Registrering af brændolieforbrug

Transkript

1 Registrering af brændolieforbrug - anvendelse i driftsøjemed Udarbejdet af: Thorbjørn Kloster V10379 På I samarbejde med: Esvagt A/S Og skibet: Esvagt Observer!! År 2013!!

2 Forfatter:!!!! Thorbjørn Jean Kloster V10379 Titel:!!!!! Registrering af brændolieforbrug!!!!! - anvendelse i driftsøjemed Projekttype:!!! Tværfagligt Bachelorprojekt!!!!!! Årgang/ Klasse:!! 6. Semester forår 2013 klasse B6 Uddannelsessted:!! Vejleder:!!!! Henrik Kerstens (HK) Dato for aflevering:!! 4. Juni Rapportens omfang:!! tegn (25,7 normalsider á 2400 tegn) Sidetal:!!!! 41 sider + 19 sider bilag i særskilt hæfte Forside illustrationer:!!!!!! Egne billeder Esvagt Observer i varierende vejrforhold.!!!! Dato & underskrift:!!!!!!!! Thorbjørn Jean Kloster Side 1 af 41

3 Abstract This report is the result of the bachelor project: Registration of fuel oil-consumption - utilization in operation. The foundation of the project is laid on the Multi Role Emergency Rescue and Response Vessel (MRERRV) Esvagt Observer, which is standby at the Beryl Oil Field in the English sector of the Northsea. It is important to take in consideration, what the purpose of registration of fuel oilconsumption is. In the case where it is a MRERRV the vessel seldom sails at constant speed, which results in an alternating load of both the diesel generators and the main engines. It makes sense that the registration of fuel oil-consumption is transmitted into a volume flow i.e. in [l/h] on most vessels, which runs on an even load, for a longer period. The crew is then able to compare speed and volume flow and consider if the circumstances are normal. In the case with alternating load however, it is not that simple due to the fact, that the speed of the vessel never is constant for a longer period. In this case it is more relevant to compare the volume flow of fuel oil with the load of each engine; thereby the crew will get a specific fuel oil-consumption. [l/kwh] On the diesel generators the load is constantly measured, as power delivered to the electrical system [kw]. Therefore it is easy to let the management and control system calculate the specific fuel oil-consumption. For flow measuring on the diesel generators it is possible to purchase a set of turbine flow measurement transmitters that fits directly on to the diesel engines and are constructed to function on exactly these engines. On the Main engines the load is not measured. In this case it is necessary to install a torsiometer, which measures the twist of the propeller shaft. From this the torque can be calculated [Nm] and compared to the rotation speed of the shaft [s -1 ]. Then the load on the propeller shaft can be calculated [kw]. For flow measuring on the main engines, it is appropriate to use clamp-on equipment, because the fuel oil-pipes that lead to the main engines, are made of solid steel the entire way, and the installation will then be easier with Clamp-on equipment. In this case, ultrasound transmitters of the time transit principle is the most applicable solution. Most of the measuring equipment has a measuring fault of less than 2%. This fault is acceptable in this case, but when considering the choice of measuring equipment, it is important to take the equipments turn-down in consideration. The turn-down is the ratio between the maximum flow, and the minimum flow where the stated fault is still valid. Therefore the ratio between the maximum and minimum flow of fuel oil, when measured, cannot be greater, than the turn-down of the measuring equipment. Side 2 af 41

4 Indhold 1 Forord 4 2 Indledning Formål Problemformulering Metode Afgrænsning Forkortelsesdefinitioner Rapportens opbygning 10 3 Anlægsanalyse 12 4 Behandling af data Relevante data for driften Optimering af driften ud fra flowdata 21 5 Målemetoder Turbine flowmålere Vortex flowmålere Ultralyds flowmålere Coriolis masseflowmålere Nøjagtigheden i målingerne Diskusion om valg af flowmålere 33 6 Konklusion 36 7 Perspektivering 39 8 Litteraturliste 40 Side 3 af 41

5 1 Forord På 6. Semester har jeg været i praktik hos Esvagt A/S. Under denne praktik har jeg fulgt og deltaget, i det daglige arbejde på skibet Esvagt Observer (EO) i to udmønstringer á 4 uger hhv. i februar og april Herudover har jeg her fundet mulige projektemner til dette tværfaglige bachelorprojekt, hvor valget er faldet på Registrering af brændolieforbrug - anvendelse i driftsøjemed. Jeg har valgt dette emne af flere grunde, dels fordi Esvagt A/S har en målsætning om at implementere registrering på brændolieforbruget for hver enkelt dieselmotor på alle skibe, og dels fordi jeg finder mulighederne af en sådan flowmåling interessant. Projektet vil ikke være en detaljeret vejledning til at installere flowtransmittere men nærmere være en guide, til hvilke målemetoder der er relevante, hvordan behandling af data gøres mest praktisk, og hvordan data kan anvendes i driften. Hovedvægten i projektet vil ligge på en udredning af, hvilke muligheder registrering af brændolieforbruget giver maskinmestrene ombord for at opnå besparelser, ved til enhver tid at kunne se på hvor meget brændstof, der forbruges på de enkelte maskiner, og derved hvor effektivt maskinerne kører. Jeg vil rette en stor tak til: Esvagt A/S for praktikken på EO Maskinchef Suni Debes, 1. mester Eirikur Poulsen og 2. mester Peter Christian Rendtorff for faglig støtte under projektarbejdet. Den øvrige besætning på EO for at tage godt imod mig og give plads til at arbejde med mit projekt. Side 4 af 41

6 2 Indledning Dette afsnit beskriver indgangsvinklen til, formålet med, og afgrænsningen i projektet. Derudover forklares forkortelser brugt i rapporten og rapportens opbygning. Skibet EO er et Multi Role Emergency Rescue and Response Vessel (MRERRV). EO ligger i den engelske olie-sektor og ligger stand-by ved Beryl Oil Field. Beryl feltet består af to produktionsplatforme: Beryl Alpha & Beryl Bravo. Derudover er der to Single Point Moorings (SPM) hvor tankskibe kan fortøjes, og modtage olien, produceret af de to platforme. EO s opgave ved feltet er at beskytte de to platforme ved at forhindre påsejling af installationerne og ved at kunne evakuere platformene i tilfælde af en ulykke. Ydermere ligger skibet klar til at samle personer op, hvis de falder i vandet fra platformen, eller redde helikopterbesætninger ved helikopterstyrt nær platformene. Skibet er opbygget med 2 hovedmotorer på hver 2400 kw og 3 hjælpemotorer, der kan levere en el-effekt på hver 872 kw. Hver hovedmotor trækker en skrue med variabel stigning af typen Alpha VB 860. Herudover er skibet udstyret med en Azimuth thruster 1, en Stern thruster og en Bow thruster. Disse gør det blandt andet muligt for skibet at ligge stille eller sejle sidelæns. De tre thrustere er alle drevet af elmotorer, der forsynes fra de tre hjælpemotorer. Under rolige vejrforhold kan skibet ligge stille og stand-by alene på Azimuth thrusteren. I denne opsætning kan en enkelt hjælpemotor levere effekt til fremdrivning og skibets øvrige forbrug. Marine Gas Oil (MGO) er den eneste type brændolie EO har ombord, hvorfor brændolie i det efterfølgende vil blive kaldt MGO. 2.1 Formål Formålet med dette projekt, er at undersøge mulighederne for at udføre registrering af MGOforbruget, ved hjælp af flowmåling på skibet EO. Flowmålingen ønskes for hver enkel dieselmotor, altså for hver af de tre hjælpemotorer, og for hver af de to hovedmotorer. Derudover ønskes flowmåling på alle øvrige forbrugere for at registrere det samlede forbrug. Udover at afklare hvilke målemetoder, der er relevante, har projektet også til formål at afdække, hvordan data fra flowmålinger kan bruges i den daglige drift af skibet. Det giver ikke umiddelbart sig selv at registrering af MGO-forbruget, giver en besparelse af MGO. Kun ved at foretage ændringer i driften, kan besparelser opnåes. Det gør det interessant at afdække hvilke sekundære tiltag, der skal til, for at flowregistrering giver besparelser. 1 en Azimuth thruster, er en propel der stikker ned under forskibet. Propellen kan dreje om sig selv og er drevet af en elmotor. Side 5 af 41

7 Det forventes at en flowmåling kan lade sig gøre uden større indgreb i maskinanlægget, som det er nu. Nærmere bestemt at installationen kan foregå med in-line måleudstyr 2, der hvor forsyningen sker via slanger, og med Clamp-on enheder 3, der hvor MGO-forsyningen sker gennem stålrør. Ved anvendelse af målemetoder hvor udstyret kan fås som Clamp-on enheder, behøver det ikke at være nødvendigt, at lave ændringer i konstruktionen på maskinanlægget, og derved heller ikke ændre noget, der kan kræver godkendelse fra Loyds Registre 4. Der vil i opgaven desuden blive præsenteret en række driftsparametre, som kan forbedres ved implementering af et anlæg til flowmåling. Rapporten er hovedsageligt skrevet udfra en maskinmesters synspunkt og tager derfor udgangspunkt i den daglige drift af anlægget. Altså vil fokus hovedsageligt ligge på, hvordan flowmåling kan benyttes af maskinmesteren til at optimere den daglige drift og til at fejlfinde på maskinanlægget. 2 Med in-line måleudstyr menes udstyr der sidder i serie med resten af installationen og derved erstatter en rørstrækning. 3 Med clamp-on enheder menes måleudstyr, der monteres ud over det eksisterende rør. 4 Loyds Registre er det klasseselskab, der har klassificeret EO Side 6 af 41

8 2.2 Problemformulering For at opfylde formålet med opgave og for at konkretisere emnet, er rapporten skrevet ud fra følgende problemformulering: Hvorledes og til hvilke formål kan data fra flowmåling benyttes i den daglige drift af maskinanlægget? Herunder: Hvordan skal behandlingen af data foregå? Hvordan kan de behandlede data udnyttes i driften af maskinanlægget? Hvilke metoder til flowmåling kan være relevante til flowmåling på EO? Hvordan kan en mulig løsning indbygges i det eksisterende anlæg på EO. Hovedvægten i opgaven vil ligge på, hvordan flowmåling kan benyttes til at optimere driften. Dette fordi maskinmesterens opgave hele tiden er at sikre, at anlægget kører optimalt og styret efter omstændighederne. Side 7 af 41

9 2.3 Metode Under arbejdet med projektet vil det blive undersøgt hvordan det nuværende MGO-system er konstrueret, og det vil blive undersøgt og beskrevet, hvordan gængse metoder til flowmåling er opbygget, og hvilke fordele og ulemper de har. Ud fra disse undersøgelser, vil det blive konkluderet hvilken eller hvilke metoder der egner sig bedst til MGO-anlægget på EO. For at afdække de enkelte målemetoders baggrund vil jeg benytte mig af de erfaringer, jeg har gjort mig i faget: Proces & Automation på 2. og 3. Semester af maskinmesteruddannelsen, samt lærebøgerne som er anvendt. Derudover vil jeg hente oplysninger om konkrete måleinstrumenter fra produktkataloger, forskningsartikler og den tekniske dokumentation, der findes på skibet. Ud over ovenstående undersøgelser vil der blive arbejdet ud fra hypotesen, at der kan opnås besparelser ved at implementere flowmåling af MGO til de enkelte forbrugere. Gennem projektarbejdet afdækkes det, hvor disse besparelser kan hentes, og hvordan besætningen, og i særdeleshed maskinbesætningen, ombord på EO skal agere, for at besparelserne kan hentes. Validiteten af lærebøgerne og kompendier brugt under projektet, vurderes til at være høj, da de også benyttes i undervisningen på. I vurderingen af materiale hentet fra leverandører af flowmålingsudstyr, lægges der vægt på at oplysninger hentet herfra ikke er performance data, der med fordel kan pyntes på, men udelukkende oplysninger om konstruktion. Derfor vurderes det at leverandørens oplysninger er valide. Derudover er der i opgaven anvendt artikler fra videskabelige databaser, som er henvist til af Aarhus maskinmesterskole, derfor vurderes disse som værende valide til dette brug. 2.4 Afgrænsning I projektarbejdet er der nogle emner, som ikke vil blive berørt af flere forskellige årsager. Hovedårsagen er at det ikke er hensigtsmæssigt at gøre projektet for bredt. Bliver det for bredt, er det ikke muligt at komme ordentligt i dybden. Derudover er der områder, hvor det ikke er muligt at få valide oplysninger. Fælles for disse emner er, at de alle er relevante i overvejelserne inden et evt. anlæg til flowmåling indkøbes og udføres, men ikke vurderet relevante i dette projektarbejde. Der vil i diskution af metoder til flowmåling blive fokuseret på hjælpemotorer, og hovedmotorer, og altså ikke på de øvrige forbrugere i anlægget. Side 8 af 41

10 Projektet afgrænses derudover omkring: Udregning af besparelser. Der vil i opgaven ikke blive lavet udregninger på hvor store besparelser der kan opnåes som følge af at der installeres flowmåling på MGO forbruget. Projektet lægger vægt på princippet i hvad der kan gøres, i forbindelse med registrering af MGO-forbruget for at spare på vedligehold og MGO. Projektet lægger således ikke vægt på et konkret eksempel på hvormeget der kan spares. Økonomi i forhold til integrering, installering og indkøring af flowregistrering. Dette er udeladt, da der ikke vil blive valgt nogle konkrete instrumenter, og det derfor er svært at sige noget generelt om prisen på sådanne. Derudover behøver det heller ikke udelukkende være et økonomisk incitament, der får en virksomhed som Esvagt til at lave tiltag for at spare på brændstoffet, men nok så meget et ønske om at skåne miljøet (se bilag 1). Udførelse af et fysisk anlæg. Da det ikke er en del af en bacheloropgave at udføre projektet fysisk vil det ikke blive medtaget i projektet. Valg af konkret udstyr. Der vil i opgaven blive opstillet forslag til, hvilke metoder der er anvendelige i de forskellige scenarier. Der vil dog ikke blive taget nogle konkrete valg af udstyr, da disse må bygge på videre undersøgelser af pris m.m. Integrering i skibets eksisterende Monitoring and Control System (MCS). Dette er fravalgt, da det vurderes at emnet er for produktspecifikt Side 9 af 41

11 2.5 Forkortelsesdefinitioner I dette afsnit vil forkortelser blive forklaret. Begreberne er listet i alfabetisk rækkefølge. Forkortelse Begreb forklaring DC Daughter Craft Større arbejdsbåd der kan tages op på skibet. EO Esvagt Observer Skib projektet tager udgangspunkt i. FRB Fast Rescue Boat Hurtiggående redningsbåd MCR Maximum Continuous Rating Den maksimale effekt, motoren kan levere over en længere periode. I denne sammenhæng eleffekten MCS Monitor and Control System Det system der håndterer alarmer og kontrollerer visse ventiler og pumper + diesel generatorene MGO Marine Gas Oil Gasolie til maritimt brug - den eneste type brændolie, der anvendes på Esvagt Observer MRERRV Multi Role Emergency Rescue and Response Vessel Skibe der som Esvagt Observer, ligger stand-by ved olieproduktionsplatforme, og som også kan udføre andre opgaver (slæb o.l.) PMS Power Management System System til kontrol af start/stop af generatorer (en del af MCS) SPM Single Point Mooring Konstruktion der står på havbunden, hvor olietankere kan fortøje og modtage olie. SFOC Specific Fuel Oil Consumption Det specifkke MGO-forbrug 2.6 Rapportens opbygning Rapporten er opbygget således at der i starten af hvert hovedafsnit, kort er beskrevet hvad afsnittet omhandler. Henvisninger til andre afsnit er skrevet med kursiv. Side 10 af 41

12 Med rapporten følger et bilagshæfte (se bilagsliste herunder). Disse er alle med for at lette forståelsen af det beskrevne, men rapporten er opbygget, så den kan læses uden bilag. Dog skal det nævnes at anlægstegningen (bilag 3) er god at have ved hånden under læsning, denne er ikke indsat i rapporten da den fylder for meget. Der vil ikke blive opstillet udregninger i rapporten, men blot benyttet resultater af udregninger. Disse findes i bilag 9. Bilagsoversigt Bilag sider Navn Beskrivelse 1 1 Esvagts miljøpolitik 2 4 Testskemaer for hovedmotorer De tests der er udført på Esvagt Observers hovedmotorer fra nye. 3 1 Fuel oil system - diagram Diagram over MGO-systemet på Esvagt Observer (de dele der er vigtige for rapporten er fremhævet) 4 4 MGO-analyser 4 Analyser fra 2012 af den bunkrede MGO på Esvagt Observer. (densitet og nedre brændværdi er fremhævet) 5 1 Belastningoversigt for DG 1, 2 & 3 Belastningen på de tre generatorsæt over 1 måned. Indtegnet er det belastningsområde generatorene normalt ligger inden for. Belastninger herudover, er ved skift mellem generatorer, og i spidsbelastninger. 6 3 Alphatronic Uddrag af beskrivelse af Alphatronic systemet, der kontrollerer Esvagt Observers hovedmotorer. 7 1 Forslag til besparelser ombord i Esvagt Observer, + 2 af 3 søstersibe samt C skibene 8 1 Load Control Curve (Alphatronic) Maskin chef Suni Debes s forslag til besparelser i forbindelse med vedligehold på diesel generatorene. Uddrag af beskrivelse af Alphatronic systemet. Viser sammenhæng mellem belastning og indexsignal/ tachometersignal. 9 2 Udregninger Udregninger der benyttes i afsnit In Use MGO FW stock Uddrag af optegnelse over MGO forbrug og hvor MGO beholdning. Side 11 af 41

13 Bachelorprojekt Registrering af brændolie-forbrug - anvendelse i driftsøjemed 4. Juni Thorbjørn Jean Kloster V Anlægsanalyse Dette afsnit er en analyse af anlægget på EO, som det ser ud idag. Alle MGO-forbrugere på skibet vil blive beskrevet for at give et overblik over, hvor der bruges MGO. Skibet har to hovedmotorer, der hver driver en skrue med justerbar stigning. De to motorer er identiske og er af typen: MAK 8 M 25, der hver yder 2400 kw ved 750min-1 (se bilag 2). Hver motor er forsynet med en tvangstrukket MGO-pumpe (se fig. 1), der leverer MGO til højtryks MGO-pumperne. Den tvangstrukne pumpe leverer en del mere MGO end motoren kan forbruge. Dette cirkulerer forbi højtryks MGO-pumperne, og det overskydende ledes tilbage til dagtanken (den tank der forbruges fra, se bilag 3). Hvor meget mere den tvangstrukne pumpe leverer, end motoren kan forbruge, afhænger af belastningen på motoren og af motorens omdrejningstal. En god antagelse er dog, at den leverer ca. 3 gange så meget MGO, som motoren kan forbruge ved fuldlast (Kuiken, 2008 Part I). 2) 3) 1) 4) Fig. 1 MGO-system ved tilgang til hovedmotor. 1 tvangstrukket MGO-pumpe; 2 tilgang til motor; 3 returløb til tank; 4 Trykholdeventil.!!!!!!!!! Eget billede. Side 12 af 41

14 Bachelorprojekt Registrering af brændolie-forbrug - anvendelse i driftsøjemed 4. Juni Thorbjørn Jean Kloster V10379 De tre hjælpemotorer på EO er af typen: Cummings KTA 38. Sammen med generatorene kan hvert sæt levere en Maximum Continuous Rating (MCR) på 872 kw på el-nettet. På generatorsættene er MGOsystemet af typen Cummins PT fuel pump/injector. På fig. 2 ses injektoren, og MGO ens vej gennem denne. Kanalen E er retur til tanken, og så længe ventilen ikke er åben, dvs. i gang med en indsprøjtning, cirkulerer olien gennem ventilen, for bl.a. at køle ventilen (Kuiken, 2008 part I, s.218) Dette betyder at der konstant er et lille flow tilbage til tanken, som for diesel generatorenes vedkommende er intermediate tanken (Se bilag 3). På fig. 3 ses MGO-pumpen på en af hjælpemotorene. Denne er af typen Cummins PT fuel pump der leverer Fig. 2 MGO ens vej gennem Cummings PT fuel injector. Kilde: Kuiken, 2008 part I, s.218 MGO til injektorene. På billedet ses også tilgangs- og returløbsslangerne, der henholdsvis kommer fra og går til intermediate tanken. Intermediate tanken har dels til formål at agere reservetank f.eks. i tilfælde af, at en forkert 2) ventil bliver lukket, og dels at sørge for at trykket før MGO- 1) pumpen er nogenlunde konstant og ikke varierer med væskespejlets højde i dagtanken, da dette vil kunne forstyrre omdrejningsreguleringen i pumpen. Fig. 3 Cummins PT MGO-pumpe. På billedet ses slangerne 1) tilgang til MGO-pumpe, og 2) returløb til intermediate tanken.!!!!!! Eget billedet Ud over fremdrivning og elproduktion skal der også produceres varme til skibet. Under normal drift genanvendes overskudsvarmen fra hjælpemotorerne til opvarmning, og overskudsvarmen fra én hjælpemotor i drift er nok til at opvarme EO tilstrækkeligt. Dog kan der forekomme situationer, hvor der ikke er overskudsvarme nok. I de tilfælde hjælper 4 el-patroner til med opvarmningen. Hvis dette heller ikke er nok, tager en oliefyret kedel over og leverer varmen. Side 13 af 41

15 Denne oliefyrede kedel er normalt ikke en stor forbruger af MGO, men dog en forbruger. Da det på skibet ikke registreres hvor meget den oliefyrede kedel kører, har det ikke været muligt at undersøge, hvor meget MGO brænderen forbruger. Flowmåling af MGO hertil vil kunne foretages forholdsvis enkelt, da der kun er ét tilgangs MGO-rør til oliebrænderen. EO er udstyret med to Fast Rescue Boats (FRB) og to Daughter Crafts (DC), der også bruger MGO. Det foregår ved påfyldning fra en af i alt to tankstandere på dækket. Da MGO en hertil leveres fra samme pumpe til begge standere, vil flowmåling på disse tankstandere kunne foregå ved montering af én enkelt flowmåler, der kan sende et signal videre til skibets MCS. Alle disse forbrugere bruger MGO fra én af skibets to dagtanke (se bilag 3). Derudover er skibet udstyret med en nødgenerator, der også forbrænder MGO. Dog er denne udstyret med egen tank, der kun fyldes meget sjældent, da nødgeneratoren kun kører kort tid af gangen. Altså vil en flowmåling ved denne være mindre relevant, da forbruget let vil kunne beregnes på baggrund af, hvor meget MGO der er fyldt på tanken. Side 14 af 41

16 4 Behandling af data Inden valg af instrumenter til registrering af MGO-forbruget, må det overvejes, hvad data fra denne registrering skal bruges til, og hvordan de skal behandles. Har man ikke besluttet dette, bliver det op til de enkelte brugere af anlægget, og i værste fald bliver databehandlingen ikke ensrettet tilstrækkeligt til at kunne bruges til, at give et samlet overblik over MGO-forbruget. Det er afgørrende at definere, hvilke data der er relevante for driften af anlægget. 4.1 Relevante data for driften Masseflow kontra volumenflow Man må først og fremmest overveje, om man er interesseret i et masseflow eller et volumenflow. Forholdet herimellem er densiteten på væsken, som for MGO ligger på omkring 0,85-0,89 g/cm 3 (Knak, s.32). Densiteten varierer dog noget med temperatur og er også forskellig for hver gang, der bunkres. Af bilag 4, som er MGO-prøver taget på EO, fremgår det, at densiteten i disse prøver varierer fra 0,864 g/cm 3 Til 0,879 g/cm 3 ved 15 0 C, og denne varierer også med temperaturen. Derfor vil det blive upræcist og omstændigt at udregne et masseflow ud fra et volumenflow. Det vil kun være relevant at tale om masseflow, der hvor der benyttes masseflowmåling, (se mere herom i afsnit: 5.4 Coriolis masseflowmålere). I stedet for at kigge på masseflowet af MGO, vil det, af hensyn til kompleksitet, og andre forhold som er beskrevet i afsnit: 5.6 Diskusion om valg af flowmålere, være mere fordelagtigt, at kigge på volumenflowet af MGO. Diesel generatorsæt På EO er der konstant overvågning af, hvor stor en el-effekt der optages på el-nettet. Det kan derfor være interessant at vide, hvor meget energi der bruges til at producere denne eleffekt. Til dette formål er det relevant at benytte sig af det specifikke MGO-forbrug, som i denne sammenhæng er massen af forbrugt MGO pr. kwh (Kuiken, K., 2008, Part II s.179). Det specifikke MGO-forbrug giver til enhver tid den masse af MGO, der skal til for at producere en kwh med enheden [kg/kwh] eller [g/kwh]. Ved flowmåling af MGO på EO, vil det dog være hensigtsmæssigt med et par ændringe, af hensyn måden, hvorpå værdien anskues, disse ændringer er angivet herefter. Da det er hensigtsmæssigt at måle volumenflowet i stedet for masseflowet, bliver enheden for det specifikke MGO-forbrug [l/kwh]. Derudover ser man normalt på energiproduktionen på dieselmotorens aksel (Kuiken, K., 2008, Part II s.179), hvor man altså ikke medregner Side 15 af 41

17 tabene i generatoren. For diesel generatorsættene er det ikke relevant at tale om akseleffekten, men derimod den effekt der leveres ud på skibets elnet, da denne er kontinuerligt monitoreret i skibets Power Management System (PMS). Det vil altså sige at man kan betragte diesel generatorsættet som en sort boks, hvor man overvåger, hvor meget energi der tilføres i forhold til den energi der afgives, henholdsvis i form af MGOforbrug og energi på det interne el-net. Det specifikke MGO-forbrug fremkommer ved at dividere volumenflowet af MGO pr. time, med effekten afgivet til el-nettet. l h 1 kwh = l kwh Som der fremgår af fig. 4, forbruger en dieselmotor mest MGO ved lave og høje belastninger. Figuren er ikke målfast, men giver et teoretisk billede af sammenhængen. Når flowmåling er etableret, vil det være muligt at tegne denne kurve, ved at holde belastningen på én generator konstant og registrere, hvor meget MGO der forbruges ved denne belastning. Som illustreret vil det specifikke forbrug ikke vil være konstant over hele belastningsspektret, men variere med belastningen. Denne variation er dog begrænset af, at belastningen normalt ligger mellem 290 og 450 kw ( Pel) svarende til %MCR, jf. Bilag 5. Variationen i det specifikke MGO-forbrug vil sådeles begrænses tilsvarende, Fig. 4 Skitse over det specifikke MGOforbrug, som funktion af MCR.! Egen ill. med inspiration fra! Dedes, Hudson, Turnock, S. (2010 fig. 2) til de i fig. 4 & 5 indtegnede vandrette røde linjer. Det vil være muligt v.h.a. en trendkurve (fig. 5), at undersøge om forbruget bevæger sig ud over forbruget for normal belastning. Fig. 5 Det specifikke MGOforbrug over tid. Bevæger forbruget sig ud over de normale områder (makeret med de røde linjer) skal det overvejes hvad denne ændring skyldes. Egen ill. Side 16 af 41

18 Den, i bilag 5, angivne kurve over effekten leveret til skibets el-net af dieselgeneratorene, er værdier logget igennem april måned, og giver derfor ikke et fuldstændigt retvisende billede af belastningen. Det vurderes dog at det er tilstrækkeligt til brug i dette projekt, da værdierne blot danner grundlag for princippet i en metode til at monitorere det specifikke MGO-forbrug. Et alternativ til at beregne det specifikke MGO-forbrug, er at beregne en samlet virkningsgrad for diesel generatorsættet. Dette kan gøres ved at multiplicere det føromtalte specifikke MGO-forbrug i [l/kwh] med oliens nedre brændværdi i [kj/kg] og oliens densitet i [kg/l]. l kj kwh afgivet kg kg 3600 l = kj tilført 3600 kwh afgivet = kwh tilført kwh afgivet Derved fås et mål for energien, der tilføres dieselmotoren i [kwh] over energien der afgives af generatoren i [kwh]. Det er virkningsgraden for hele diesel generatorsættet. Denne virkningsgrad vil være fejlbehæftet, da brændværdien og densiteten for olien ændrer sig fra bunkring til bunkring (se bilag 4), og vil derfor ikke være relevant at anvende på EO. Det specifikke MGO-forbrug, giver det mest sammenlignelige billede af MGO-forbruget over tid. Det kan derfor afslører, eventuelle fejl på anlægget, selvom belastningen varierer over tid. Udsvingene i belastning vil resultere i mindre udsving i det specifikke MGO-forbrug, end hvis man ser direkte på volumenflowet til motoren. Hovedmotorerne På de fleste skibe vil det være relevant at kigge på MGO-forbruget som funktion af farten, da det vil give en ide om, hvilken fart der er den mest økonomiske at sejle (Kuiken, K., 2008, Part II s. 180). I EO s tilfælde derimod vil dette som regel ikke være en brugbar faktor, da skibet for det meste ligger på samme position, stort set uden at gøre fart gennem vandet. Altså må der findes en anden måde at gøre data fra flowmåling anvendelige på. På hovedmaskineriet, der bruges til fremdrivning, ville det som for dieselgenersættene være anvendeligt til enhver tid at kende det specifikke MGO-forbrug. Der er dog ingen overvågning af hovedmaskinernes bremseydelse 5. Bremseydelsen er relevant at holde op imod flowet af MGO, da den er et mål for hvilken effekt der leveres fra motoren, og flowet af MGO er et mål for hvilken effekt der leveres til motoren. Hovedmaskinerne er udstyret med en Alphatronic styring (se bilag 6), der sørger for at levere den effekt, som navigatøren ønsker. Styringen kan regulere både fremdrivningsskruernes stigning og maskinernes omdrejningstal, og derved tilpasse til ønsket effekt. Som det fremgår af bilag 6 anvender Alphatronic styringen maskinens omdrejningstal og højtryks MGO-pumpernes index, til at bestemme belastningen 5 den effekt der af motoren afgives til forbrugeren (Knak, 2004 s. 94) Side 17 af 41

19 Bachelorprojekt Registrering af brændolie-forbrug - anvendelse i driftsøjemed 4. Juni Thorbjørn Jean Kloster V10379 på motoren. Dette er dog ikke et udtryk for den reelle bremseydelse, men blot en beregnet størelse på baggrund af MGO-forbrug og omdrejningstal. Derfor giver det kun en teoretisk ide om, hvad motoren burde yde / ydede som ny. Da bremseydelsen ikke måles direkte, vides det ikke, om motoren virker, som den skal, eller om den har nedsat ydelse f.eks. på grund af slid på drivskruerne e.l. Dertil kommer at ydelsen varierer som funktion af flere andre driftsparametre, såsom lufttryk og -temperatur, MGO ens densitet og brændværdi. En mulig metode til at bestemme bremseydelsen er ud fra fremdrivningsskruen omdrejningstal og stigning, v.h.a. en propellerkurve, Propellerkurven giver bremseydelsen som funktion af omdrejningstallet, ved forskellige indstillinger af stigning. Denne metode har dog sine svagheder, da propellerkurven er fremstillet ud fra den nye propel. Kurven tager ikke højde for slid på propellen, og ydre faktorer, så som vind strøm og begroning på skibet. Desuden ligger EO ikke inde med propellerkurver for fremdrivningsskruerne, så disse skulle først fremstilles, hvis det skulle være en mulighed. Den optimale løsning er kontinuerligt at måle bremseydelsen på hver hovedmotor. Dette kan f.eks. gøres ved at installere et torsiometer, der kan måle momentet på akslen. Et torsiometer er et instrument, der sidder på skrueakslen, og monitorerer vriddet på akslen (Knak, s. 152). På fig. 6 ses en principskitse af et torsiometer, hvor der om akslen er fæstnet to ringe. Den ene ring har en knast, og den anden har to. Disse tre knaster er drejet en bestemt vinkel i forhold til hinanden, og mellem dem er Fig. 6 Skitse af torsiometer. Kilde: opspændt to strenge, der vibrerer ligesom en guitarstreng. Frekvensen på disse vibrationer ændres med vriddet på akslen og optages af en transmitter. Ud fra forsøg med den givne aksel kan man finde sammenhængen mellem vriddet, og det moment akslen påvirkes af. Produktet af vridningsmomentet [Nm] og akslens omdrejningstal [1/s] giver bremseydelsen [Nm/s], altså den effekt der overføres gennem skrueakslen i [W] 1 Nm Nm s = s Fig. 7 Færdig monteret torsiometer!! Kilde: Side 18 af 41