to cirkulationspumper på én kedel, ligger vandtrykket gennemsnit på ca. 2,7 bar. Under drift med to cirkulationspumper stiger flowet til cirka 63,4 m3/h 29. Dokumentationen på denne værdi er fundet ved forsøg foretaget af en ukendt kilde. Yderligere er der erfaringsmæssigt 30 fundet frem til, at drift med to cirkulationspumper får trykket til at stige til alarmgrænsen. Selv ved et højt forbrug. Figur 8: Cirkulationspumper centralvarme 27 Bilag 18 Cirkulationspumpe centralvand 28 Bilag 8 Pladevarmeveksler centralvarme test 29 Brugermanual for THETIS-klassen - mapper 30 Besætningen har fortalt dette Side 23

25 Masseflowet kan nu bestemmes når volumeflowet og densiteten 31 kendes: m vvvv = V vvvv ρ vvvv = ,8 = 9,45 kk s Varmekapacitet centralvarmevand Den specifikke varmekapacitet kan bestemmes ved, at måle temperaturstigningen, når en bestemt mængde af stoffet tilføres en lille mængde varmeenergi. Den specifikke varmekapacitet C p er lig med den tilførte mængde varmeenergi Q divideret med temperaturstigningen ΔΔ og divideret med massen m af selve stoffet. Altså betegner den specifikke varmekapacitet den nødvendige mængde energi for at opvarme 1 kg 1 grad. C p = Q ΔΔ m J kk Til et sådan forsøg kræves der en effektmåler, dyppekoger, termometer, vægt, stopur og centralvarmevandet. Et sådan forsøg blev ikke foretaget, og beregningerne forsættes derfor med en tabelværdi 32 for den specifikke varmekapacitet. Værdien for den specifikke varmekapacitet ved 80 og 1 bar aflæses til 4,196 J. Det betyder der vil være en mindre afvigelse, idet trykket i kedlen ligger højere. Det antages kk ud fra tabelværdien, at afvigelsen er minimal og ikke bør tages højde for. Kedlerne er placeret i forreste maskinrum med cirka 0,5 meter afstand imellem hinanden. Figur 9: Kedel placering 31 Bilag 10 - Termodynamik 32 Bilag 10 - Termodynamik Side 24

26 Temperatur centralvarmevandet Temperaturen på vandet er målt med et infrarødt termometer 33 udenpå til- og afgangsrør. De fastmonterede tilgængelige termometre i rørene, er kun monteret på afgangssiden fra kedlen (fremløb). Yderligere er der en kamstrup Pt100 føler til måling af temperaturen ved fremløb, hvor signalet omdannes til en temperatur indikation via SCSS. Oplysninger vedr. Kamstrup følerens alder og usikkerheder vides ikke. Efter en web undersøgelse blev en usikkerhed på 0,1 oplyst på nyere følere. Den valgte temperaturmåler, blev det infrarøde termometer med sammenligning fra de fastmonterede termometer. De to temperaturmålinger stemte bedre overens. De målte temperaturer på rørene afviger fra den egentlige temperatur på grund af transmissionstabet gennem røret. Men da det er temperaturdifferensen der indgår i beregningerne, vil det ikke have større betydning, eftersom differensen burde være den samme. Samtidig er der tale om stålrør, som er en god varmeleder, 34 og det antages derfor at transmissionstabet er relativt lavt. Tabel 3 viser gennemsnitsværdierne fra forskellige temperaturmålinger. Område Dato/tidspunkt Temperatur vand [ C] Retur Fremløb Narsarsuaq ,1 77,1 Off Narsarsuaq ,5 77 Narsaq ,8 77,5 Off Narsaq ,4 Nuuk ,9 78,6 Gennemsnit 66,26 77,52 Tabel 3: Gennemsnitsværdi centralvarmevand frem/retur kedler Middeltemperaturen kan bestemmes ud fra følgende: T mmmmmm = gggggggggg ffffføb + gggggggggg rrrrr 2 = 77,5 + 66,26 2 Temperaturstigningen der anvendes til videre beregning bestemmes: ΔΔ vvvv = T ffffføb T rrrrr = 77,5 66,26 = 11,24[ ] = 71,88[ ] Kedlens afgivne effekt kan nu bestemmes: Q CCCCCCCCCCCC = m vvvv C p ΔΔ vvvv = 9,45 4,196 11,24 = 445,7[kk] 33 Afsnit Måleinstrumenter infrarødt termometer 34 Varmeledningsevne, Wikipedia. [Online] Side 25

27 Man bør ved disse beregnede konditioner medregne et forbrug på 190 kw i systemets agterskibssektion for søvandsforvarmning til osmose-anlægget, når begge osmose-enheder er i drift. Osmose anlægget er kun i drift under sejllads. Ved havneanløb er vandet ringere, samt muligheden for ferskvand fra kajen er mulig. Q fffffff = Q CCCCCCCCCCCC + Q OOOOOO = 445, = 635,7[kk] Afrunding beregninger på varmebehov Den beregnede effekt kedlen tilfører centralvarmevandet er lav, eller måske det man kan kalde en normal kondition. Konklusionen er draget ud fra den drift kedlen er sat til. Kedlen er indstillet til, at køre i Trin 2, hvilket er det højeste trin. Ved en kort overvågning blev det også bemærket brænderen var tændt forholdsvis ofte. Cirka 7-12 timer i løbet af 24 timer. Ydermere har tidligere besætning beregnet en normal kondition til 755 kw inkl. 190 kw til osmose-anlægget. 35 Temperaturene blev målt på dage, hvor ingen af hovedmotorerne var i brug, og på dage hvor de var. Det vil sige, at den tilførte effekt hovedmotorerne aflevere via varmeveksler er meget lav. Den afsatte effekt til forbrugerne er altså lille uanset. Med kedlernes reelle virkningsgrader kunne beregningerne være mere nøjagtige. Forbrugsmålere for systemet vil derfor have været ideel. Det må antages, at skibets omgivelsestemperatur i måleperioden er lavere end om sommeren. Det betyder at der vil være mindre varmebehov om sommeren. Eftersom kedlen er opgivet til at kunne afgive 930 kw, kan det tænkes effekten derfor var højere. Det skyldes sandsynligvis forkerte temperaturmålinger på returledningen til kedlen. Nogle målinger blev foretaget tæt på regulerings-cirkulationen mellem fremløb og retur. Tvivlen på beregningerne gav anledning til nye, og vil derfor eftervises i det følgende afsnit Brændstofforbrug til varme + Ny beregning til varmebehov Brænderne i centralvarmesystemet kører på MDO, men har mulighed for at skifte om til spildolie. Spilolien bliver aldrig anvendt til fyring, så derfor vil der kun blive taget udgangspunkt i MDO. Der oplyses via leverandøren Polaroil, N1 og Statoil 36 følgende data. MDO F-75 Massefylden ρ MMM = 0,82 0,86kk/m3 Brændværdi h MMM 42600kk/kk Tabel 4: Specifikationer MDO Brænderen er udstyret med to dyser. På kontrolpanelet og i dokumentationen fremgår det at der kan køres på høj og lav brænderindstilling. Det vil sige at kun én dyse er i brug ved lav indstilling, mens begge 35 Brugermanual for THETIS-klassen - mapper 36 Bilag 1 MDO specifikationer Side 26

28 anvendes i høj. Ved høj indstilling starter brænderen op i lav indstilling, hvorefter den går over i høj. Det samme gør sig gældende når setpunktet nærmes. Brænderen vil her gå over i lav indstilling, hvorefter den slukkes. Hvilket trin der køres på er dels sæsonpræget (Trin 1 = sommer, Trin 2 = vinter), og dels et spørgsmål om forbrug ombord. Selvom udetemperaturen f.eks. er høj, kan der stadig være et stort forbrug af varmt vand inde i skibet, især hvis der er ekstra folk ombord (varmtvandsbeholder bruger CV til opvarmning). Der holdes normalt øje med drift timerne på kedlerne. Hvis der køres på Trin 1 og brænderen kører ofte, skiftes der til Trin 2 osv. Der er ikke en brændstofmåler installeret på centralvarmesystemet, men derimod en målemetode for alle systemer samlet. Måden det samlede forbrug måles på, er ved hjælp af et lod. 37 Loddet er hægtet fast til et målebånd, som viser centimeter/tommer. Målingen omregnes til m3 brændstof ud fra volumen på den pågældende tank. Svendborg værft vedlagde et omregningsskema for samtlige tanke der gør omregningen hurtigere, men mindre præcis. Hver dag cirka kl. 08:00 bliver samtlige brændstoftanke kontrolleret for indholdet af F-75 gasolie, og beholdningen indføres i AUM-data (Automatisk maskinjournal). De mange beregninger der skal anvendes for at finde forbruget på hvert enkelt system, vil være besværlig og have en vis usikkerhed. Det antages derfor, at de oplyste data for Weishaupt 38 brænderen bør være mere præcise. Brændertype Weishaupt MS7Z Trin 1 38 kg/h Trin 2 73 kg/h Tabel 5: Brænder forbrug Et eftersyn foretaget af Varme- og installationsteknik 39 i 1993, altså fire år efter konstruktionen, viser et højere forbrug. Eftersynet blev foretaget på begge kedler, hvor kedel F4 have det højeste forbrug. Kedel F4 - Weishaupt MS7Z Trin 1 55 kg/h Trin 2 79 kg/h Tabel 6: Brænder forbrug Når brænderen kører en time på trin 2, og med udgangspunkt i værdierne fra eftersynet, tilfører denne mængde energi som følgende: Q ttttørr kkkkk tttt 2 = m dddddddddd 3600 h MMM = = 934,8kkh 37 Bilag 2 Brændstofforbrug samt tanke 38 Bilag 15 Oliefyrede kedler 39 Bilag 15 Oliefyrede kedler Side 27

29 I databladet for DanStoker 40 kedlen oplyses det at kedlen mindst har en virkningsgrad på 91 %. En undersøgelse for, hvad virkningsgraden er, blev ikke foretaget under forløbet. Manglende måleudstyr på forbruget fra kedlerne, og flere usikkerheder ved udelukkelsesmetoden fra det samlede forbrug ligger til grunde for beslutningen. 40 Bilag 15 Oliefyrede kedler Side 28

30 Med den oplyste virkningsgrad leveres der følgende effekt til centralvarmeanlægget i drift: Q cccccccccccc = Q ttttørr kkkkk tttt 2 η kkkkk = 934,8 0,91 = 850,7kk Kedlerne bliver skiftet imellem ugeligt. Et gennemsnit over 7 dage på kedel F4 er 9,8 timer 41. Ud fra dette gennemsnit, kan et gennemsnitsforbrug i Trin 2 beregnes til: FFFFFFF pp.døgg = 9,8 79 = 774,2 kk døgg Til en kwh varme skal der bruges som følgende: BBænnnnnnnnnnnnn pp KKh vvvvv = Figur 10: Brændertimer pr. 24 timer 3600 η 3600 kkkkk 0,91 kk = = 0,093 h MMM kkh Her er der ikke blevet taget højde for den tilførte elektriske effekt til forvarmeren og brændermotoren Bilag 12 Brændertimer 42 Bilag 15 Oliefyrede kedler Side 29

31 9 - Udnyttelse af udstødningsgassen på hjælpemotorer Opbygning De tre Detroit 2-takts hjælpemotorer på hver 460 kw 43 ved max belastning er placeret på skibets dæk 3. De to hjælpemotorer med forkortelsen HJM-G1 og HJM-G2 er placeret i skibets maskinrum G. Det agterste maskinrum. Begge hjælpemotorer er placeret på hver sit platou. Den sidste hjælpemotor HJM-F er placeret i maskinrum F. Det forreste maskinrum. Alle tre hjælpemotorer har deres eget udstødningssystem. Med udgangspunkt for udstødningssystemet ved HJM-F, er der blevet fundet frem til følgende Længden fra afgang på turboerne og til skorsten er cirka 21 meter - Indvendig diameter mm Ved en belastning på kw dato: 17/ kl:16:15 - Gennemsnitstemperaturer efter turboer Temperatur i casing 186,1 - Gennemsnitstemperaturer ved skorsten 138,1 Virkningsgraden og temperaturen afhænger af belastningen, som logges af SCSS 200 timer tilbage. På en ganske normal uge var gennemsnitsbelastningen på 265kW Afrunding hjælpemotorer Måling af udstødningsgassens temperatur er foretaget umiddelbart efter turboladerne og ved afgangen på skorstenen for at finde ud af, hvor meget temperaturen falder i udstødningsrøret. Med en temperatur på 200 i gennemsnit efter henholdsvis de to turboer på HJM-F. Samt en gennemsnitstemperatur på 138,1 målt ved skorstenens afgang. Vurderes udstødningstemperaturen på hjælpemotorerne til at være for lav. Der henvises her til afsnittet Teori om udstødningsgas. Efter en forholdsvis tidlig konklusion på at droppe mulighederne på hjælpemotorsystemet, gik undersøgelserne videre til hovedmotorsystemet som vil blive beskrevet i det følgende afsnit. 43 Brugermanual for THETIS-klassen - mapper 44 Bilag 5 Hjælpemotor udstødningssystem Side 30

32 10 - MAN B&W Alpha 12V28/32A Anlægget består af 3 turboladede mellemkølet 4 taks dieselmotorer af typen 12V28/32A-D. Motorens hoveddimensioner er følgende: Cylinderantal.. 12 Cylinderdiameter. 280 mm Slaglængde 320 mm Vinkel (V28/32A).. 45 Ydelse ved drift på gasolie/marinediesel er kw per motor ved 750 O/min. Placeringen af de tre hovedmotorer er som placeringen af hjælpemotorerne. HVM-F er anbragt i maskinrum F, og henholdsvis HVM-G1 og HVM-G2 er anbragt i maskinrum G. Ved hver hovedmotor er en varmeveksler placeret nær HT-kølerne Udstødningssystem hovedmotorer Hver hovedmotor har sit eget separate udstødningssystem. 45 Hver hovedmotor er placeret på dæk 3. I maskinrum F er udstødningssystemet udført, så det stiger til en lodret vinkel cirka 2 meter efter HVM-F. Herfra føres udstødningsrøret op igennem skibets casing sammen med udstødningsrørene fra incineratoren og de to oliefyrede kedler. HVM-G1 og HVM-G2 har et lignende system, hvor rørene stiger op igennem casingen i maskinrum G sammen udstødningsrørene fra HJM-G1 og HJM-G2. Casingen er adskilt mellem maskinrum F og maskinrum G. Hovedmotorernes udstødningsrør har en udvendig diameter på 400 mm efter hver turbolader. Derefter stiger diameteren til 457 mm umiddelbart inden samlingen for de turboladers udstødningsrør, 46 hvor diameteren yderligere stiger til 712 mm. Udstødningsrørene er isoleret med cirka mm glasuld og en tynd galvaniseret blikplade for at mindske varmeafgivelsen gennem udstødningssystemet. I casingen/skorstenen sidder også en lyddæmper på hvert rør. Længden på udstødningsrøret til HVM-F er cirka 14 meter, hvor udstødningsrørene er cirka 16,8 til HVM-G1 og HVM-G2. 47 Længden er målt fra turboen placeret længst væk, og ikke fra samlingen hvor turbo A og turbo B mødes på hvert hovedmotorsystem. Dimensionerne på rørene inden lyddæmperen i casingen, kan ses på i bilag 7. Måling af udstødningstemperaturen blev, som ved hjælpemotorsystemet, foretaget efter hhv. de to turboer, og ved skorstensafgangene. Målingerne blev kun foretaget på HVM-G1 og HVM-F. Til aflæsning af temperaturen efter cylinder og turbolader, var der MAN B&W temperaturmålere tilgængelig på systemerne. Yderligere var der 45 Bilag 7 Hovedmotor udstødningssystem 46 Bilag 7 Hovedmotor udstødningssystem 47 Bilag 7 Hovedmotor udstødningssystem Figur 11: Cylindertemperaturmåling Side 31