Offline rensning af smøreolien

Transkript

1 Offline rensning af smøreolien Et projekt om offline rensning af hovedmotorens smøreolie Skribent: Kenneth Dahl Vejleder: Lene Rosenlund Fredericia Maskinmesterskole Bachelor Projekt Fredericia Maskinmesterskole 21. September 2018

2 Titelblad Titel Offline rensning af smøreolien Et projekt om offline rensning af hovedmotorens smøreolie Forfatter Kenneth Dahl Vejleder: Lene Rosenlund, Lektor (FMS) Dokumentoplysninger Antal normalsider af 2400 anslag: 24,05 Antal anslag inkl. mellemrum: Antal bilag: 47 Opgaveoplysninger Uddannelsesinstitution: Fredericia Maskinmesterskole Afleverings dato: 21. September 2018 Opgavetype: Efterår 2018 Forside illustration M/tr Akamalik royalgreenland.com Kenneth Dahl Kenneth Dahl 1

3 Abstract This bachelor project is written by student Kenneth Dahl as the final part of the education as Bachelor of Technology Management and Marine Engineering. The project is about offline lubricating oil cleaning on the main engine onboard the Greenlandic prawn trawler Akamalik. The technical division in Royal Greenland wants to lower or remove the costs of oil filtration on the on-board centrifuges on all their factorships in the fleet. The purpose of the project is to examine the overall costs of the excising off-line oil cleaning system, examine the possibilities of improving the existing plant onboard or replacing the centrifuge with a fine filtration system. A replacement will result in savings and still provide the same benefits as a centrifuge. This will be implemented in the shipping fleet and future new buildings will have this as part of their cleaning of lubricating oil. Power consumers, oil consumers and machinery that are involved in cleaning the lubricating oil are reviewed and analyzed. A solution with a new fine filtration system will not only improve the annual costs but also facilitate work on periodic maintenance. Problems with maintaining the oil heated will occur when the main engine is stopped over a period of time. Royal Greenland have a strong focus on sustainability and have significant results in reducing water and energy consumption, as within sustainable fishery. Kenneth Dahl 2

4 Forord Dette bachelorprojekt er lavet af maskinmesterstuderende Kenneth Dahl fra Fredericia Maskinmesterskole, i forbindelse med den selvvalgte og afsluttende Bacheloropgave på 6. semester. Projektet følger retningslinjerne i kompendiet: Projektvejledning 2016 Projektet skal forsvares ved en mundtlig eksamination. et er lavet i perioden medio Marts til medio September Det er et krav fra skolen side af at man opfylder en praktikperiode, på minimum 8 uger ombord på et skib, før man påbegynder sit bachelorprojekt. Ombord deltager man i den daglige drift og hvor det overordnede krav er, at man arbejder med maskinmesterrelaterede arbejde. (Information om professionspraktikophold). Projekt er valgt fordi man fra den tekniske afdeling ønsker, at finde en billigere løsning af offline filtrering. Dette skal danne grundlag for evt. udskiftning af eksisterende smøreolieseparatorer ombord på rederiets nuværende skibe. Den er ønsket at denne løsning implementeres i fremtidige nybygninger. Jeg vil gerne benytte dette forord til at sige tak til de involverede personer som har rådgivet og hjulpet med bachelorprojektet. Gustav Hans Frederiksen - Area Sales Manager, C.C.Jensen Isak Lynge Petersen - Maskinchef, Royal Greenland Lene Rosenlund - Bachelorvejleder og Lektor, Fredericia Maskinmesterskole Morten Kjær - Department manager, Wärtsilä Rene Dalsgaard - Marine Sales Engineer, Alfa Laval Rune Pedersen - Sales Manager, GreenOil Kenneth Dahl 3

5 Indholdsfortegnelse Abstract... 0 Forord... 3 Indledning... 6 Projektoplæg... 6 Læsevejledning... 7 Problemstilling... 8 Problemformulering... 8 Hypotese... 8 Afgrænsning... 9 Metode Metodekritik Smøreoliesystemet Smøreoliesystemet ombord på Akamalik Opbygning In-line filtrering Opbygning Offline filtrering Separatorens årlige driftsomkostninger Beregning af prisen på 1kWh Strømforbrugerne ombord Brandolieforbrug år Excel-ark til beregning af prisen på 1 kwh Delkonklusion Beregning af separatorens årlige omkostninger Slam produceret af separatoren Skibets spildolie samt bortskaffelse af denne Reservedele og mandetimer Separatorens strømforbrug Separatorens smøreolietab/forbrug Opsummering Delkonklusion Optimering af smøreolieseparatoren Heat Recovery Varmeveksler TYPE TL3-BFG Beregning med en elektrisk forvarmer Kenneth Dahl 4

6 Delkonklusion Finfiltrering Finfiltreringsanlæg C.C.Jensen - HDU 427/ Greenoil - WP1-P Finfiltreringsanlæggenes årlige driftsomkostning Business-case Tilbagebetalingstid for CJC anlægget: Tilbagebetalingstid for GreenOil anlægget: Delkonklusion Hvordan holdes smøreolien varm efter en udskiftning CJC GreenOil anlæg m. elektrisk termostatstyret forvarmer Beregning af ny tilbagebetalingstid på GreenOil Delkonklusion Producenternes filtreringsegenskaber CJC GreenOil ISO-4406 og NAS 1638 standarder Delopgave Smøreolieanalyse af en smøreolieprøve Delkonklusion Målemetoder samt reliabiliteten og validiteten af målingerne Konklusion Perspektivering Litteraturliste Kildekritik Bilag Projektskabelon... Fejl! Der er ikke defineret et bogmærke. Kenneth Dahl 5

7 Indledning Projektoplæg Oplægget til projektet blev givet gennem kontakt med Royal Greenlands maskintekniske afdeling. Her var det ønsket at undersøge mulighederne for at nedbringe de høje omkostninger af rensning af hovedmotorens smøreolie, ombord på rederiets fabrikstrawlere. Undersøgelserne foregik ombord på M/Tr Akamalik 1. For at danne et overblik, blev der foretaget observationer og taget notater af den ombordværende separator og dets tilhørende system. Det kunne hurtigt konstateres at den allerede opvarmede olie fra separatoren, ikke bliver udnyttet optimalt. Separatorens processer blev analyseret under drift og det kunne konstateres at ved længere stop af hovedmotoren, kan der opstå problemer med at opretholde smøreolietemperaturen. Der er foretaget undersøgelser og lavet løsninger på at opretholde olien opvarmet efter en udskiftning af separatoren, med et finfiltreringsanlæg. For at beregne separatorens totale driftsomkostninger var det bl.a. nødvendigt at udregne en estimeret kwh-pris. Der vil i projektet blive anvendt teorier inden for det fagtekniske område for at løse den givende problemstilling. Der foretages en teknisk analyse af det eksisterende anlæg og de 2 nye anlæg og hvor der gøres brug af viden og erfaringer fra fagene: Termiske Maskiner, varmelære til at løse forvarmeren og vekslerens effekter. I analyseafsnittet anvendes teorier inden for Termiske Maskiner, Elektroteknik, Økonomi og Proces & Automation til at beregne de samlede omkostninger for både det eksisterende separator, men også for de 2 finfiltreringsanlæg. 1 litteraturliste punkt 19. Kenneth Dahl 6

8 Læsevejledning Hvert afsnit starter med en lille indledning hvor afsnittets formål og metodevalg beskrives kort og efterfølges af en mere konkret afgrænsning af beregninger, regnemetoder, empiri m.m. Kilder- og bilagshenvisninger bliver indsat som fodnoter og hvor tallet henvises nederst i sidefoden. Eksempel på kildehenvisning 2 Bilag er nummereret efter hvornår de først fremtræder i projektrapporten. Billeder og figurer vil fremstå som uddrag fra kilder nævnt i teksten. Beregninger som findes relevant til forståelse af skema eller til selve teksten, medtages i projektrapporten. Ellers henvises disse til bilag. Relevante udregninger og facit af beregninger vil blive markeret med GULT. Forkortelser vil fremstå i parentes bag den fulde betegnelse når det fremstår første gang i teksten. Bøger, manualer, hjemmesider og personer angives i afsnittet Litteraturliste og vil i hovedteksten blive anført til denne liste, som en fodnote. Eksempel Kenneth Dahl 7

9 Problemstilling Royal Greenland ønsker at der ombord på rederiets trawlere findes en billigere løsning på offline rensning af hovedmotorens smøreolie. Som følge af øget omkostninger (OMK) på smøreolieseparatoren, heriblandt et allerede højt strømforbrug på elektriske forvarmere, højere reservedelepriser og mandetimer, ønskes disse nedbragt eller helt fjernet. Problemformulering Der ønskes fra Royal Greenlands tekniske afdeling at finde en billigere løsning på offline rensning af hovedmotorens smøreolie. Problemformuleringen deles op i følgende underspørgsmål (Udvidet problemformulering): 1. Hvilken påvirkning har en optimering- eller forbedring af smøreolierensningen på driftsudgifterne, ved brug af det eksisterede anlæg? 2. Ved at udskifte det eksisterende anlæg, med fin-filtrering, hvor meget vil omkostningerne blive nedbragt og hvordan holdes smøreolien opvarmet herefter? Hypotese Der er opstillet 2 hypoteser: 1. Det forventes, at en optimering af smøreolierensningen vil have en mindre effekt på separatorens samlede omkostninger. 2. Det forventes, at ved en udskiftning af separatoren, med et finfiltreringsanlæg, vil driftsomkostningerne blive nedbragt med over 50% men at der vil opstå et problem med at holde smøreolien opvarmet ved de omkring 65 C, når hovedmotoren ikke er i drift. Ved enten at beholde den eksisterende forvarmer eller eftermontere en elektrisk forvarmer, vil man kunne løse problemet med at holde olien opvarmet. Kenneth Dahl 8

10 Afgrænsning Der tages udgangspunkt i de angivende flow, temperatur, priser etc. fra manualer, datablade og s hvis andet ikke er nævnt. Der er valgt at se bort fra lovgivningen vedr. ændringer ombord på skibet i rapporten, men skal følge gældende BEK nr af 14/12/2010 Meddelelse E 3 kap. IV. MASKINERI, ELEKTRISKE INSTALLATIONER OG PERIODISK UBEMANDEDE MASKINRUM Der beregnes en kwh-pris ud fra hovedmotorens aktuelle brændstoforbrug og der ses bort fra de driftsomkostninger og udgifter der høre med til produktion af denne, dvs. reservedele, smøreolie m.m. Der er valgt at se bort fra de høje startstrømme der kan forekomme ved start og stop af strømforbrugerne ombord da dette kan påvirke aflæsningerne af den aktuelle belastning. I beregningerne af separator- og fødepumpemotorenes strømforbrug er der anvendt den nominelle ydelse (P2), oplyst fra motorenes mærkeskilte og de anses som fuldt belastet. I beregningerne blive der anvendt et forhold mellem den optagende effekt (P1) og den afgivende effekt (P2) på 0,8, over elmotorerne. => η = 0,8 Der er i beregningerne over veksleren og den elektriske forvarmer ikke medregnet et varmetab, dvs. Qolie = Ptilført. og virkningsgraden = 1,0 Den elektriske forvarmer anses som en ren ohmsk modstand dvs. cosφ = 1,0 Ved beregningerne af: Produceret slam(0.3l) og tab af sm.o (0.15l) i afsnittet Separatorens driftsomkostninger er de overnævnte mængder fra en forespørgsel hos separator producenten, da det ikke var muligt at måle dette ombord. Dvs. der medregnes ikke vandmængder for hvert skud. Tilbagebetalingstiden er udregnet uden rentekorrektion da metoden er hyppigt anvendt. 3 Litteraturliste punkt 15. Kenneth Dahl 9

11 Metode Der er i projektet gjort brug af skibets egne tegninger, manualer samt dokumentation som er indhentet gennem mailkorrespondancer. Maskinbesætningen ombord blev introduceret i problemstillingen og har gennem hele praktikforløbet været behjælpelige med oplysninger og den tilegnet viden omkring smøreolierensning af hovedmotoren. Der vil igennem hele projektet blive redegjort for systemerne omkring smøreolierensningen. Alfa Laval, der er separator producenten, blev kontaktet og præsenteret for problemstillingen og her blev der indhentet dokumentation på en varmeveksler, som en evt. løsning på en optimering. Der er blevet indhentet dokumentation på to smøreolierensningsanlæg fra C.C.Jensen (CJC) og GreenOil og producenterne blev samtidigt præsenteret for problemstillingen. For at klarlægge separatorens driftsomkostninger blev der foretaget analyser af denne under drift og under et service. Der blev efterfølgende lavet et Excel-ark som vha. aflæsninger, kunne beregne priser og forbrug, til videre beregninger. Der vil sidst i projektet blive redegjort for løsninger, på at holde smøreolien opvarmet under længere stop af hovedmotoren. Der vil i et afsnit være en beskrivelse af de anvendte målemetoder samt reliabiliteten og validiteten af målingerne. Kenneth Dahl 10

12 Metodekritik Priserne på Marine Gas Oil (MGO) er uddrag fra en mailkorrespondance hvor priserne på forhånd er forhandlet på plads med de forskellige aktører på marked. Ligeledes med smøreolien (sm.o.) Dette er fra år 2017 Under afsnittet Beregning af 1 kwh-pris er beregningsmetoden valgt for at dokumenter hvorfor el-produktionen er svingende, under produktion af rejer. I travle perioder og ved årstider, kan der forekomme andre belastninger hvor fabrikken er i fuld drift og hvor der f.eks. hives under bearbejdning af rejerne. Omvendt kan der i mindre travle dage, forekomme perioder hvor produktion i fabrikken er lavere. Aflæsninger og i beregninger er foretaget mellem d. 22/3 og 12/5 i 2018 dvs. tidligt forår hvor der delvist- eller helt isfyldt farvande. Under sejlads i isfyldte farvande stiger brændolieforbruget. Aflæsning samt notering af det aktuelle forbrug i Skema , i Excel-arket, burde have været flere, for at give et mere nøjagtigt gennemsnit. Der er i Excel-arket kun aflæst og noteret 2 stk. kw-aflæsninger i hver drift senarie. Kenneth Dahl 11

13 Smøreoliesystemet Smøreoliesystemet ombord på Akamalik Kapitlet vil omhandle hovedmotorens 4 smøreolie og smøreoliesystem som kort vil blive beskrevet, ligeledes separatorens opbygning og virkemåde. Krav der som minimum er stillet af motorfabrikanten Wärtsilä ved en offline rensning, beskrives i kapitlet Smøreolieseparatoren og er vedlagt som bilag. De anvendte figurer i afsnittet er udsnit fra hovedmotorens smøreoliesystem, fra en teknisk tegning ombord samt separatorens manual. Hvilke krav stilles der til olien En smøreolies opgave er bl.a. at nedbringe friktionen mellem bevægelige dele og samtidig køle og bortlede varme 5. Dens primære opgave er at beskytte de maskinkomponenter der er i bevægelse og samtidigt sikre en driftssikker funktion. Følgeomkostningerne ved et nedbrud kan være omfattende og er oftest dyre set med et økonomisk perspektiv. Det sekundære formål er at opnå lavere driftsomkostninger dvs. at rense olien optimalt, så levetiden på olien selv, forlænges og systemkomponenterne deraf. Delo 1000 Marine 30 smøreolien Den anvendte smøreolie ombord er produceret til højtydende medium-og high-speed trunkmotorer, der anvender brændstof med et maxindhold af 1.5 % svovl 6. Olien er godkendt af mange større motorproducenter. 4 Litteraturliste punkt 8. 5 Litteraturliste: punkt 3. 6 Litteraturliste punkt 17. Kenneth Dahl 12

14 Opbygning In-line filtrering. I dette afsnit beskrives smøreoliens vej- og de forskellige komponenter, gennem hovedmotorens systemet. Denne del af smøreolierensningen betegnes som in-line filtrering. Komponenterne er nummereret og i parentes og blive henført til Fig. 1&2. Fig. 1 er eget billede. Fig. 2 er et udsnit fra hovedmotorens manual. Hovedmotorens smøreoliesystem, består af en systemtank 7 (18C) på 8,53 m 3. Se fig. 1 som er en opsamlingstank for smøreolien. Det er også fra denne tank at offline filtreringen suger fra. Systemtanken omtales også som Sumpen Hovedmotoren 8 (Fig.2) bliver smurt af en tvungen trukket smøreoliepumpe (10). Parallelt med smøreoliepumpen, er der en elektrisk dreven pumpe (10) der primært bruges som standby-pumpe og samtidigt virker som forsmøring (pre-lubricating) før opstart af motoren. Smøreoliekøleren (1) og termostatventilen (3) sørger for at smøreolien holder den ønskede tilgangstemperatur på ca. 65 C. Olien bliver filtreret af forfiltrene(4). På afgangssiden af den tvunget trukket smøreoliepumpe, er der en forgrening til 2 centrifugalfiltre. Et konstant olietryk i systemet opretbeholdes vha. en trykreguleringsventil (11) Aftapning til prøvetagning af smøreolie (15) Figur 1: Tankoversigt - eget billede Figur 2: Smøreoliesystemet 7 Bilag 2.1 : Tankoversigt Akamalik eget billede 8 Bilag 2.2 : Udsnit fra hovedmotorens manual Wärtsilä VASA V32 LN E Kenneth Dahl 13

15 Opbygning Offline filtrering I dette afsnit beskrives smøreoliens vej- og de forskellige komponenter, i systemet. Komponenterne er nummereret i parentes og blive henført til Fig. 3. Offline filtreringen består af en fødepumpe (1) som suger fra føromtalte systemtank (18C). Olien passere forvarmeren 9 (2) hvor den opvarmes til 95 C. Trevejs-ventilen (6) recirkulere olien til systemtanken, indtil olien når en temperatur på 95 C. Når den ønskede temperatur er opnået, ledes olien ind i separatoren(7) og renses. Den rensede olie returnere til systemtanken. Når separatoren skyder, ledes slammet ned i separatorens opsamlingstank (ikke afbilledet) via afgang(b). Fra opsamlingstanken drænes slammet ned i slamtanken (9). Smøreolieseparatoren 10 Separatoren ombord på Akamalik, er produceret af Alfa Laval og er af typen: LOPX 705 SFD og fungere som en purifier, dvs. at separatorens formål er at rense olien for partikler og vand. Rensning af olien sker kontinuereligt, da man ikke vil risikere at partikler, eller forureninger i olien falder til bunds, hvis smøreolierensningen er stoppet over længere tid. Dette kan modvirkes ved at opretholde et flow i systemet. Det er yderst vigtigt at massefylderingen (gravity-disc) vælges ud fra systemoliens massefylde ved nominel drift 12 (95 C ). Denne ring skiller olien og vandet i kuglen når centrifugen er i drift. Dette krav stilles af Wärtsilä i henhold til centrifugens manual. Smøreoliefødepumpen er også dimensioneret ud fra krav Wärtsilä har sat, for at kunne filtrere offline. Figur 3 - centrifuge systemet 9 Bilag 2.3 : CBM 30 varmeveksler Alfa Laval 10 Litteraturliste punkt Bilag : Alfa Laval - LOPX 705 SFD Bilag 2.6 : Udsnit fra hovedmotorens manual med krav fra Wärtsilä Kenneth Dahl 14

16 Separatorens årlige driftsomkostninger I dette kapitel vil der blive beregnet på separatorens driftsomkostninger ombord på Akamalik. For at kende de samlede økonomiske omkostninger ved rensning vha. separatoren, er det bl.a. fundet nødvendigt at beregne prisen på at producere 1 kwh. Denne danner også grundlag for videre beregninger for at beregne de samlede omkostninger, ved brug af finfiltrering. Der vil senere i rapporten blive opstillet en beregning for hvert enkelt anlæg. Det er opsat 2 hovedpunkter til at beregne den estimeret samlet omkostning, på årsbasis. 1. Beregning af prisen på 1 kwh 1.1. Strømforbrugerne ombord 1.2. Brandolieforbrug år Excel-ark til beregning af prisen på 1 kwh 2. Beregning af separatorens årlige omkostninger 2.1. Slam produceret af separatoren 2.2. Skibets spildolie samt bortskaffelse af denne 2.3. Reservedele og mandetimer 2.4. Separatorens strømforbrug 2.5. Separatorens smøreolietab ved centrifugering Afgrænsninger Beregninger og aflæsninger er tage ud fra at skibet sejler og hvor akselgeneratoren er i drift. Dvs. at der ses bort fra generatordrift under havneophold. Der ses bort fra de små varierende belastninger ved aflæsning på hovedtavlen. Der ses bort fra små variationer af brændolieforbruget ved aflæsning. Der ses bort fra de små variationer af belastningen af hovedmotoren ved aflæsning. Alle aflæsninger er realistiske skøn. De overordnede strømforbrugerne i fabrikken og på dækket nævnes kort, men disse vil ikke bearbejdes dybdegående. Kenneth Dahl 15

17 1. Beregning af prisen på 1kWh For at få et overblik over hvor stor den årlige udgift er på driften af separatoren og tilhørende udstyr, beregnes en pris på produktion af 1 kwh. Her er det nødvendigt at kende hovedmotorens brandolie (br.o) forbrug 13 samt belastning. Desuden aflæses akselgeneratorens aktuelle kw-produktion. Der udregnes en gennemsnitlig pris på forbruget af MGO på et kalenderår. Her benyttes olieregnskabet for år Disse aflæsninger benyttes til at beregne en kwh-pris i Excel-arket 2017 beregninger. For at beregne kilowattprisen (kr./kwh) benyttes aflæsninger fra punkterne herunder: Olieregnskabet år 2017, hvor en gennemsnitlig literpris udregnes. Den aktuelle belastning på akselgeneratoren (%) Brændolieforbruget (l/time) Belastningen på hovedmotoren (%) 1.1 Strømforbrugerne ombord Ombord på en fabrikstrawler forefindes utallige typer af strømforbrugere 14. Som de største forbrugere kan nævnes elmotorer. Disse driver hydraulikpumper, lænsepumper, blæsere i frysetunnelerne m.fl. Disse er ikke i konstant drift og kan variere meget i belastningen og dette aflæses på strømtavlen. 1.2 Brandolieforbrug år 2017 Det årlige brandolieforbrug samt gennemsnitspris af denne udregnes og hvor der gøres brug af olieregnskabet. Hver måned bliver denne opgjort af den ombordværende maskinchef og indsendt til rederiet. Gennemsnitsprisen bruges til videre beregning. Olieregnskabet for Januar 2017 er vedlagt som et eksempel 15 i bilag. Vejledende br.o 16 - og sm.o 17 priser er vedlagt som bilag. 13 Olieregnskab for år 2017 Excel ark- Br.o, Sm.o år Bilag 3.1: Oversigt af fabrikkens forbrugerne ombord på Akamalik 15 Bilag 3.2: Olieregnskab Januar Akamalik 16 Bilag 3.3: Br.o priser Akamalik 17 Bilag 3.4: Smøreoliepriser Akamalik Kenneth Dahl 16

18 Afgrænsning For hver enkelt måned i et kalenderår udregnes forbruget og bunkersudgiften. Det samlede månedlige forbrug udregnes efter differensen på hhv. primo- og ultimo beholdningen og hvad skibet har bunkret. Se vedlagte Excel-ark Der er i beregningerne set bort fra hjælpemotorens årlige brandolie forbrug, men medregnes dog uden at blive nævnt og sidestilles med beregningerne af gennemsnitsprisen. Der ses bort fra kedlens og incineratorens forbrug. Olien som er bunkret vil fremstå med et farvede felt for hhv. Grønland, Island, Færøerne og Norge Eksempel fra Januar 2017: Primobeholdningen er overført fra forrige års ultimobeholdning I alt liter Der blev i januar bunkret af 2 omgange & liter på Grønland. (Fig.4) Ultimobeholdningen 31 Januar liter Figur 4: MGO forbrug Januar 2017 Samlet forbrug i Januar: liter Det månedlige forbrug overføres til et nyt skema hvor den samlede månedlige br.o udgift udregnes. (Fig.5) Her indsættes yderligere hovedmotorens samlede gangtimer i Januar. Literprisen på MGO (3,20 kr.) ganges med forbruget i januar Det årlige samlede MGO forbrug beregnes, hvor den samlede årlige udgift divideres med det samlede årlige forbrug. Figur 5: Månedlig udgift Januar 2017 Figur 6: Samlede MGO forbrug & gennemsnitlig literpris 18 Bilag 3.5 : Br.o gennemsnitspris Akamalik 19 Bilag 3.6 : Gennemsnitsforbrug fra 22/3 12/ Akamalik Kenneth Dahl 17

19 Delkonklusion Akamalik har af 4 omgange bunkret uden for Grønland: Island(1 gang 2,77kr./l l) Færøerne(1 gang 2,96 kr./liter l) Norge(2 gange 3,76 kr./l liter) Den endelige gennemsnitlige årlig pris ligger på 3,17 kr./l og som ligger lidt under den grønlandske literpris på 3,20 kr. Der er i gennemsnit brugt 683,39 liter MGO/timer i år (Fig.6) 1.3 Excel-ark til beregning af prisen på 1 kwh For at kunne beregne en estimeret kwh-pris er der foretaget aflæsninger ved forskellige, men typiske drift-senarier ombord, under fiskeri. I Excel-arket 20 under fanen Aflæsninger er der 4 skemaer(skema- 1, 2, 3, 4), hvor der i hvert enkelt skema, er foretaget aflæsninger ved forskellige driftssenarier. Felterne i Excel-arket er farvelagt i de respektive skemaer og ideen er at de lyseblå felter er de eneste felter som udfyldes. Afgrænsning I aflæsningerne er der set bort fra aflæsninger når skibet enten sejler fra havn og til de respektive fiskeområder sejlads eller mellem fiskefelterne, der spænder sig over et stort geografisk område. Dog ligger grundlasten på omkring kw ved sejlads uden produktion. Tidsrummet ved sejlads mellem fiskefelterne, kan spænde sig fra timer og til dage. Aflæsningerne på hovedtavlen er estimerede aflæsninger da belastningen er varierende, dog kun med max 5 kw afvigelse. En oversigt af hovedtavlen 21 er vedlagt som bilag. Aflæsning af skruestigningen er kun medtaget for at vise eller indikere hvornår denne ændre sig. Typisk når trawlet hives op og sættes ud. Samtidigt er tiden aflæst og noteret til nærmeste kvarter. 20 Bilag 3.7 : Beregning af kwh - Akamalik 21 Bilag 3.8 : Hovedtavlen oversigt Akamalik Kenneth Dahl 18

20 Drift senarier Sejlads: Når trawleren sejler uden produktion på fabrikken Kaster: Når trawlet sættes i havet Slæb m. fabrik: Når trawlet er ude og der bearbejdes rejer på HELE fabrikken Slæb u. fabrik agter: Når den agterste del af fabrikken ikke er i brug, dvs. når rejerne er blevet kogt og ligger i kølekarrene foran kogerne Hiver: Når trawlet hives op Aflæsninger af følgende foretages: kw Den aktuelle belastning (kw) Br.o-forbruget Hovedmotorens aktuelle br.o forbrug (l/t) Belastningen Hovedmotorens aktuelle belastning (%) Skruestigningen Skruestigning stilling (%) Tid(h) Tidsrummet af drift senariet (klokkeslet) fra start og til slut Under hvert drift senarie noteres aflæsningerne og indsættes i de lyseblå felter. Se fig.7. Figur 7: Udsnit af tabel 1 Aflæsninger for feltet kaster Kenneth Dahl 19

21 Udregninger Et samlet gennemsnit udregnes, af Excel-arket og vises nede i de lysegrønne felter ude for feltet gennemsnit. (kw, Br.o forbrug, Belastning(%),Tid(m) Regneeksempel fra Skema 1: kw = $%&æ()*)+,-$%&æ()*)+. $)/$& $%&æ()*)+12 = 344-,,44. = 1000 kw Br.o forbrug (l/h) = %52627+,-% = 884-9:4 = 540 l/h $)/$& $%&æ()*)+12. Belastning(%) = 61&$(/)*)+,-61&$(/)*)+. $)/$& $%&æ()*)+12 = :4-;4. = 65 % Tid(m) = tid2 tid1 = = 15 min Mellemregninger på hhv. samlede: kwh, forbrug i forhold til samlet tid, udregnes selv i Excel og aflæses under de mørkegrønne felter. Regneeksempel fra Skema 1: kwh = gennemsnitlig kw x Stid = 1000 x 0,25 = 250 kwh Forbrug = gennemsnitligt br.o forbrug x Stid = 540 x 0,25 = 135 l Tid(h) = tid2 tid1 = = 0,25 timer Samme aflæsning og udregning foretages ved: Slæb m. fabrik Slæb u. fabrik agter Hiver Mellemregningerne aflæses under de lysegrønne- og mørkegrønne felter i fig. 8 Figur 8: Udsnit af tabel 1 - beregninger i feltet kaster Kenneth Dahl 20

22 Nederst i Skema 1 (Fig.9) findes: STid: Samlede tid under aflæsningerne S tid = tidkaster + tidslæb m. fabrik + tidslæb u. fabrik agter + tidslæb u. fabrik + tidhiver S tid = 0,25 + 2,5 + 0,5 +1,0 + 0,5 = 4,75 timer kwh: Samlet produceret kwh under aflæsningerne S kwh = kwhkaster + kwhslæb m. fabrik + kwhslæb u. fabrik agter + kwhslæb u. fabrik + kwhhiver S kwh = , ,33 = 4.912,5kWh Br.o forbrug: Gennemsnitligt forbrug i timen 62.5 =$(/ >&æ6?.%$62*= >&æ6 7.%$62*= $+/ (&æ6 7.%$62*= - Br.o forbrug = S /*B :C4-D;4-D94-DD4- :C8,88 Br.o forbrug = = 652,98 l/h C,9: Forbrug: Samlede br.o forbrug under aflæsningerne SBr.o forbrug = forbrug kaster + forbrug slæb m. fabrik agter + forbrug slæb u. fabrik agter + forbrug slæb u. fabrik + forbrug hiver SBr.o forbrug = ,67 = 3.101,67 l Belastning: Gennemsnitlige belastning belastning = (61&. /*B =$(/12-61&. /*B (&æ6?.%$62*= - 61& /*B (&æ6 7.%$62*= $+/12-61& /*B(&æ6 7.%$62*= - 61& S /*B D: 4,.: - 99.,: - 9: 4,: - 98,,4 - D;,88 4,: belastning = C,9: = 74,40 % Figur 9: Skema 1 - Samlede udregninger i Skema 1 Kenneth Dahl 21

23 Skema 5 Opsamling af mellemregninger I skema 5 samles mellemregningerne fra skema Se fig. 10 & 11 S kwh Forbrug/time Belastning S tid Figur 10: Mellemberegninger fra skema Figur 11: Br.o forbrug i forhold til belastning Specific Fuel Oil Consumption (SFOC) er fundet i hovedmotorens manual under tekniske data 22, ved 750 omdrejninger eller ved engine output 4920 kw og 60 Hz. Denne anvendes til at beregne motorens bremseeffekt (Pb) i skema 7. Afgrænsning: SFOC er aflæst og sat til 0,187 kg/kwh ved 75%, da den tilnærmelsesvis ligger tæt på de gennemsnitlige belastninger mellem 72,78 76,84 % Skema 6 Virkningsgrader I skema 6 indtastes virkningsgraderne for: akselgeneratoren, koblingen og støttelejet Se fig. 12. Virkningsgraderne bruges at finde akselgeneratorens tilførte effekt (Pgen) Figur 12: Virkningsgrader Afgrænsning Generatorens 23 virkningsgrad 24, dvs. strømvarmetab, jerntab og mekaniske tab 25, fastsættes til 0,95. Der er ikke fundet data eller datablade på virkningsgraderne for kobling og støttelejet så derfor fastsættes disse til 0,99, da der forventes at der er tab i form af varme fra friktion i lejer m.m. 22 Bilag 3.9 : Udsnit fra hovedmotorens manual Aflæsning af SFOC 23 Litteraturliste punkt Bilag 3.10 : Generatorvirkningsgrad 25 Litteraturliste punkt 5. Kenneth Dahl 22

24 Skema 7 Udregning af gennemsnitsprisen på 1 kwh Skema 7 Fig. 13 samler mellemregningerne fra skema 5 & 6. Hovedmotorens samlede effekt (Pb) på udgangsakslen udregnes og virkningsgraderne, fra skema 6, anvendes til at udregne akselgeneratorens tilførte effekt 26 (Pgen). Der vil blive beregnet et forhold mellem overnævnte effekter(fig.14), til at udregne en tilnærmelsesvise pris på 1 kwh, ved brug af prisen på 1 liter MGO. kwh-prisen bruges til videre beregninger i projektrapporten. Afgrænsning Udregningerne vil kun give et tilnærmelsesvis billede af prisen på 1 kwh. Derfor er der valgt kun at bruge et gennemsnit af de beregnede priser på 1 kwh fra Skema 7. Gennemsnittet på br.o forbruget medregnes for at sammenligne forbruget med det beregnede forbrug under afsnittet Olieforbrug. Udregninger Regneeksempel fra skema 7. Motorens bremseeffekt (Pb) udregnes: Motor kw (Pb) = %52627+//*?1 >IJK = D:.,3; 4,,;9 = 3.491,88 kw Generatorens tilførte effekt (Pgen) udregnes: Generator kw (Pgen) = S LMN S OPQ S A*2=)*)+(+2$B RSTU,VW = R,XV 4,38 = 1.110,75 kw Forholdet mellem generatorens tilførte effekt kw (Pgen) og motorens afgivende effekt kw (Pb) udregnes i %: Y1)12$/52 =Z ([+1)) Forhold = =,,,4,9: x 100 = 32 % ]5/52 =Z ([6) 8C3,,;; Prisen på 1 kwh som generatoren producere udregnes: &*/12^2*( ]YJ _ %52@5&B _ %52627+//*?1 8,,9 _ 4,8. _ D:.,3; Pris pr. kwh = = = 0,59 kr./kwh [+ _ S A*2=)*)+(+2$B,,,4,9: _ 4,38 Gennemsnitlig pris udregnes: [2*( ^2.=Z@ /$61&,- [2*( ^2.=Z@ /$61&.- [2*( ^2.=Z@ /$61&8- [2*( ^2.=Z@ /$61&C Gennemsnits pris = `)/$& $%&æ()*)+12 Gennemsnits pris = 4,:3-4,D.-4,D4-4,D8 = 0,61 kr./kwh C 26 Litteraturliste punkt 3. Kenneth Dahl 23

25 Figur 13: Skema 7 - Udregning af kwh-pris Figur 14: Forhold mellem Pb og Pgen Delkonklusion Udregningerne i de 4 skemaer ligger nogenlunde ens, dog med små afvigelser i Skema 2. Dette skyldes en længere produktionstid hvor hele fabrikken er i drift og dette kan ses på den samlede el-produktion på 6330 kwh. Brændolieforbruget og belastningen, i skema 2, ligger også over gennemsnittet og kan skyldes at skibet fisker i isen. I skema 5 er det tydeligt at se at brændolieforbruget og belastningen følges nogenlunde lineært. I skema 7 udregnes forholdet mellem motorens afgivende effekt (Pb) og akselgeneratorens tilførte effekt (Pgen) og her er forholdet ca. 1/3 ved alle 4 aflæsninger. Kenneth Dahl 24

26 2. Beregning af separatorens årlige omkostninger Dette afsnit omhandler de driftsomkostninger der indebære ved rensning af hovedmotorens smøreolie, år Olieregnskabet for år 2017 benyttes til bl.a. at aflæse hovedmotorens driftstimer og til videre beregning af det årlige strømforbrug på separatorens- og fødepumpens elmotorer. Der er indhentet oplysninger på priser af service-kits og hvor en samlet årlig pris på service udregnes. Journalføring Ethvert andet skib med en bruttotonnage på 400t og derover, som ikke er et olietankskib, skal være forsynet med en oliejournal, del I (maskinrumsoperationer) og skal føres iht. Meddelelser fra Søfartsstyrelsen B 27 S Regel 17 Oliejournal, Del 1 Maskinrumsoperationer Afgrænsninger Aflæsninger er uddrag fra skibets oliejournal og vises i figur 8. Uddraget fra oliejournalen illustreres i figur 19. samt bilag 28 og aflæses fra venstre mod højre. Dato, Gruppe, Punktnummer og Beskrivelse af operation udfyldes iht. operationen, samt en underskrift af den ansvarlige officer. Der ses bort fra drift med lænsevandseparatoren og journalføring af denne. Der laves kun beregninger af det olieholdige indhold, som er bortskaffet fra dræntanken (24PS) og slamtankene (23SB & 9AC). Priser er indhentet fra et lokalt firma og er lagt ind som bilag 29 Slam og spildolie Der vil blive taget udgangspunkt i spildolien fra året Formålet med beregningerne er, at disse også indgår i separatorens- og hovedmotorens årlige forbrug. 2 gange årligt tømmes spildolietanken og pumpes i land. Tal og oplysninger er indhentet fra separatorens manual 30, skibets oliejournal samt mailkorrespondancer Litteraturliste punkt Bilag 4.1 : Slam Oliejournal Akamalik 29 Bilag 4.2 : Slam Mailkorrespondance men Polar Entreprise Kenneth Dahl 25

27 2.1 Slam produceret af separatoren Når separatoren er i drift vil den, som en del af dens proces, skyde ved et forudindstillet tidsinterval. Intervallet kan ligge fra min. og den totale volumen ligger mellem liter pr. skydning iht. manualen. Afgrænsning Separatoren følger hovedmotorens driftsdage som er på 334 dage. Separatoren ombord på er indstillet til at skyde hver 90. min. dvs. 16 gange i døgnet. Der ses bort fra separatorens egen smøreolie forbrug i beregningerne. Beregning: Produceret slam Årlig estimeret slammængde produceret af separatoren i kr.: Årlig mængde = slammængde x thovedmotor x antal skud/døgn = Årlig mængde = 0.3 x 334 x 16 = 1.603,2 l Årlig udgift i kr. = Årlig mængde x literpris slam Årlig udgift i kr. = 1603,2 x 3 = 4.809,6 kr. årligt 2.2 Skibets spildolie samt bortskaffelse af denne Beregning: Bortskaffelse af spildolie Figur 15 uddrag af oliejournalen fra 08/02-17 & 17/ Eget billede 08/02-17: 5000 liter i Sisimiut : Tid: :30 17/ liter i Sisimiut : Tid: 09: Der blev sammenlagt bortskaffet 9000 liter spildolie i 2017 i byen Sisimiut. Byens forbrændingsanlæg 32 står som aftager af spildolien. Se fig.15 Det samlede estimeret beløb på bortskaffelse af spildolien inkl. timepris og kørsel: 5 timer med en timepris på 700 kr. : = kr liter olie med en literpris på 3.00 kr./ liter : = kr. Samlet udgift : = kr. 32 Litteraturliste punkt 23. Kenneth Dahl 26

28 2.3 Reservedele og mandetimer Separatoren bliver hvert 3. måned rengjort og serviceret iht. det periodiske vedligehold 33. Årligt bliver det til 4 stop/vedligehold - 3 intermediate service og 1 major service. Se fig.16 Priser på service-kits er vedlagt som bilag 34. Afgrænsning Da maskinbesætningen er ikke timelønnet og servicet fordeles mellem vagterne, er der valgt at se bort fra denne del. Dog vil tiden som bliver brugt til service, blive forklaret nærmere. Forbrug som: sæbe, syre, handsker, klude m.m. er sat til 500 kr. Beregning: Reservedele Årlig udgift = Intermediate service kit + Major service kit + drive-belt + forbrug = (3 x 2341,70) ,69 + (4 x 340,77) + (4x500) = ,00 kr. Mandetimer Et service, hvor separatoren stoppes af, afkøles, adskilles og renses og til slut, opstart og idriftsættelse tager mellem 2-3 vagter, af 6 timer. Alt efter hvor beskidte tallerknerne er eller ved et major service, vil et service være afhængig disse. Tallerknerne kan være renere ved nyere olie og derved kortere service. Alle 4 fra maskinbesætningen deltager i servicet. Figur 16: Serviceinterval på separator Opsummering af mandetimer: 2 vagter = 2 vagter x 2 mand x 6 timer = 24 mandetimer 3 vagter = 3 vagter x 2 mand x 6 timer = 36 mandetimer Et enkelt service vil tage mellem 36 og 48 mandetimer. Årligt : 24 x 4 og 36 x 4 = 96 og 144 mandetimer på service. 33 Bilag 5.1 : Periodic maintenance - Smøreolieseparatoren LOPX 705SFD Bilag 5.2 : Priser på servicekits - Smøreolieseparatoren LOPX 705SFD-30 Kenneth Dahl 27

29 2.4 Separatorens strømforbrug Separatoren følger hovedmotorens årlige driftstimer og sidestilles således derefter. Billeder af motorenes og separatorens mærkeskilte er vedlagt som bilag 35. Afgrænsning Separatormotorens nominelle mærkeeffekt er på 4.6 kw ved 60 Hz og fødepumpens nominelle effekt er på 0.65 kw ved 60 Hz. Separatoren følger hovedmotorens driftsdage som er på 334 dage. kwh-prisen er taget fra udregningerne iht. Excel-arket på 0.61 kr./kwh. ηmotor = 0.8 Beregning: Strømforbrug Årlig omkostning i kr. = ([..(1^.- [..%øb1) b?5/52 x thovedmotor x 24 x krkwh Årlig omkostning i kr. = (C.D-4.D:) x 334 x 24 x 0.61 = ,05 kr. 4,; 2.5 Separatorens smøreolietab/forbrug Da der ikke er tal på den samlede mængde olie som går tabt under smøreolierensningen, vil der blive beregnet et estimeret tab som forholder sig til en mail-korrespondance med Alfa Laval. Afgrænsning Separatoren ombord på Akamalik er indstillet til at skyde hver 90 min. og med et estimeret olietab på 0.15 liter. Se vedlagte mail-korrespondance i bilag 36. Separatoren følger hovedmotorens driftsdage som er på 334 dage smøreolieprisen 37 er på 14,82 kr./liter. Beregning: Smøreolie tab ved centrifugering Årlig estimeret smøreolieolietab gennem separatoren: Årlig smøreolietab i kr.: Årlig omkostning = oliemængde x thovedmotor x antal skud/døgn x oliepris Årlig omkostning = 0,15 x 334 x 16 x 14,82 = ,71 kr. årligt 35 Bilag 6.1 : Udsnit fra separatorens manual - Smøreolieseparatoren LOPX 705SFD Bilag : Mailkorrespondance - Alfa Laval Kenneth Dahl 28

30 Opsummering 1. Strømforbruget: Årlig omkostning ,05 kr. Å2&*+ 5?=5(/)*)+ (/2ø?% ;3,4: % af årlig omkostning = x 100 = >1^$2$/521)( å2&*+1 5?=5(/)*)+ D:.,,4,8D x 100 = 49,3 % 2. Serviceeftersyn: Årlig omkostning: ,00 kr. Å2&*+ 5?=5(/)*)+ >12A*e1 % af årlig omkostning = x 100 =,D.88. >1^$2$/521)( å2&*+1 5?=5(/)*)+ D:.,,4,8D x 100 = 25,1 % 3. Smøreolietab: Årlig omkostning: ,71 kr. Å2&*+ 5?=5(/)*)+ >?ø215&*1/$6,,.;93,9, % af årlig omkostning = x 100 = x 100 = 18,2 % >1^$2$/521)( å2&*+1 5?=5(/)*)+ D:.,,4,8D % af årligt forbrug = >?ø215&*1/$6 Å2&*+/ ($?&1/ %52627+,,.;93,9, x 100 = x 100 = 7,6 %,:9.,DD,,4 4. Slamproduktion: Årlig omkostning: 4.809,6 kr. Å2&*+ 5?=5(/)*)+ >&$?^25B7=/*5) C.;43,D % af årlig omkostning = x 100 = x 100 = 7,4 % >1^$2$/521)( å2&*+1 5?=5(/)*)+ D:.,,4,8D Å2&*+/ 652/(=$%%1/ 5&*1 * =2. % af årlig bortskaffet slam = x 100 = C.;43,D x 100 = 15,8 % Å2&*+ (&$? 5?=5(/)*)+ * =2. 84.:44 Samlede årlig omkostning ved drift af separatoren : ,36 kr. Delkonklusion Udregningerne viser at strømforbruget er på knap 1/2 af separatorens årlige omkostning og at dette tal godt kunne have været højere HVIS forvarmeren var elektrisk. Den samlede omkostning på service er ca. 1/4 af separatorens årlige omkostninger, heraf mellem mandetimer som ikke er medregnet. Smøreolietab- og slamproduktionsomkostningerne ligger ligeledes på 1/5 af separatorens årlige omkostninger og det er forventet at disse omkostninger fjernes helt ved en udskiftning af separatoren. Omkostningen på bortskaffelse af olieholdig slam forventes at blive falde med 15,8 %, kr. Kenneth Dahl 29

31 Optimering af smøreolieseparatoren Optimering I den udvidede problemformulering ønskes der at undersøge muligheden for at optimere eller forbedre smøreolierensningen, på det eksisterende anlæg ombord på Akamalik, blev der taget kontakt med Alfa Laval. Gennem mail-korrespondancer blev projektets formål beskrevet samt problemstillingen. Afsnittet afsluttes med beregninger på den eksisterende dampopvarmede smøreolieforvarmer, hvor der foretages beregninger på systemet med- eller uden varmeveksleren. Afsnittet afsluttes med en delkonklusion. Heat Recovery Alfa Laval foreslår at eftermontere en varmeveksler, som udnytter den allerede opvarmede olie fra afgangssiden fra separatoren. Princippet kaldes Heat Recovery og her opvarmes olien fra systemtanken inden tilgangssiden af den dampopvarmede forvarmer. Varmeveksler TYPE TL3-BFG Afsnittet omhandler beregninger på den ombordværende forvarmer, før- og efter en montering af varmeveksleren (Fig.17). Data 38 og mailkorrespondancer 39 er vedlagt som bilag. Flowet fra fødepumpen er på l/h og ρ15 = 0.9 kg/l Veksleren vil kunne hæve olies tilgangstemperaturen til separatoren med 13 C, fra 65 C til 78 C. Det vil bevirke at den eksisterende forvarmer kun skal opvarme olien yderligere med 17 grader, fra 78 C til 95 C. De 95 C er oplyst i separatorens datablad. Afgangstemperaturen fra varmeveksleren og til tanken er oplyst til 81.1 C i varmevekslerens databladet. Figur 17 - TL3-BFG 38 Bilag 7.1 : Varmeveksler TYPE TL3-BFG 39 Bilag : Mailkorrespondance med Alfa Laval Kenneth Dahl 30

32 Beregninger Beregningerne tager udgangspunkt i smøreoliens varmemængde 40 som benyttes til at beregne den tilførte effekt, fra den dampopvarmede forvarmer. Herefter beregnes effekten med en eftermontering af den førnævnte varmeveksler. Til slut udregnes en besparelse i kw og %. Fig er udsnit fra bilag 41 hvor overnævnte effekter er udregnet. Afsnittet afsluttes med, hvor man i stedet for den dampopvarmede forvarmer, laver en beregning på en elektrisk forvarmer, ombord på Akamalik. Afgrænsning Udregningerne er kun tilnærmede værdier, men vil vise et reelt billede af de udregnede effekter. Massefylderne er udregnet for oliens temperatur før og efter forvarmeren. Der er taget udgangspunkt i smøreoliens angivet massefylde ved 15 C. Vflow er på 1100 l/time og er systemets fødepumpe flow. Der ses bort fra kedlen og den tilførte effekt fra dampen. System uden varmeveksler Massefylden v. 65 C og 95 C udregnes: (Fig.5) ρ95 = ρ65 = g,: = 4.;3,-h- /, :_ (D:j,:) gd: = 4.;3,-h- /, :_ (3:jD:) = 0,84 kg/l = 0,86 kg/l Oliens varmefylde (simpel): Colie= 2 + 0,0003 x t = 2 + 0,0003 x (95-65) = 2,009 KJ/KgºC Figur 18: Uden varmeveksler Oliens masse flow: m = ρ95 x Vflow = 0,84 x 1100 = 922,85 kg/t Oliens varmemængde: Qolie = m x Colie x t = 3..,;: x 2,0039 x (95-65) = 15,45 kw 8D44 40 Litteraturliste punkt Bilag 7.4 : Beregning på vekslere Udsnit fra Excel-ark Kenneth Dahl 31

33 System med varmeveksler Massefylden v. 78 C og 95 C udregnes: (Fig.6) ρ78 = g,: = 4.;3,-h- /, :_ (D:j,:) = 0,85 kg/l ρ95 = Oliens varmefylde (simpel): gd: = 4.;3,-h- /, :_ (3:jD:) = 0,84 kg/l Figur 19: Med varmeveksler Oliens masse flow: Oliens varmemængde: Colie= 2 + 0,0003 x t = 2 + 0,0003 x (95-78) = 2,0051 KJ/KgºC m = ρ95 x Vflow = 0,85 x 1100 = 923,06 kg/t Qolie = m x Colie x t = 3.8,4D x 2,0039 x (95-78) = 8,74 kw 8D44 Besparelse: kwsparet = Quden varmeveksler Qmed varmeveksler = 15,45 8,74 = 6,71 kw %-besparelse = =Z(^$21/ n7b1) A$2?1A1=(&12 D,9, x 100 = x 100 = 43,43%,:,C: Pris på veksler Prisen på en ny veksler er på 950 (7.358 kr. ved kurs 7,745) og er vedlagt som et prisoverslag, under mailkorrespondancen med Alfa Laval. Denne pris er dog uden montering, materialer og mandetimer. Kenneth Dahl 32

34 Beregning med en elektrisk forvarmer Da der ifølge problemstillingen kan forefindes elektriske forvarmere ombord på Royal Greenlands øvrige trawlere, laves der en beregning hvor den dampopvarmede forvarmer er udskiftet med en elektrisk, ombord på Akamalik. I beregningerne anvendes resultaterne fra et system fra, før og efter en montering af en varmeveksler. kwh-prisen samt hovedmotordriftens driftsdage, er udregninger fra Excel-arket. Før eftermonteringen af en varmeveksler: Strømforbrug i kr. = 15,45 kw x 334 dage x 24t x 0,61 kr./kwh = ,79 kr. Med en varmeveksler Besparelse = ,79 kr. x 0,43 = ,97 kr. Delkonklusion Umiddelbart vil en eftermontering af en varmeveksler optimere opvarmningen af smøreolien, da returolien fra separatoren udnyttes til opvarmning af olien i fremløbet og samtidigt vil den tilførte damp til opvarmning af olien, reduceres. Overordnet vil varmeveksleren dog ikke have nogen påvirkning af selve driftsomkostningerne, da disse stadig er uændret. Havde forvarmeren været elektrisk,ville den have påført separatoren en ekstra årlig omkostning på kr. Samtidig vil besparelse have været på kr. med en eftermontering af en varmeveksler. Kenneth Dahl 33

35 Finfiltrering Finfiltreringsanlæg Afsnittet vil omhandle finfiltreringsanlæg med cellulosebaserede filtre. Det er ønsket af Royal Greenland at smøreolieseparatoren udskiftes med et finfiltreringsanlæg, derfor er valget faldet på 2 danske virksomheder, C.C.Jensen samt GreenOil. Begge producenter har stor ekspertise indenfor finfiltrering af bl.a. smøreolier. Mailkorrespondancerne på prisforespørgsel af anlæg m.m. er vedlagt som bilag. Der laves en analyse på hvert enkelt anlæg og til slut udarbejdes en business-case. Dimensioneringsgrundlag Dimensionering af et offline rensningsanlæg skal følge motorproducentens anvisninger og er forklaret nærmere i motorproducentens manual 42. Separatoren eller smøreolie rensningsanlægget skal dimensioneres efter et minimum flow, i forhold til motorens system flow. Rensningsanlæggets fødepumpe og forvarmer dimensioneres ligeledes ud fra flowet og til driftsforholdene dvs. oliens temperatur og vicositet. Et offline rensningsanlæg dimensioneres efter: hovedmotorens ydelse 4-5 gange flowet af sumpens volumen pr. 24 timer, afhængigt af hovedmotorens brændstoftype daglige driftstimer af offline anlægget. Afgrænsning Motorproducenten har angivet en konstant på 1,35 uden nærmere forklaring af denne. Motorens ydelse (P) på 4860 kw er angivet i motorens manual, under teknisk data Antal flow af sm.o tankvolumen pr. dag er sat til 4 da det er MGO motoren bruger som brændstof. Daglige drift timer er sat til 24 timer, da det nye anlæg kun skal have et service 1-2 gange om året efter producenternes anvisning. 42 Bilag 8.1: Udsnit fra hovedmotorens manual - Dimensionering af separator Kenneth Dahl 34

36 Udregning: 1,35: Konstant opgivet af motorproducenten: 1,35 P: Motorens output angivet i kw: 4860 kw n: Antal flow af sm.o tankvolumen pr. dag: 5 for HFO & 4 for MGO t: Daglig drift timer: 24 timer Q: Volume flow angivet i liter/time: 1093,5 l/time Anlægsbeskrivelse Q =,,8: _ [ _ ) / =,,8: _ C;D4 _ C C.C.Jensen - HDU 427/ Anlægget (Fig.20) består af et todelt filterhus og leveres med 16 stk. A27/27 filterindsats, som er sat i stak (4x4). Disse skiftes 1 gang årligt. Anlægget har egen fødepumpe på 2.2 kw. Der er ikke stillet krav mht. placering af anlægget..c = 1093,5 l/time Tørvægt: 975 kg. Figur 20: HDU 427/108 C.C.Jensen Filterskift: 1 mand - 6 timer. Greenoil - WP1-P Anlægget (Fig.21) består af 4 filterhuse med hver 1 filterindsats. Disse skiftes 2 gange årligt. (5.000 timer) Anlægget har egen fødepumpe på 0,9 kw. Det er anbefalet at placere anlægget nær hovedmotoren. Tørvægt: 70 kilo. Filterskift : 1 mand 2 x 3 timer. Figur 21: WP1-P GreenOil 43 Bilag : Finfiltreringsanlæg HDU 427/108 C.C.Jensen 44 Bilag 9.3 : Finfiltreringsanlæg WP1-PX-1000 GreenOil Kenneth Dahl 35

37 Finfiltreringsanlæggenes årlige driftsomkostning Afsnittet vil omhandle de samlede driftsomkostninger før og efter et skrift fra separatoren og til et finfiltreringsanlæg, fra CJC 45 eller GreenOil 46. Der vil også blive beregnet en tilbagebetalingstid 47 på begge anlæg. Der tages udgangspunkt i separatorens samlede årlig driftsomkostning. Afgrænsning Der er valgt at se bort fra materialer og arbejdstimer ved udskiftning af separatoren og til et finfiltreringsanlæg. Priser på anlæg, filtre og reservedele er vedlagt som bilag. Den optagen effekt P1 er oplyst i databladet. C.C.Jensen 48 anlægs investering og årlig driftsomkostning Anlægs investering: HDU 427/108 1 stk kr. Årlig driftsomkostning: Filter: A27/27 16 stk. á 545 kr kr. Pakning sæt: VITON 1 stk kr. Årlig strømforbrug: P1.CJC x dage x timer x PriskWh = 2.2 x 365 x 24 x kr. Årlig samlet omkostning: kr. GreenOil 49 anlægsinvestering og årlig driftsomkostning Anlægs investering: WP1-P stk kr. Årlig driftsomkostning: Filter: Filter 8 stk. a kr kr. Årlig strømforbrug: P1.GO x dage x timer x PriskWh = 0.9 x 365 x 24 x kr. Årlig samlet omkostning: kr. 45 Bilag 9.4 : Finfiltreringsanlæg HDU 427/108 C.C.Jensen Priser 46 Bilag 9.5 : Finfiltreringsanlæg WP1-PX-1000 GreenOil Priser 47 Litteraturliste punkt Litteraturliste punkt Litteraturliste punkt 12. Kenneth Dahl 36

38 Business-case Årlig besparelse på smøreolierensning ved brug af CJC filtreringsanlæg Årlig besparelse = Separator driftsomkostning - CJC driftsomkostning Årlig besparelse = , = ,36kr. Strømforbrug = Separator - CJC = , = ,1 kr. reservedele = Separator - CJC = = kr. Årlig besparelse i % = Å2&*+ 61(^$21&(1 KoK Å2&*+ B2*%/(5?=5(/)*)+ (1^$2$/52 x 100 = C848C,8D D:.,,4,8D x 100 = 66,1% Tilbagebetalingstid for CJC anlægget: CJC tilbagebetalingstid = `)&æ+( *)A1(/12*)+ =,,..444 Å2&*+ 61(^$21&(1 A1B KoK C4.43:,8D = 2,6 år Årlig besparelse på smøreolierensning ved brug af GreenOil filtreringsanlæg Årlig besparelse = Separator driftsomkostning GreenOil driftsomkostning Årlig besparelse = , = ,36 kr. Strømforbrug = Separator - GreenOil = , = ,05 kr. reservedele = Separator - GreenOil = = 1.333,00 kr. Årlig besparelse i % = Å2&*+ 61(^$21&(1 KoK Å2&*+ B2*%/(5?=5(/)*)+ (1^$2$/52 x 100 = C:.84,,8D D:.,,4,8D x 100 = 66,58 % Tilbagebetalingstid for GreenOil anlægget: GreenOil tilbagebetalingstid = `)&æ+( *)A1(/12*)+ = ;4.444 Å2&*+ 61(^$21&(1 A1B Y211)J*& C:.84,,8D = 1,77 år Kenneth Dahl 37

39 Delkonklusion Set med et økonomisk perspektiv mellem de to anlæg, så er anlægget fra GreenOil det mest økonomiske i drift, hvor den samlede besparelse er på 66,58% af separatorens årlige omkostning. Anlægget fra CJC samlede besparelse er på 66,1%. De samlede reservedeleomkostningerne for CJC anlægget er lavere end GreenOils, men dette skyldes at filterne fra CJC er billigere. Dette bliver dog opvejet af strømforbruget mellem anlæggene hver især, hvor CJC anlægges forbrug er på det dobbelte af anlægget fra GreenOil. Ved en anlægsinvestering er tilbagebetalingstiden på et GreenOil anlæg på 1,77 år hvorimod et CJC anlæg er på 2,6 år. Kenneth Dahl 38

40 Hvordan holdes smøreolien varm efter en udskiftning Forvarmer til smøreolien I dette afsnit vil der blive undersøgt hvorvidt man skal bibeholde den eksisterende dampopvarmede forvarmer eller investere i en elektrisk da CJC og GreenOil har hver deres løsning på at opretholde olien varm under et havneophold. Priser og data er vedlagt som bilag. Der udarbejdes en ny tilbagebetalingstid. Afgrænsning Der er valgt ikke at medregne priser på materialer ved installationerne. Reguleringen 50 af fødepumpen er illustreret vha. 2 grafer. Den volumetriske virkningsgrad er fastsat til 1.0, deraf en lineær hældning. CJC CJC har ved deres løsning valgt at beholde den eksisterende dampopvarmede forvarmer og har i deres tilbud inkludere et patenteret Flow Drive system. Denne regulere flowet af smøreolien ved at frekvensstyre tandhjulspumpens motor, dvs. at volumenstrømmen er direkte proportionalt med omdrejningstallet 51 (fig. 22) og for at sikre et stabilt differenstryk(dp) over filterene 52 ved temperaturændringer. Oliens temperatur er signalsløjfens procesvariabel 53 (PV). Figur 22 Regulering af fødepumpen Reguleringsområdet ligger fra 20- til 60 C og vil ved lavere temperature have et lavere flow af smøreolie gennem filtrene. Når hovedmotoren er i drift og olien opnår driftstemperaturen (<60 C.) vil fødepumpen kontinuerligt levere 1100 l/t. 50 Bilag 10.1 : Grafer af reguleringen - CJC 51 Litteraturliste punkt 7 52 Bilag 10.2 : Mailkorrespondance CJC 53 Litteraturliste punkt 4. Kenneth Dahl 39

41 GreenOil anlæg m. elektrisk termostatstyret forvarmer GreenOil anbefaler at anvende en elektrisk termostatstyret forvarmer på 6,4 kw. Se priser, kontrolberegning 54 og data 55 i bilag. Der er i Excel-arket lavet beregninger på opretholdelsen af temperaturen på 65 C forudsat, at olien opvarmes fra 63 C og at forvarmeren er i drift under stop af hovedmotoren. Den ekstra investering af en ny elektrisk forvarmer bevirker, at anlægsinvesteringen forøges. Afgrænsning Der er i beregningerne fastsat et varmetab til omgivelserne på 2 C, da den eksakte temperatur ikke er målt. Varmetabet bruges til beregningerne til opretholdelse af stilstandstemperaturen af olien på 65 C. Fig. 23 er et uddrag fra Excel-arket. Beregning af ny tilbagebetalingstid på GreenOil Årlig strømforbrug i kr. ved brug af varmeveksler fra GreenOil Massefylden v. 63 C og 65 C udregnes: ρ63 = g,: = 4.;3,-h- /, :_ (D8j,:) = 0,86 kg/l ρ65 = Oliens varmefylde (simpel): gd: = 4.;3,-h- /, :_ (D:jD8) = 0,86 kg/l Figur 23 Colie= 2 + 0,0003 x t = 2 + 0,0003 x (65-63) = 2,0006 KJ/KgºC Oliens masse flow: Oliens effekt: m = ρ65 x Vflow = 0,86 x 1100 = 943,57 kg/t Årligt strømforbrug: Qolie = m x Colie x t = 3C8,: x 2,0006 x (65-63) = 1,05 kw 8D44 Forbrug = Ptilført x dage/stop x 24 x KrkWh = 1,05 x ( ) x 24 x 0,61 = 476,53 kr. NY tilbagebetalingstid: Tilbagebetalingstid = `)&æ+( *)A1(/12*)+-[2*( %52A$2?12 = ; Å2&*+ 61(^$21&(1 A1B Y211)J*&j1=(/2$% C:.84,,8D jc9d,:8 = 2,43 år 54 Bilag 11.1 : GreenOil anlæg m. elektrisk termostatstyret forvarmer Priser og beregning 55 Bilag 11.2 : GreenOil anlæg m. elektrisk termostatstyret forvarmer Data Kenneth Dahl 40

42 Delkonklusion Ved en merinvestering i en elektrisk forvarmer til GreenOil anlægget, øges tilbagebetalingstiden med knap 0,7 år 9 måneder. Men så er hovedmotoren også sikret ved, at olien har en drift temperatur ved opstart. Det årlige strømforbrug bliver samtidigt forøget med 475,53 kr. ved en forvarmer belastning på 1,05 kw. Tilbagebetalingstiden på CJC anlægget forbliver uændret. Kenneth Dahl 41

43 Producenternes filtreringsegenskaber Krav Ved centrifugering af smøreolien er det anbefalet fra motorproducentens side, at den mindst skal kunne klare at fjerne vand og uopløseligt indhold fra olien. Dette vil også være gældende ved en udskiftning af separatoren og til et finfiltreringsanlæg. CJC Et enkelt cellulose baseret filterindsats af typen A27/27 56 har en potentiel vandabsorbtionsevne på op til 50% (2 liter) af den samlede snavskapasitet på 4.0 liter. Dvs. at med et HDU 427/108 anlæg med 16 filterindsatse, har man mulighed for at absorbere op til 32 liter vand. Filtreringsgraden er oplyst til 3 μm absolut og 0,8 μm nominel dvs. partikler større end 3 μm absolut, opfanges 98,7% af filteret og ved 0,8 μm nominel, opsamles 50%, i et gennemløb. Filteret kan opsamle op til 4 kilo nedbrydningsprodukter såsom oxidationsbiprodukter, harpiks/slam og lak. GreenOil Et enkelt cellulose baseret filterindsats af typen 2702E 57 har en vandabsorbtionsevne på 4 liter (50%) af et filter på 8 liter. Med et WP1-P anlæg har man mulighed for at absorbere op til 32 liter, ved 2 filterskift årligt. Filteret er indbygget i en beholder, så berøring af olie minimeres ved et filterskift. Filteret overholder følgende koder: ISO /13/10 og NAS1638 Class 5. Filteret er udviklet til filtrering af dieselmotorers smøreolie og specielt udviklet til at fjerne sodpartikler, lak og enhver opløselig indhold i olien. 56 Bilag 12.1 : Finfiltreringsanlæg Filter A27/27 C.C.Jensen 57 Bilag 12.2 : Finfiltreringsanlæg Filter GreenOil Kenneth Dahl 42

44 ISO-4406 og NAS 1638 standarder Standarder Afsnittet beskriver standarder, der anvendes til filtrering af olien, vha. filtre og som CJC og GreenOil refererer til. ISO og NAS er 2 kendte anvendte standarder og anvendelse og identificering af kode, vil blive kort beskrevet. ISO-4406 Som det første undersøges hvilke komponenter som olien kommer i kontakt med, i et system. Her udvælges det mest sensitive komponent og denne sammenlignes med en tilsvarende komponent fra et skema. I dette eksempel herunder, kuglelejer(fig.24). ISO-kode: 15/13/10: Figur 24: Kuglelejer Derefter undersøges forureningsgraden ved 1 ml af en prøve. Der foretages 3 prøver hvor fastsatte partikelsstørrelser (4µm(c), 6µm(c) og 14µm(c)) tælles. Antallet af fundende partikler sammenlignes med en allerede fastsat kode (Se fig.25). Her skal de fundne partikler ligge inde for de fastsatte grænser. NAS 1638 Denne standard anvendes i mindre grad end ISO-4406 og prøven udskiller sig ved, at der foretages 5 prøver af 100 ml, for at finde forureningsgraden. Partikelstørrelserne optælles ved størrelserne: 5-15µm, 15-25µm, 25-50µm, µm og >100 µm. Figur 25: Partikel størrelser 58 Litteraturliste punkt Litteraturliste punkt 18. Kenneth Dahl 43