Regulering af kondensatortryk

Transkript

1 2017 Regulering af kondensatortryk Bachelorprojekt ombord på Finnur Fríði Udarbejdet af: Hans Jørgensen

2 Titelblad Titel: Regulering af kondensatortryk Problemformulering: 1) Vil en implementering af en reguleringsventil på kølevandsafgangen fra kondensatoren kunne medføre et konstant kondensatortryk? 2) Vil en by-pass regulering på kondensatorens kølevandstilførsel medføre et konstant kondensatortryk? Forfatterens navn: Hans Jørgensen Adresse: Heimasta horn Postnummer: 100 Tórshavn Studienummer: EES Praktiksted: M/S Finnur Fríði, P/F Varðin Antal anslag/normalsider: /23,73 normalsider Dato for aflevering: Institutionens navn: Fredericia Maskinmesterskole, Esbjerg. Adresse: Niels Bohrs vej 3 Postnummer: 6700 Esbjerg Projekttype: Bachelorprojekt Fag: Køleteknik, pumpeteknik og automation Semester: 6. semester 2017 ECTS: 15 Fagvejleder: Dennis Hansen Mail: dh@fms.dk Praktikvejleder: Símin Pauli Jacobsen Praktikvejleder: Hardy Hansen 1

3 Tak Gennem udarbejdelsen af projektet, vil jeg sende en særlig tak til besætningen ombord på Finnur Fríði, samt: Tilknyttet vejleder: Dennis Hansen Finnur Fríði Chief: Símin Pauli Jacobsen Hardy Hansen 1. Mester: Jógvan Heinesen Kári Jacobsen 2. Mester: Poul Henning Jacobsen Poul Nolsøe Desmi A/S Sp/f EL.FO Fagerberg A/S Birgit Dreyer Jógvan Elias Jacobsen Pia Nilsson 2

4 Abstract The crew onboard the Finnur Fríði has challenges keeping constant condensator pressure (10 bar) on the RSW cooling system at low capacity. This leads to the RSW system under some conditions is cutting out on low lube oil pressure on 2 bar. To avoid a cut out of the RSW system the crew throttles the condensators coolingwater discharge valve. To remediate this problem there are presented four hypotheses which are analysed in order to find the best possible solution. These are: an analysis of the cooling systems current operational state, an experiment with a control valve, implementation of a by-pass and a combination of the latter two. The analysis of the cooling systems current operations showed that there is more coolingwater flowing through the condensator at 15Hz than needed. This leads to the refrigerant beeing cooled too much and results in the cooling system not being able to keep up a constant condensator pressure. The experiment with the control valve does not result in a constant condensator pressure but is a step in the right direction as the cut out point for the lube oil pressure is within limits as well as the crew not having to throttle the condensators discharge valve. A by-pass could ensure a constant condensator pressure by by-passing the surplus coolingwater around the condensator. The analysis of a combination of implementing a control valve and a by-pass is falsified as the by-pass itself manages to keep up a constant condensator pressure and thereby makes the control valve unsuitable. 3

5 Indholdsfortegnelse 1. Forord Indledning Læsevejledning Emnevalg Formål med projektet Problemstilling Problemformulering Hypoteser Afgrænsning Videnskabelig teori/metode Teori Metodevalg Metode Metodekritik RSW systemet - anlægsbeskrivelse Generelt om systemerne RSW princippet RSW tankene Fordamperen Kondensatoren Styretavlen i RSW anlægget Overvågning af RSW kølingen Pumpekurver og anlægskarakteristik Analyse af køleanlæggets nuværende drift Søvandspumpens driftspunkt ved 50 Hz Søvandspumpens driftspunkt ved 15 Hz Søvandsmassestrømmen igennem kondensatoren Delkonklusion Analyse af regulering af søvandsventilen efter søvandspumpen på kondensatoren Placering af reguleringsventil Forsøget med reguleringsventilen Delkonklusion Analyse af by-pass-regulering på kondensator Regulering ved by-pass og omdrejningsregulering

6 8.2 Delkonklusion Analyse af en kombination af reguleringsventil, omdrejningsregulering og by-pass ved forøget motorfrekvens på 30 Hz Søvandspumpens driftspunkt ved 30 Hz Delkonklusion Kildekritik Konklusion Perspektivering Litteraturliste Bøger Internetsider Bilagsmappe

7 1. Forord I forbindelse med bacheloropgaven på Fredericia Maskinmesterskole Esbjerg, hvor min uddannelsesretning har været den maritime valgfagslinje, har mit ønske været at komme i praktik på søen. Det lykkedes mig at afholde den obligatoriske praktik på 10 uger ombord på Finnur Fríði, som er en færøsk trawler, ejet af P/F Varðin. I praktikperioden blev der fundet og bearbejdet en problemstilling, som danner grundlag for et projekt og en mundtlig eksamen. Det har været spændende at arbejde med et virkeligt køleanlæg og afprøve den ene hypotese på anlægget og se hvordan ændringerne påvirker anlæggets parametre. Rapporten henvender sig til læsere med en teknisk baggrundsviden og interesse for køleanlæg, pumper og regulering. 6

8 2. Indledning 2.1 Læsevejledning I projektet er teori og brugt materiale lagt i et bilagssystem. Der er lavet henvisninger med fodnoter, således at det er let at lave opslag i. Desuden er der under hver figur eller billede lavet henvisninger til, hvor materialet er hentet fra og hvor i teksten det er anvendt. 2.2 Emnevalg Faget termiske maskiner og anlæg og automation har altid interesseret mig og derfor er emnevalget fundet i denne kategori. I samarbejde med maskinmestrene ombord på Finnur Fríði fandt vi frem til en problemstilling, som de har døjet med siden skibet blev bygget i 2003, som de ønsker en løsning på. Nemlig hvordan kondensatortrykket kan holdes konstant på RSW anlægget, når belastningen på køleanlægget er lav. Jeg har spekuleret over problemstillingen i et stykke tid og har valgt at udføre bachelorprojektet, i håb om at finde en eller flere løsninger på problemet. 2.3 Formål med projektet Formålet med projektet er at finde ud af, hvorvidt et RSW-køleanlæg ombord på Finnur Fríði holder et konstant kondensatortryk. Derudover er formålet at undersøge om implementeringen af reguleringsventilen på søvandsudgangen af kondensatoren, eller en by-pass-regulering, eller en blanding af disse to, kan sikre et konstant kondensatortryk. 2.4 Problemstilling Ombord på Finnur Fríði er der problemer med at holde et konstant tryk på 10 bar i køleanlæggets kondensator, idet trykket varierer mellem 6-10 bar på grund af variation i køleanlæggets kapacitet. Lavt kondensatortryk bevirker lavt smøreolietryk og risiko for udkobling af kompressoren og dermed stop af anlægget. Den vagthavende maskinmester, bliver nødt til at regulere manuelt på søvandsudgangen på kondensatoren, for at opretholde kondensatortrykket på 10 bar ved lav kapacitet, hvor frekvensen på kølevandspumpens elmotor er nedreguleret til 15 Hz. De 15 Hz er den nedre grænse, da pumpens trykhøjde vil blive for lav, når belastningen er så lav. Desuden er der risiko for, at kølevandspumpens elmotor bliver for varm, pga. dårlig køling fra ventilatoren. 7

9 De spørgsmål der så kan stilles er: Hvad er årsagen bag det varierende kondensatortryk ombord på Finnur Fríði? Hvilke parametre/faktorer påvirker kondensatortrykket? Hvordan kan man sikre at kondensatortrykket ikke varierer for meget i et RSW anlæg? Dette vil have indflydelse på, hvordan man vil løse problemstillingen og sikre et konstant kondensatortryk på 10 bar. En løsning kunne også medføre, at de vagthavende maskinmestre ikke skulle regulere manuelt på søvandsudgangen på kondensatoren. 2.5 Problemformulering Vil en implementering af en reguleringsventil på kølevandstilgangen af kondensatoren kunne medføre et konstant kondensatortryk? Vil en by-pass-regulering på kondensatorens kølevandstilførsel medføre et konstant kondensatortryk? 2.6 Hypoteser De opsatte hypoteser, som projektet mener at kunne løse det varierende kondensatortryk, er ved at implementere en reguleringsventil på søvandstilgangen på kondensatoren, eller ved at lave en by-pass-regulering, eller en blanding af de to førstnævnte. Ved at implementere en reguleringsventil på søvandstilgangen på kondensatoren, styret af frekvensomformeren til RSW anlægget, kan der undgås store udsving i kondensatortrykket. Ved at anvende by-pass-regulering på kondensatoren, hvor 3-vejsventilen på kondensatorens tilgang bliver styret af styreenheden til RSW anlægget, kan kondensatortrykket holdes konstant. Vil en kombination af 1 og 2 være en velegnet løsning på længere sigt, hvor motorfrekvensen er forøget for at opnå et større differenstryk over kølevandspumpen? 8

10 2.7 Afgrænsning Økonomi er ikke medregnet i løsningsforslaget, da eksperimentet ikke forventes at koste så meget. Alle trykangivelser i dette projekt er angivet i absoluttryk. Ved beregning af søvandsmasseflowet igennem kondensatoren, er udgangstemperaturen af kondensatoren holdt konstant, for at kunne beregne behovet af køling ved lavere temperaturer. Ved en kapacitet på 15 Hz på køleanlægget kan kondensatortrykket ikke holdes konstant på 10 bar, derfor er der antaget en driftssituation, som skal forestille en kondensatordrift på 10 bar. Programmering af PLC styringer og regulatorer afgrænses i dette projekt, idet det ikke er muligt at afprøve i praksis. PLC programmet er låst, da Johnson Control har servicerettighederne på RSW anlægget. Det er ikke projektets formål at ændre opbygningen af køleanlægget, men at finde løsninger på, hvordan et konstant kondensatortryk på 10 bar kan opnås. Dette kan medføre tilføjelser på anlægget. 9

11 3. Videnskabelig teori/metode 3.1 Teori Der er anvendt teori om køleteknik, for at få en forståelse for opbygningen og virkemåden af RSW anlægget. Pumpeteorien er ligeledes anvendt til at beregne og konstruere pumpekurver og anlægskarakteristikker. Til opbygning af reguleringssløjfer og forslag til virkemåde af regulering, er teori om reguleringsteknik anvendt. 3.2 Metodevalg Kvalitative og kvantitative data er anvendt til indsamling af empiri til projektets analyse 1. Den kvalitative empiri i dette projekt vil være datablade fra leverandører og tekniske rapporter. Den kvantitative empiri er mere udbredt i naturvidenskab fagene, idet den vægter numeriske talværdier og er målbare data. Indsamlingen af kvantitative data i dette projekt er baseret på udregninger og behandling af figurer. 3.3 Metode Ved at undersøge køleanlægget visuelt, gennemgå relevante datablade og foretage driftsmålinger, vil der opnås kendskab til anlæggets opbygning og virkemåde. Ved hjælp af Excel er der konstrueret pumpekurver, anlægskarakteristik, effektkurve og effektivitetskurve, som anvendes i opgaven. Det har ikke været muligt at foretage målinger ved hjælp af clamp-on -måler 2 af søvandsflowet og kølemiddelflowet igennem kondensatoren, idet det ikke var muligt at få fat i udstyret. Flowet af søkølevand gennem kondensatoren bestemmes ved aflæsning af pumpekurver, da det er nødvendigt at kende dette flow til brug ved beregninger. 1 Den gode opgave, udg. 4, side 208 Lotte Rienecker, Peter Stray Jørgensen, med bidrag af Signe Skov 2 Bilag

12 Desuden har det ikke været muligt at lave en kontrol af effektberegningen for henholdsvis kølemiddelsiden og søvandssiden på kondensatoren, idet de relevante datablade på kondensatoren ikke blev fundet og derfor kunne areal (A) og varmeledningstal (k) for kondensatoren ikke bestemmes. Dette medførte at effekten for kølemidlet ikke kunne beregnes. Der er taget kontakt til pumpeleverandøren Desmi for at få verificeret elmotorens mindst tilladte omdrejningstal, hvor elmotoren stadig køles. Der er også lavet differenstrykmålinger ved hjælp af manometrene på henholdsvis sugesiden og tryksiden af søvandspumpen til kondensatoren ved 50 Hz, 30 Hz og 15 Hz. Pumpekurver for søvandspumpen til kondensatoren udleveret fra leverandøren Desmi, samt affinitetsberegninger, konstrueringer af anlægskarakteristikker og pumpekurver er behandlet og brugt for at se, om databladene på anlægget svarer overens med de foretagende differenstryks målinger på søvandspumpen. Hvor der ikke er overensstemmelse, medfølger en forklaring. Der er foretaget effektberegninger på kondensatoren, idet effekten er en del af beregningen for at finde behovet af køling igennem kondensatoren. Der er foretaget en temperaturmåling ved hjælp at et infrarødt termometer af søvandstemperaturen på afgangen af kondensatoren, idet denne ikke er kendt og skal bruges til beregning af behovet af køling igennem kondensatoren. Ved beregning af behovet af køling igennem kondensatoren, er temperaturen på afgangen af kondensatoren antaget at være konstant, for at kunne beregne behovet ved søvandets lavere temperaturer. Der er desuden fortaget en analyse af placering af reguleringsventilen for at sikre at kavitation undgås. Der er taget kontakt til Fagerberg, for at få deres erfaring og mening om, hvilken reguleringsventil de anbefaler til drøvling af søvandet igennem kondensatoren. Ved hjælp af reguleringsteknikken er der lavet forslag til opbygning af reguleringssløjfer, samt virkemåde af reguleringen. 11

13 Pumpens datablad med pumpekarakteristik er analyseret med henblik på drift ved 30 Hz. 3.4 Metodekritik Til konstruering af pumpekurver, anlægskarakteristik, effektkurve og effektivitetskurve er de nødvendige værdier til beregning af disse aflæst på datablad, udleveret af Desmi. Aflæsningen af databladets graf er med øjemål og derved kan der være en fejlmargin. Aflæsningen på manometrene er aflæst på øjemål. Derfor er der bundet en usikkerhed med om aflæsningen er 100% korrekt. Desuden er manometrene af klasse 1,6 3 hvilket medfører, at manometrene kan vise en fejlmargin på 1,6% af fuldt udslag. Den målte søvandstemperatur på kondensatorafgangen er målt med et infrarødt termometer, som har en måleusikkerhed på 1% 4. 3 Figur 12 side 26 4 Bilag 2 - datablad for Fluke 65 infrarødt thermometer 12

14 4. RSW systemet - anlægsbeskrivelse Der vil i dette afsnit blive gennemgået relevante dele af RSW anlægget ombord på Finnur Fríði, for at opnå en forståelse af anlæggets funktioner. Ombord på Finnur Fríði er der to RSW anlæg, som er designet til at klare sig i tropiske og arktiske farvande. Den eneste forskel på anlæggene er størrelsen og, at det mindre anlægs skruekompressor er udstyret med en frekvensomformer. Der vil i dette projekt fokuseres på det mindre RSW anlæg. Afsnittet vil primært omhandle anlægsopbygningen og hvordan et konstant kondensatortryk kan opnås. Derudover vil der i dette afsnit være fokus på at videreudvikle det eksisterende anlæg. Figur 1 Princippet i RSW køling 5. Generelt om systemerne Refrigerated Sea Water anlæg også kaldt RSW anlæg er meget brugt til fiskefartøjer i den pelagiske flåde. Idet det er en effektiv måde at køle fangsten i køletankene på. Lagringen er effektiv og sikrer en god kvalitet af fisken inden landing i land, pga. at fangsten hurtigt bliver kølet ned til tæt på vandets frysepunkt. Hvis fisken ikke bliver nedkølet hurtigt nok, kan det medføre kemiske nedbrydninger som harskning 6. Opdriften i vandet sikrer at der er cirkulation i tankene og dette medfører, at fisken ikke får så mange trykskader. 5 Bilag 10, kap 5, side Bilag 11, kap 5, side

15 RSW anlæg er generelt ideelle til den pelagiske flåde, idet de gør det muligt at opbevare fisken i tankene i længere tid, uden væsentlig nedsættelse i kvaliteten. Desuden sikrer et RSW anlæg en hurtig og effektiv nedkøling, som sikrer at der ikke dannes kemiske nedbrydninger i tankene. Det som det handler om er, at RSW anlægget skal sikre en høj kvalitet, således at rederiet kan få så stor profit af råvaren som muligt. 14

16 4.1 RSW princippet Figur 2 Principtegning af RSW anlægget ombord på Finnur Fríði (Eget arkiv, 2017) Figur 2 øverst i dette afsnit, viser princippet i køleanlægget ombord på Finnur Fríði. Kompressoren suger kølemiddeldampene/olien fra fordamperen. Her er det vigtigt at sikre sig at det er ren damp, således at kompressoren ikke får væskeslag. Efter kompressoren bliver gassen ledt ind i en olieudskiller, hvor kølemiddeldampene og olien bliver adskilt. Kølemiddeldampene transporteres derefter ind i kondensatoren, hvor dampene afkøles vha. havvand og går fra gasform til væskeform. Olien sikrer en god smøring af kompressoren. På kølemiddelafgangen på kondensatoren sidder der en højtrykssvømmer, som skal sikre at kølemiddelrørene hele tiden er dækket af kølemiddel. Højtrykssvømmeren registrerer om der er for lidt eller for meget kølemiddel i fordamperen. Da væskeniveauet falder lukker højtrykssvømmeren for kølemiddel, men stiger væskeniveauet åbner den derimod for kølemiddel 7. Denne form for regulering anvendes en del i skibsanlæg 8. 7 Noget om køleteknik bog 2, udg. 4, side Eigil Nielsen 8 Noget om køleteknik bog 2, udg. 4, side Eigil Nielsen 15

17 Anlæggets funktion er at køle RSW tankene. For at opnå en optimal køling i tankene, er der monteret perforerede plader i bunden og i toppen af tanken. Cirkulationspumperne recirkulerer havvandet igennem de perforerede plader ved enten at suge eller trykke havvandet gennem de perforerede plader i toppen eller bunden, alt efter hvad for en cirkulation der ønskes. Cirkulationen styres ved at fjernoperere ventilerne og cirkulationspumperne på RSW operationspanelet 9. Ombord på Finnur Fríði suges vandet normalt fra toppen, hvor det tilføres fordamperen. Her passerer vandet kølemiddelrørene og bliver afkølet, hvorefter vandet bliver trykket ind i tankene igen. Tilførslen i bunden af tanken medfører, at der er opdrift i tanken, dette har med sig, at trykket i bunden reduceres og sikrer, at fiskene holder sig flydende og mindsker risikoen for trykskader samt, at fiskene trykkes kompakt sammen, som medfører for dårlig køling og der derved dannes råd. Dette bliver også kaldt varme lommer. Billede 1 - RSW operationspanel (Eget arkiv, 2017). 9 Billede 1 - Nederst i dette afsnit. 16

18 4.2 RSW tankene 10 Finnur Fríði har 12 lagertanke, som rummer 2554 m 3, tankene bruges også som ballasttanke. Lagertankene er fordelt på fire rækker og er konstrueret ved siden af hinanden. Konstruktionen af tankene er ikke tilfældig, idet den sikrer, at tankene er isoleret fra skroget, dækket, maskineriet og apteringen, således at der trænger så lidt varme til tankene, som overhoved muligt. Tankene er desuden udstyret med udligningsrør således, at operatøren kan udligne vandet mellem tankene. Udligningsventilerne er placeret tæt ved tankene og må betjenes manuelt. I bunden og i toppen af RSW tankene er der perforerede plader, hvor cirkulationspumperne suger eller trykker fra, for at holde cirkulation i tankene. Mandskabet vedligeholder de indre overflader i tankene ved at vaske tre tanke hver gang man lander i land således, at de indre overflader holdes glatte og sikrer at fisken forbliver i god stand. Det er meget forskelligt, hvordan man laster tankene, alt efter om fangsten er til menneskeføde eller fiskemel. Er fangsten til menneskeføde laster man 60% fisk og 40% havvand, for at undgå for mange trykskader på fisken. Havvand bliver anvendt, idet det gør det muligt at nedkøle fisken under frysepunktet pga. Saltindholdet i havvand. Dette sikrer en god kvalitet. Er fangsten derimod til fiskemel laster man op til 80% fisk og 20% ferskvand, idet kvaliteten ikke er vigtig. Ferskvand bliver anvendt for at mindske fiskens saltoptagelse, idet fisken optager salt, da den er død. Også bliver der tilsat eddikesyre i RSW tankene, for at forsinke fiskens rådneproces. Billede 2 - RSW tankene (Eget arkiv, 2017) 10 Billede 2 side 17 RSW tankene 17

19 4.3 Fordamperen 11 Fordamperen er en oversvømmet rørvarmeveksler, hvor kølemidlet befinder sig i rummet omkring rørene, imens hav- eller ferskvandet løber inde i rørene. Dette medfører at kølemidlet fordamper på ydersiden af rørene, imens vandet afkøles på indersiden af rørene. Udformningen er en cylindrisk svøb og er af stål, med monterede ende dæksler. Ved at afmontere ende dækslerne, kan der udføres en mekanisk rensning af rørene. Billede 3 - RSW fordamper (Eget arkiv, 2017) 11 Billede 3 side 18 RSW fordamper 18

20 4.4 Kondensatoren 12 Kondensatoren er en vandkølet kondensator, hvor kølemidlet befinder sig i rummet omkring rørene, imens vandet befinder sig inde i kølerørene. Kondensatoren skal sikre, at kølemidlet i anlægget går fra gas til væske, ved at fjerne kølemiddeldampene der kommer fra kompressoren. Udformningen er en cylindrisk svøb og er af stål, på enderne er der monteret rørplader. I rørpladerne er der monteret et stort antal kølerør, som dækker et stort areal således, at kølemiddeldampen fra kompressoren kan kondenseres på ydersiden af kølerørene. Billede 4 - RSW kondensator (Eget arkiv, 2017) 12 Billede 4 side 19 RSW kondensator 19

21 4.5 Styretavlen i RSW anlægget 13 Styretavlen er placeret noget udenfor hvor RSW anlægget står. Styreenheden til RSW anlægget er en PLC, der opsamler alle de nødvendige data, så anlægget kan styres. Anlægget er desuden udstyret med frekvensomformere til søvandspumpen til kondensatoren, cirkulationspumperne og skruekompressoren. Pumperne i RSW anlægget bliver styret af en PID regulator, regulatoren prøver hele tiden at opretholde den værdi/set punkt der ønskes af operatøren. Ved at regulere på søvandspumpen på kondensatoren, er man interesseret i at holde et konstant kondensatortryk. Regulering af cirkulationspumperne sikrer et optimalt flow igennem de perforerede plader i RSW tankene og derved optimal køling af fisken. Ved at regulere på skruekompressoren, bestemmer man hvor meget kølemiddel bliver flyttet i anlægget, alt efter behovet af køling. Dette vil med andre ord sige, at ved stor køling/kapacitet, bliver der flyttet meget kølemiddel og ved lav køling/kapacitet, bliver der ikke flyttet meget kølemiddel i anlægget 14. Desuden er der nogle fordele med at skruekompressoren er omdrejningsreguleret, idet det sikrer: Kontinuert og trinløs kapacitetstilpasning Højere kompressorvirkningsgrad end ved f.eks. start/stop regulering og ventilaflastning Minimering af start/stop og dermed længere levetid af kompressorer Stabilt sugetryk og dermed mulighed for højere fordampertryk Mere præcis regulering af kølestedernes temperatur Større fleksibilitet af kompressoranlægget 15 Ulempen ved at omdrejningsregulere skruekompressoren ombord på Finnur Fríði er, at idet at behovet for køling ikke er stort, nedregulerer kompressoren ned til 42 Hz og søvandspumpen ned til 15 Hz. Dette medfører, at kondensatortrykket falder til omkring 5-6 bar, imens skruekompressor sugetrykket/fordampertrykket ligger omkring 2-3 bar. 13 Billede 5 side 21 Styretavlen af RSW anlægget 14 Noget om køleteknik bog 1, udg. 4, side Eigil Nielsen 15 Bilag 14 - Omdrejningsregulering af kølekompressorer i detailhandelen side 13 20

22 Idet at Kondensatortryk Skruekompressorsugetryk/fordampertryk = Olietryk, medfører dette nogle gange, at olietrykket bliver for lavt og derved er smøringen af kompressoren ikke optimal. Kommer olietrykket under minimalgrænsen på 2 bar kobler RSW anlægget ud, dette oplever mandskabet på Finnur Fríði nogle gange. Billede 5 - Styretavlen af RSW anlægget (Eget arkiv, 2017) 21

23 4.6 Overvågning af RSW kølingen Billede 6 - Overvågning af RSW anlægget under drift (eget arkiv, 2017 ). På billede 6 ses overvågningen af RSW anlægget under drift. Overvågningen giver operatøren mulighed for at følge med i om værdierne ligger indenfor grænseområderne. Dette øger samtidigt muligheden for at reparere anlægget inden fejlen opstår. Der sidder en tryktransmitter og en temperaturtransmitter og måler på kølemiddelafgangsrøret på fordamperen. Tryktransmitteren måler kompressor sugetrykket/fordamper trykket (1), mens temperaturtransmitteren måler temperaturen (2). Da man både kender trykket og temperaturen på sugesiden af kompressoren, er det muligt at finde overhedningen på anlægget. Ved at slå op i en ammoniak damptabel for NH 3, kan man finde temperaturen ved det aktuelle tryk, der i vores tilfælde ligger på omkring -14 grader celsius. Denne temperatur trækker man fra sugetemperaturen fra kompressoren (2), som er omkring -4 grader celsius. Tegner man dette i et log (p)-h diagram for ammoniak kan man se, at anlægget ombord på Finnur Fríði kører med en overhedning på omkring -10 grader celsius. Ligeledes sidder der en tryktransmitter og en temperaturtransmitter på tilgangen til kondensatoren. Tryktransmitteren måler kondensatortrykket (3) og temperaturtransmitteren måler temperaturen (4). Desuden har man overvågning af olietrykket (5), olietemperaturen (6) og brinetemperaturen (temperaturen på hav- eller ferskvandet i tankene). Er man interesseret i at finde ud af, om der er en underkøling af ammoniakken i anlægget, skal man sammenholde temperaturen på afgangen af kondensatoren med 22

24 temperaturen som er i kondensatoren. Inde på overvågningen (8), som er placeret i kontrolrummet og i dækshuset, er det muligt at starte/stoppe eller indstille frekvensen på cirkulationspumperne, søvandspumperne/kondensatpumperne og kompressoren. 23

25 5. Pumpekurver og anlægskarakteristik Der skelnes imellem åbne og lukkede anlæg. I et lukket anlæg, ender væsken i det samme sted som det kom fra, imens der i et åbent anlæg flyttes væske fra et sted til et andet sted 16. Ved lukkede anlæg er der ikke nogen statisk løftehøjde H Stat, idet væsken vender tilbage til udgangspunktet. Åbne anlæg skal derimod overvinde en statisk løftehøjde H Stat, der svarer til højdeforskellen fra det sted pumpen suger fra til det sted pumpen afleverer til 17. Pumpekurver er et værktøj til at finde et givent flow, ved et givent differenstryk henover pumpen. Sidder der en frekvensomformer og omdrejningsregulerer på pumpen, kan der findes en ny pumpekurve for hvert omdrejningstal, idet pumpekurven afhænger af omdrejningshastigheden. Ved at kende pumpens løftehøjde (H) og flow (Q), kan man indtegne anlægskarakteristikken, skæringspunktet mellem pumpekurven og anlægskarakteristikken kaldes anlæggets driftspunkt. Anlægskarakteristikken vil normalt være en parabel, som viser at trykfaldet p = ρ g H over anlægget vokser med flowet Q i anden potens: p = ρ g H = K Q =. Parablens stejlhed vil afhænge af modstanden i anlægget/rørsystemet, f.eks. hvor meget ventilerne ude i anlægget er åbne eller lukkede. Større modstand= stejlere Figur 3 - modstands forøgelse ved lukning af ventil (pumpedrift og energi side 13 Thomas Heilmann). parabel, mindre modstand= mindre stejl parabel 18, dette ses på figur 3. p Trykfald (Bar) g Tyngdeacceleration (m/s 2 ) ᵖ Væskens densitet (kg/m 3 ) H Løftehøjde (metervandsøjle=mvs) K Modstanden i anlægget Q Pumpens ydelse eller Flow (m 3 /h) 16 Pumpedrift og energi, udg. 5, side Thomas Heilmann 17 Pumpedrift og energi, udg. 5, side Thomas Heilmann 18 Pumpedrift og energi, udg. 5, side Thomas Heilmann 24

26 6. Analyse af køleanlæggets nuværende drift Maskinbesætningen ombord på trawleren Finnur Fríði har udfordringer med at holde et konstant kondensatortryk, da køleanlæggets kapacitet er lav og dette medfører, at anlægget nogle gange kobler ud ved et for lavt smørolietryk (på 2 bar). Derfor er der lavet en analyse af køleanlæggets nuværende drift, for at finde ud af, hvad årsagen er til det ustabile kondensatortryk. Der er lavet en analyse af søvandspumpens drift og regulering, og hvordan besætningen manuelt opretholder kondensatortrykket ved at drøvle på søvandsafgangsventilen på kondensatoren. 6.1 Søvandspumpens driftspunkt ved 50 Hz Ud fra datablade og pumpekurver 19, der er indhentet fra Desmi ved mailkorrespondance 20, har det været muligt at finde anlæggets driftspunkt, (H=14,97 mvs, Q=305 m 3 /h) ved 1521 omdr./min, dette er ved 50 Hz og bliver brugt videre i opgaven. Driftspunktet på pumpekurven fremgår af figur 4, nedenfor: Figur 4 - Pumpekurve ved 1521 omdr./min (eget arkiv, 2017). Det fundne driftspunkt er ved fuld last med ventilerne fuldt åbne. For at kunne sammenligne databladets driftspunkt med det virkelige driftspunkt, er differenstrykket over pumpen målt ved hjælp af manometrene på henholdsvis sugesiden og tryksiden af søvandspumpen. Differenstrykket over pumpen blev målt til 1,2 bar eller 19 Bilag 3 - Datablad og pumpekurve for søvandspumpe 20 Bilag 4 - mailkorrespondance med Desmi 25

27 12,24 mvs 21 ved et flow, der antages at svare til databladets på 305 m 3 /h ved 50 Hz. Dette svarer ikke overens med pumpens datablad, da pumpen burde levere 328 m 3 /h ved en løftehøjde på 12,24 mvs, dette fremgår af figur 5, nedenfor. Figur 5 - Pumpekurve driftspunkt ved 12,24 mvs (eget arkiv, 2017). Grunden til afvigelsen på pumpekurven kan forårsage måleusikkerhed på manometrene eller, at pumpen er slidt. Manometrene, der anvendes i anlægget, er opgivet til at være klasse 1,6 22. Dette medfører en måleusikkerhed på 1,6% af fuldt udslag. Manometrene, der anvendes, ses på figur 6, og har en visning på 5 bar. Altså er måleusikkerheden 0,08 bar, som svarer til en løftehøjde på 0,816 mvs 23. Manometrene er derfor ikke det eneste problem. Hvis en mere præcis måling ønskes, må manometrene udskiftes til en højere klasse. Figur 6 - Manometrene der sidder på henholdsvis sugesiden og tryksiden af søvandspumpen (eget arkiv, 2017) ,2 mvs = 1 bar 22 Bilag 12, ,2 mvs = 1 bar 26

28 Pumpekonstruktionens hovedbestanddele er pumpehuset, og løbehjulet, som er monteret på pumpens aksel. Mellem pumpehuset og løberen, er der et spillerum, der kaldes spalten. For at tætne dette spillerum, er der monteret en slidring. Hvis slidringen slides, bliver spillerummet større og dette medfører, at pumpen ikke kan levere det samme flow ved den samme løftehøjde. Pumpen har 8000 driftstimer og kan dette være en af forklaringerne på afvigelsen på pumpekurven. Der antages at en blanding af måleusikkerheden ved manometrene og en slidt pumpe er årsagen til afvigelsen. Ud fra driftspunktet (12,24 mvs;305 m 3 /h) for den slidte pumpe, er der konstrueret en pumpekurve. Dette er gjort ved hjælp af affinitetsligningerne 24, hvor omdrejningstallet er ændret, til pumpekurven skærer driftspunktet for den slidte pumpe. Udregningerne er vist nedenfor. Brugte formler Q > = Q? n > n? Tilfældigt valgte driftspunkter: D = (0;26) H > = H? n > n? Udregning af affinitetsligninger: Q > = = 0 mg h = H > = = 23,56 mvs D = (40;25,5) Q x =38,08 m 3 /h H x =23,11 mvs D = (120;24,5) Q x =114,24 m 3 /h H x =22,2 mvs D = (200;22,5) Q x =190,4 m 3 /h H x =20,39 mvs D = (280;17) Q x =266,56 m 3 /h H x =15,41 mvs D = (320;13,5) Q x =304,64 m 3 /h H x =12,24 mvs D = (360;9) Q x =342,72 m 3 /h H x =8,16 mvs Symboler: Forklaring: Q x Pumpens ydelse ved et nyt omdrejningstal. Q n Pumpens nominelle ydelse, som sammenlignes med Q x. = 24 Pumpedrift og energi, udg. 5, side 19 - Thomas Heilmann 27

29 H x H n n x n n Pumpens løftehøjde ved et nyt omdrejningstal. Pumpens nominelle løftehøjde, som sammenlignes med H x. Pumpens omdrejninger ved et nyt omdrejningstal. Pumpens nominelle omdrejninger, der sammenlignes med n x. Ud fra udregningerne kan der konstrueres en pumpekurve for den slidte pumpe, som ses på figur 7 nedenfor. Dette er et forslag på hvordan det kunne se ud. Figur 7 - Pumpekurve fra datablad (blå). Pumpekurve for slidt pumpe (rød). Begge ved 1521 omdr./min (eget arkiv, 2017). Der skelnes imellem to typer af anlæg, da der snakkes pumpeteori. Det lukkede og det åbne anlæg. Søvandskølingen til kondensatoren ombord på Finnur Fríði er et åbent anlæg idet, at afgangstrykket (ved overbordventilen) ikke kommer retur til søvandspumpen. Og derfor skal der tages hensyn til en statisk løftehøjde H Stat. I praktikperioden blev der lavet en måling af den statiske løftehøjde på søvandskølingen af kondensatoren. Dette blev gjort ved at måle højdeforskellen mellem det sted, hvor pumpen suger mediet fra, til det sted, hvor pumpen afleverer mediet, og ligger H Stat omkring 1,5 m. Da løftehøjden H Stat og driftspunktet kendes, kan anlægskarakteristikken/affinitetsparablen bestemmes, som vist nedenfor. 28

30 H Stat =1,5 m Den løftehøjde pumpen skal overvinde H Anlæg =12,24 m Skærepunktet med pumpekurven Q=305 m 3 /h Flowet H Anlæg =H Stat +k*q 2 Formlen for H Anlæg, den eneste ubekendte er k-værdien, som isoleres og findes. k værdien indikerer hvor meget modstand er i anlægget. K=(H Anlæg -H Stat )/Q 2 100% = (12,24-1,5)/305 2 = 0, H Anlæg 1 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *0 2 = 1,5 mvs H Anlæg 2 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *40 2 = 1,68 mvs H Anlæg 3 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *80 2 = 2,24 mvs H Anlæg 4 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *120 2 = 3,16 mvs H Anlæg 5 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *160 2 = 4,45 mvs H Anlæg 6 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *200 2 = 6,12 mvs H Anlæg 7 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *240 2 = 8,15 mvs H Anlæg 8 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *280 2 = 10,55 mvs H Anlæg 9 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *305 2 = 12,24 mvs H Anlæg 10 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *320 2 = 13,32 mvs H Anlæg 11 = H Stat +k*q 2 = 1,5+0, *360 2 = 16,46 mvs Den konstruerede anlægskarakteristik bliver indtegnet i pumpekurven for den slidte pumpe ved 1521 omdr./min, der ses på figur 8 nedenfor: Figur 8 - Anlægskarakteristik for slidt pumpe (grøn) ved 1521 omdr./min (eget arkiv, 2017). 29

31 6.2 Søvandspumpens driftspunkt ved 15 Hz Ved fuld last er der ikke problemer med at holde et konstant kondensatortryk på 10 bar. Problemet opstår først da kølebehovet på køleanlægget er lavt. Kompressoren begynder først at regulere ned til 42 Hz og efterfølgende regulerer søvandspumpen ned til 15 Hz. Dette medfører at mindre kølemiddel bliver flyttet i anlægget samt, at søvandspumpen flytter så lidt søvand igennem kondensatoren som muligt. Alt tyder derfor på, at der er for meget køling i forhold til behovet og derfor falder kondensatortrykket. Der vil derfor blive tegnet en pumpekurve for 15 Hz, som svarer til 30% af 1521 omdr./min, som er 456 omdr./min, for at se hvor meget søvand bliver transporteret igennem ved 15 Hz. Ved hjælp af affinitetsligningerne bliver der konstrueret en pumpekurve for 15 Hz 25. Pumpekurven er vist på figur 9, nedenfor: Figur 9 - Pumpekurve for 15 Hz (lilla) ved 456 omdr./min (eget arkiv, 2017). Differenstrykket over søvandspumpen ved 15 Hz blev målt til 0,175 bar eller 1,79 mvs 26, som stemmer meget godt overens med pumpekurven. Aflæses pumpeydelsen, ligger den omkring 50 m 3 /h. 25 Bilag 5 - Udregning af pumpekurve ved 15 Hz 26 1 bar = 10,2 mvs 30

32 Ved denne drift ligger kondensatortrykket mellem 5-6 bar, og smørolietrykket svinger nede omkring udkoblingsgrænsen 2 bar, dette ses på billede 7. For at sikre, at smørolietrykket ikke kommer under 2 bar, drøvler maskinbesætningen på søvandsafgangsventilen efter kondensatoren, for at øge modstanden i systemet. Idet modstanden øges, øges trykket i kondensatoren, pga. mindre køling af kølemidlet og dette medfører et større smørolietryk 27. I den næste analyse er der analyseret, om en implementering af en reguleringsventil på ventilen efter søvandspumpen, kunne medføre et konstant kondensatortryk på 10 bar og, at aktuatoren derfor kunne regulere reguleringsventilen automatisk således, at maskinbesætningen ombord på Finnur Fríði kunne slippe for at regulere søvandsafgangsventilen manuelt. Billede 7 - Køleanlægget ved minimums drift (eget arkiv, 2017). 27 Forklaret nærmere i afsnittet Styretavlen i RSW anlægget side

33 6.3 Søvandsmassestrømmen igennem kondensatoren Til dataopsamling af søvandsmassestrømmen igennem kondensatoren, blev der prøvet at skaffe en Clamp-on -måler, som ved hjælp af ultralyd, gør det muligt at måle flowet inde i røret ved måling ude fra. Dette lykkedes ikke og derfor er pumpeteorien anvendt til at bestemme søvandsmassestrømmen igennem kondensatoren. Søvandsvolumen igennem kondensatoren ved 15 Hz er aflæst på pumpekurven til 50 m 3 /h, varmefylden for søvand er 3,93 (kj/kg* C) 28. Og idet, at søvandstemperaturen før og efter kondensatoren kendes, kan kølevandseffekten beregnes. Søvandstemperaturen blev målt en tilfældig dag. Her var indgangstemperaturen af søvandet 8,6 C, og temperaturen efter kondensatoren blev med et infrarødt termometer målt til 10,5 C 29. Kølevandseffekten svarer til kondensatoreffekten idet det som kondensatoren afgiver, er lig med det kølevandet modtager. P PQ?R = P PøTUVW?R P PøTUVW?R = m XY t XY= t XYZ c XY 30 P PøTUVW?R = V ρ 3600 t XY= t XYZ c XY P PøTUVW?R = ,5 8,6 3,93 = 106,3 KW P Kølevand m SV Kølevandseffekten (KW) Masseflowet af søvand igennem kondensatoren (kg/s) t SV2 Afgangstemperaturen af søvand efter kondensatoren ( C) t SV1 Tilgangstemperaturen af søvand før kondensatoren ( C) c SV Søvandets varmefylde (KJ/kg* C) V SV Volumenmasseflowet af søvand igennem kondensatoren (m 3 /h) ᵖSV Søvandets densitet (kg/m 3 ) 28 Bilag 13, Fysik%20C/Materialekonstanter/SPECIFIK%20VARMEKAPACITET.aspx 29 Bilag 6 - Billede af måling med Fluke 65 infrarødt thermometer 30 Bilag 7 - formelsamling for køleteknik et.trins anlæg side 5 32

34 I tilfælde af at søvandet bliver koldere, vil der ske en ændring i køleeffekten P Kølevand. Dette medvirker også en ændring på den anden side af lighedstegnet. Ved en drift på 15 Hz regulerer pumpen ikke længere ned. Derfor sker der ingen ændring i volumenstrømmen og den specifikke varmefylde, c SV, er en stofkonstant. Dermed er temperaturdifferensen den eneste variable størrelse efter lighedstegnet. Den beregnede kølevandseffekt svarer til driften ved 15 Hz. Som sagt tidligere er kondensatortrykket 5-6 bar og smørolietrykket ligger omkring udkoblingsgrænsen på 2 bar, ved denne drift. Dermed vil resultatet blive fejlagtigt, idet at søvandsmasseflowet igennem kondensatoren ikke svarer til behovet af køling, for at opretholde et konstant kondensatortryk på 10 bar. Udregningerne nedenfor viser, hvor stor volumenstrøm, der er nødvendig, for at afsætte køleeffekten ved en drift på 15 Hz systembelastning, ved at søvandet ud t SV2 holdes konstant og søvandstemperaturen ind i kondensatoren sænkes fra den målte værdi 8,6 grader celsius. V XY = P P^_` 3600 c XY t XY= t XYZ ρ XY = 106, ,93 10,5 8, = 50 mg h Tilgangstemperatur -1, ,6 Masseflow 7,79 9,05 11,18 14,62 21, Som det ses på udregningerne, svarer 50 m 3 /h til et kondensatortryk på 5-6 bar 31. Det er her problemet ligger idet et konstant kondensatortryk på 10 bar ønskes således, at smøreolietrykkets udkoblingsgrænse på 2 bar undgås. Et interessant forsøg i dette tilfælde, ville være at tilsætte varmere søvand til søvandspumpens sugeside, som derved ville medføre at kølingen af kølemidlet i kondensatoren blev mindre. Da kølingen og temperaturen svarede til et kondensatortryk på 10 bar, kunne man bestemme den nødvendige volumenstrøm ved lavere søvandstemperaturer. Det har ikke været muligt at afprøve forsøget med tilsætning af varmere søvand på søvandspumpens sugeside. Derfor har man været nødsaget til at antage temperaturen, der svarer til et kondensatortryk på 10 bar. 31 Billede 7 side 31 Køleanlægget ved minimum drift. 33

35 Det antages at kondensatorens afgangstemperatur t SV2 =20 C og tilgangstemperatur t SV1 =18,1 C. Dette medfører at køleeffekten opretholdes. Udregningerne for behovet af køling ved de forskellige temperaturer, er vist nedenfor. V XY = P P^_` 3600 c XY t XY= t XYZ ρ XY = 106, , , = 50 mg h Tilgangs- -1, ,1 temperaturen Masseflow 4,38 4,75 5,28 5,94 6,79 7,92 9,5 11,87 15,83 23,75 50 Ud fra fiskebenene kan der ses en betydelig forskel for masseflowet af søvand igennem kondensatoren, ved henholdsvis et tryk mellem 5-6 bar og 10 bar. Ved et tryk på 5-6 bar, viser fiskebenet et masseflow på 50 m 3 /h ved en temperatur på 8,6 C. Sammenlignes dette med fiskebenet for 10 bar, er masseflowet kun omkring 8 m 3 /h. Konstateringen må derfor være, at søvandspumpen er for stor til denne drift og leverer derved for meget køling i forhold til behovet, dette medfører reduktionen i kondensatortrykket. 6.4 Delkonklusion Ud fra beregningerne kan der konkluderes, at den nuværende drift ikke klarer at opretholde et konstant kondensatortryk på 10 bar pga., at søvandspumpen er for stor og leverer 50 m 3 /h i forhold til behovet på omkring 8 m 3 /h. Dette medfører, at kølemidlet bliver for koldt og derved sænkes kondensatortrykket. 34

36 7. Analyse af regulering af søvandsventilen efter søvandspumpen på kondensatoren Der er blevet lavet et forsøg af hypotesen ved implementering af en reguleringsventil ved at erstatte den manuelle regulering af butterflyventilen til en automatisk regulering. Dette er gjort ved at montere en aktuator på butterflyventilens aksel således, at ventilen kan programmeres til at åbne og lukke automatisk. 7.1 Placering af reguleringsventil Idet der sidder en ventil lige efter søvandspumpen og en ved afgangen af kondensatoren, har ventilens placering været oppe til diskussion, idet der muligvis var risiko for at kavitation i ventilen kunne opstå. Figur 10 viser forløbet for en ventil med lille flowfaktor og en med stor flowfaktor. Dette vil blive forklaret nærmere i dette afsnit. Ved et stigende flow igennem en forsnævring, vil væskehastigheden stige over forsnævringen og den stigende væskehastighed vil medfølge et lavere statisk tryk, også kaldt vena contracta(p vc ). Det er i dette sted hastigheden er størst over ventilen. Det statiske tryk må ikke komme under væskens absolutte damptryk (pd) idet, at det vil medføre, at væsken begynder at koge og der dermed dannes dampbobler. Når trykket stiger igen efter vena contracta vil dampboblerne begynde at kondensere og det medfører at der opstår indadgående eksplosioner. Dette kan medføre ødelæggelse af ventilen og give anledning til kraftig støj 32. For at undgå kavitation, skal ventilen have en høj flowfaktor F b = Figur 10 - kavitation i ventiler (Praktisk regulering og instrumentering side 205 Thomas Heilmann). Figur 11 - kritisk flowfaktor for en butterflyventil (den næst nederste kurve)(praktisk regulering og instrumentering side 205 Thomas Heilmann). 32 Pumpedrift og energi udg. 5 side 22 Thomas Heilmann 35

37 c d ec f c d ec gh 33. På figur 11 på forrige side, ses flowfaktorens størrelse i forhold til ventilens åbningsgrad. En ventil med fuld åbningsgrad, har en mindre flowfaktor end en ventil med næsten lukket åbningsgrad, dette skyldes at tryktabet over ventilen bliver mindre ved en næsten lukket ventil i forhold til en åben ventil. Årsagen til at tryktabet bliver mindre ved en næsten lukket ventil er, at hastigheden og trykket stiger over ventilen. En anden vigtig faktor for kavitation er temperaturen på mediet, der pumpes igennem rørsystemet. I dette tilfælde søvand, hvis søvandstemperaturen er høj, er der større risiko for kavitation, idet temperaturen befinder sig tættere på vandets kogepunkt. Derfor skal man vælge den ventil, hvor mediet har den laveste temperatur 34. Dette giver anledning til at søvandsafgangsventilen lige efter kondensatoren er mere udsat for kavitation end ventilen efter søvandspumpen. Idet at reguleringsventilen efter søvandspumpen næsten er lukket ved en drift på 15 Hz, og tryktabet derfor bliver mindre, sikrer man en højere flowfaktor samt, at mediet før kondensatoren er koldere end mediet efter kondensatoren. Af denne grund er der besluttet at placere aktuatoren på ventilen efter søvandspumpen og ikke på ventilen efter kondensatoren. Forsøget er afprøvet og giver ikke anledning til støj eller andre forstyrrelser i anlægget. 7.2 Forsøget med reguleringsventilen 35 Forsøget med reguleringsventilen bliver afprøvet for at se, om det er muligt at holde et konstant kondensatortryk på 10 bar, ved at øge modstanden i systemet 36. Ventilen, der reguleres på i forsøget, er en butterflyventil. Butterflyventilen er en enkel ventil, med et cirkulært spjæld, og bruges til Figur 12 - butterflyventilkarakteristik 33 Praktisk regulering og instrumentering, udg. 6, side 205 Thomas Heilmann 34 Praktisk regulering og instrumentering udg. 6, side 206 Thomas Heilmann 35 Billede 8 side 37 Forsøget med reguleringsventilen 36 Figur 3 side 24 Afsnit pumpekurver og anlægskarakteristik side 24 36

38 reguleringsformål ved store størrelser. På butterflykarakteristikken på figur 12 ses ventilens drejeakse i forhold til åbningsgraden. Ventilens drejeakse går fra 0-90 grader, hvor 90 grader er fuldt åben og 0 grader er fuldt lukket 37. Der sættes spørgsmålstegn ved, om butterflyventilen er den rigtige at anvende i henhold til denne regulering, idet at butterflykarakteristikken viser, at ventilen er meget følsom når man nærmer sig lukningsgraden grader. Havde Billede 8 - Forsøget med reguleringsventilen (eget arkiv, 2017). karakteristikken været mere linear ville ventilens følsomhed være mindre. Pga. usikkerheden er der taget kontakt til Fagerberg, for at få deres erfaring og holdning på banen. Fagerberg har anbefalet at bruge en setball ventil, udstyret med en aktuator til denne type af regulering 38. Ovenpå aktuatoren fra Eltorque er der monteret en analog styreboks, som er forbundet med søvandspumpens frekvensomformers analoge output. Styreboksen kan programmeres ved hjælp af et program på computeren der hedder Manager2. For at få forbindelse, tilkobles et kabel imellem computeren og styreboksen. Aktuatoren er monteret på butterflyventilens aksel. Dette gør at det er muligt at programmere butterflyventilens 0-90 graders stilling med den analoge styreboks. Inde i programmet Manager2 indstiller du de ydre åbnings- og lukningsgrænser for butterflyventilen. Dette gør man ved at indstille 4-20 ma signalet, som frekvensomformeren arbejder med. 4 ma signalet er programmeret til den ydre lukningsgrad, der ønskes. Altså, at butterflyventilen næsten er fuldt lukket. 20 ma signalet er programmeret til fuldt åben butterflyventil. Da ydre grænserne er programmeret, er det muligt at kalibrere det analoge output, således at de ydre grænser bliver kalibreret til en frekvens imellem Hz. Lukningsgrænsen er kalibreret til 16 Hz, imens åbningsgrænsen er kalibreret til 28 Hz. Dette medfører, at 37 Figur 12 butterflyventilkarakteristik side Bilag 8 Mailkorrespondance med Fagerberg 37

39 da søvandspumpen omdrejningsregulerer ned og når 28 Hz, begynder reguleringsventilen at lukke og når lukningsgrænsen ved 16 Hz. På vej ud at fiske, fylder man de fleste fisketanker med søvand og køler det ned til den ønskede temperatur -1,7 grader celsius. Her klarer regulatoren at følge med og ender på et kondensatortryk på 7,7 bar ved en søvandspumpe drift på 15 Hz. Dette sikrer et smørolietryk på 4,5 bar, som ses på billede 9. Før installeringen af reguleringsventilen lå smørolietrykket på 2-2,5 bar og lå trykket derfor hele tiden og svingede omkring udkoblingsgrænsen for smørolietrykket på 2 bar. Ved implementeringen af reguleringsventilen har man sikret, at RSW anlægget ikke ligger nede omkring udkoblingsgrænsen for smørolietrykket til kompressoren. Billede 9 - overvågning af RSW anlægget under drift efter installering af reguleringsventil (eget arkiv, 2017). Figur 13 Blokdiagram for reguleringssløjfen (eget arkiv, 2017). 38

40 Udfordringen er at få regulatoren at følge med, da der pumpes fisk op af trawlet og ned i fisketankerne, idet der da kommer meget varmt søvand i tankerne og dette er med til at øge behovet af køling. Derfor er åbningsgrænsen for ventilen sat til 16Hz, for at sikre at reguleringsventilen begynder at åbne så hurtigt som muligt, da søvandspumpen begynder at omdrejningsregulere op i frekvens, fordi ved åbningen af reguleringsventilen mindsker man modstanden i anlægget og tillader et større flow igennem ventilen. Hvis åbningsgrænsen ligger for langt fra 15 Hz, bliver trykket i kondensatoren for højt pga. modstanden i anlægget og kobler ud på overtryk 15 bar. Derfor er man nødt til at prøve sig frem, til man mener at have fundet den rigtige reguleringsbalance af søvandspumpen. Figur 13 viser hvordan reguleringssløjfen er opbygget og giver en god illustration, og forståelse for, hvordan reguleringen virker. PID regulatoren får indstillet et setpunkt (SP), i dette tilfælde er kondensatortryk setpunktet 10 bar, som reguleringssløjfen regulerer efter. Tryktransmitterens opgave er at måle trykket i kondensatoren og sende det procesvariable signal (PV) til en analog/digital konverter, som omdanner det målte analoge signal til et digitalt signal, som PID regulatoren kan læse. SP og PV sammenlignes i regulatorens sammenligningsled. Stemmer SP ikke overens med PV, fås en afvigelse (e) i sammenligningsleddet. Regulatorens opgave er at regulere denne afvigelse væk ved at sende et udgangssignal (u) til styreelementet, som i dette tilfælde er frekvensomformeren til søvandspumpen 39. En ændring i behovet af køling, vil medføre en ændring i den regulerede størrelse (y). Ombord på Finnur Fríði vil trykket falde, som bevirker at det målte PV-signal bliver mindre. Dette skyldes at behovet for køling bliver mindre og mindre, jo længere der køles. Af den årsag bliver søvandspumpen omdrejningsreguleret ned, for at køle mindre således, at et konstant kondensatortryk på 10 bar kan opretholdes. Det omvendte sker, da der pumpes fisk i fisketankene, og der kommer varmt søvand i tankene. Her bliver behovet for køling større og trykket og temperaturen stiger. Dette bevirker, at det målte PV- 39 Praktisk regulering og instrumentering, udg. 6, side 35 Thomas Heilmann 39

41 signal bliver højere og søvandspumpen vil begynde at opregulere, for at kunne holde SP på kondensatoren 10 bar konstant. Der er derfor tale om en direkte regulering 40. e = PV SP Idet at PV stiger, vil afvigelsen, e, blive større, og regulatoren vil derfor sende et udgangssignal, u, til søvandspumpens frekvensomformer om at begynde at omdrejningsregulere op, da der er brug for mere køling og dette medfører at reguleringsventilen begynder at åbne ved 16Hz. Desuden har aktuatoren en funktion der hedder fail safe 41. Det vil sige, at man kan vælge om ventilen skal lukke eller åbne ved en fejl på anlægget. I denne situation er fail safe valgt til at åbne ventilen, idet det sikrer at anlægget ikke bliver udsat for overtryk. 7.3 Delkonklusion Ud fra et teoretisk perspektiv kan der konkluderes, at placeringen af aktuatoren er den rigtige. Desuden kan der konkluderes, at hypotesen for implementeringen af reguleringsventilen på ventilen efter søvandspumpen er et skridt i den rigtige retning, for at holde et konstant kondensatortryk på 10 bar. Reguleringsventilen kan dog kun sikre et kondensatortryk på 7,7 bar og dette medfører, at smørolietrykket stiger til 4,5 bar. Udkoblingsgrænsen for smørolietrykket på 2 bar, er derfor ikke et problem længere. Hypotesen har medført mindre udsving i kondensatortrykket, men kan ikke klare at opretholde et konstant kondensatortryk på 10 bar, derfor er dette ikke den ideelle løsning. 40 Praktisk regulering og instrumentering, udg. 6, side 37 Thomas Heilmann 41 Logisk styring med PLC, udg. 6, side 45 Thomas Heilmann 40

42 8. Analyse af by-pass-regulering på kondensator Ombord på Finnur Fríði er der meget lidt plads til implementering af en by-passstreng. Den eneste mulighed for en by-pass havde været imellem søvandsindløbet og afgangen til kondensatoren. Det har ikke været muligt at afprøve hypotesen ved by-pass i praksis, derfor bliver afsnittet analyseret med teoretiske øjne. I afsnittet analyse af køleanlæggets nuværende drift er der beregnet to fiskeben ved 15 Hz drift, for henholdsvis 5-6 bar og 10 bar. Hvor behovet af køling er beregnet ved forskellige søvands temperaturer 42. Der vil i dette afsnit blive forklaret, hvordan reguleringen ved by-pass og omdrejningsregulering virker. Ud fra reguleringen, kan tilpasningen af søvandsmasseflowet igennem by-pass-strengen bestemmes. Systemopbygningen efter implementeringen af by-pass, ses på figur 14 nedenfor: Figur 14 - Principtegning efter implementering af by-pass (eget arkiv, 2017). 42 Kig i afsnittet Analyse af nuværende drift side fiskeben. 41

43 8.1 Regulering ved by-pass og omdrejningsregulering Da omdrejningsreguleringen alene ikke kan opretholde et konstant kondensatortryk på 10 bar, er det nødvendigt at gøre yderligere indgreb. Derfor bliver der kigget på en løsning med omdrejningsregulering komplimenteret med en by-pass-regulering. Reguleringssløjfen er vist på figur 15 nedenfor og illustrerer reguleringens opbygning. Reguleringsprincippet der ønskes er, at regulatoren for søvandspumpen sørger for at pumpens frekvensomformer omdrejningsregulerer fra 50 Hz til 15 Hz, dermed regulerer frekvensomformeren søvandsmasseflowet imellem m 3 /h, derefter skal skifte funktionen sørge for, at regulatoren for trevejsventilen tager over og regulerer fra 50-0 m 3 /h. Styringen af skiftefunktionen er tænkt at skulle fungere således, at da regulatoren for frekvensomformeren til søvandspumpen har nedreguleret til en drift ved 15 Hz, og kondensatortrykket på 10 bar ikke kan opretholdes længere, skal regulatoren for trevejsventilen tage over og sørge for at by-passe den nødvendige mængde søvand udenom kondensatoren således, at kondensatortrykket på 10 bar kan holdes konstant. Ved pludselige procesændringer skal by-pass ventilen lukke og regulatoren for søvandspumpens frekvensomformer tage over igen. Specifikationerne af reguleringen bliver sendt til en programmør, som får til opgave at udføre reguleringen. Figur 15 - Blokdiagram for reguleringssløjfen ved by-pass og omdrejningsregulering (eget arkiv, 2017) 42

44 Tager man driftssituationen for de beregnede fiskeben i afsnittet Analyse af køleanlæggets nuværende drift og sammenligner dem med behovet af køling, ved henholdsvis fiskebenet ved 5-6 bar og 10 bar, skal der ledes 8 m 3 /h af søvand igennem kondensatoren og by-passes 42 m 3 /h, for at kunne sikre et konstant kondensatortryk på 10 bar 43. Hvis den teoretiske regulering kan udvikles, kan by-passet sikre, at kun det nødvendige masseflow af søvand løber igennem kondensatoren og derved sikre et konstant kondensatortryk på 10 bar. 8.2 Delkonklusion Ud fra analysen kan der konkluderes, at en blanding af by-pass og omdrejningsregulering af søvandskølingen til kondensatoren, kan sikre et konstant kondensatortryk på 10 bar, idet by-passet muliggør at det rette masseflow af køling igennem kondensatoren kan sikres. 43 Kig i afsnittet Analyse af nuværende drift side Kondensatoreffekt og fiskeben. 43

45 9. Analyse af en kombination af reguleringsventil, omdrejningsregulering og by-pass ved forøget motorfrekvens på 30 Hz Der vil i dette afsnit blive analyseret om en kombination af en reguleringsventil, omdrejningsregulering og by-pass er den bedste løsning til at sikre et konstant kondensatortryk på 10 bar. 9.1 Søvandspumpens driftspunkt ved 30 Hz Ved hjælp af affinitetsligningerne er der konstrueret en pumpekurve for 30 Hz 44, svarende til 921,5 omdr./min, som er 60% af 1521omdr./min. Pumpekurven ses på figur 16, nedenfor: Figur 16 - Pumpekurve for 30 Hz (lysblå kurve) ved 921,6 omdr./min (eget arkiv, 2017). På pumpekurven aflæses driftspunktet ved 30 Hz til (175m 3 /h;5 mvs). Sammenlignes driftspunktet med det målte differenstryk over søvandspumpen, på henholdsvis 44 Bilag 9 Udregning af pumpekurve ved 30 Hz 44

46 tryksiden og sugesiden 0,68 bar-0,2 bar=0,48 bar=4,90 mvs 45, stemmer de meget godt overens. Der tages udgangspunkt i reguleringen fra foregående analyse, hvor reguleringen er opbygget af to regulatorer 46. I takt med at behovet af køling bliver mindre, vil PVværdien falde og dette medfører at regulatoren for søvandspumpens frekvensomformer begynder at regulere ned. Da minimumsgrænsen på 30 Hz er nået, skal skiftefunktionen sørge for at regulatoren for by-passet tager over, for at sikre at kondensatortrykket kan holdes konstant på 10 bar. Reguleringsventilen er overflødig i denne regulering og har ingen funktion, idet at by-passet selv klarer at opretholde et konstant kondensatortryk på 10 bar, ved at lede det overskydende søvand udenom kondensatoren. Sammenlignes driftspunkterne, for henholdsvis 15 Hz (50m 3 /h;1,79 mvs) og 30 Hz (175m 3 /h;5 mvs) kan man se, at pumpen leverer et betydeligt større flow ved 30 Hz, dette vil medføre at der vil by-passes mere søvand udenom kondensatoren, og dette medfører et større spild af energi. Derfor er en drift ved 30 Hz ikke den optimale løsning. Ved hjælp af en reguleringsventil havde det været muligt at øge modstanden i systemet og derved sikre en større løftehøjde (H) ved et lavere flow (Q). Men i dette tilfælde ville det kun forårsage en dårligere virkningsgrad af søvandspumpen. Der er valgt en tilfældig drøvling af reguleringsventilen ved en drift på 30 Hz, som viser reguleringsventilens funktion, dette fremgår af figur 17, nedenfor bar=10,2 mvs 46 Se figur 15 side 42 Blokdiagram for reguleringssløjfen ved by-pass og omdrejningsregulering 45

47 Figur 17 - Virkningsgrad ved tilfældig drøvling af reguleringsventil (eget arkiv, 2017) 47. En kombination af reguleringsventil, omdrejningsregulering og by-pass ved en drift på 30 Hz, er ikke en løsning der kan anbefales, idet der vil være mere spild af energi ved en pumpedrift på 30 Hz, samt at reguleringsventilen ingen funktion har i denne regulering. Dette vil med andre ord være en dyr løsning for P/F Varðin. 9.2 Delkonklusion Der kan konkluderes, at en kombination at reguleringsventil, omdrejningsregulering og by-pass ikke er den bedste løsning på at holde et konstant kondensatortryk på 10 bar. Det kan desuden konkluderes at det er uhensigtsmæssigt at anvende en reguleringsventil i denne regulering, idet det medfører en dårligere virkningsgrad af søvandspumpen, samt at driften ville være dyrere for P/F Varðin. Derfor konkluderes 47 Bilag 16 - Konstruering af effekkurve og effektivitetskurve 46

48 der, at denne hypotese er falsificeret og ikke er anvendelig, idet at by-passet ville selv kunne sikre et konstant kondensatortryk på 10 bar. 47

49 10. Kildekritik Det anvendte bogmateriale til løsning af projektet anses som troværdigt, idet det er bøger der benyttes til undervisning på Fredericia Maskinmesterskole Esbjerg. Analysen lavet af Dansk Energi Analyse (DEA) anses også som en troværdig kilde, idet DEA har arbejdet som rådgivende specialister indenfor effektiv energianvendelse i erhvervslivet fra årene Der er taget kontakt til leverandørerne Desmi A/S og Fagerberg A/S, som henholdsvis er specialister indenfor pumper og ventiler. Idet de har været ledende indenfor deres område i mange år, vurderes kilden at være troværdig. Hjemmesiderne, der er anvendt i dette projekt, anses for at være troværdige kilder. Det anvendte materiale fra Fiskerforum er et udklip af bogen (Fra hav til bord), forfatteren er uddannet Cand. Scient. i Miljøbiologi og Geografi, der også har en ph.d.- grad i Arktisk Plankton Dynamik. Derfor anses det anvendte materiale fra Fiskerforum troværdigt. Teknologisk Institut og Tech Instrumentering er ledende indenfor forhandling og rådgivning indenfor anlæg til industrien. Og kan tilbyde løsninger til næsten alle instrumenteringsopgaver, derfor anses kilderne at være troværdige. Gyldendal indsamler artikler, bøger, forlag osv. fra alle genrer. Da mange forfattere vælger Gyldendal, anses mit uddrag fra Gyldendal at være en troværdig kilde. 48

50 11. Konklusion Der kan ud fra afsnittet Analyse at køleanlæggets nuværende drift konkluderes, at søvandspumpen til køling af kondensatoren leverer 50 m 3 /h i forhold til behovet på 8 m 3 /h. Dette medfører en for stor køling af kølemidlet og derved kan et konstant kondensatortryk på 10 bar ikke opretholdes. Med andre ord, er søvandspumpen for stor til behovet ved en drift på 15 Hz. Ud fra hypoteserne er der undersøgt om en løsning på at holde et konstant kondensatortryk, kunne findes ved at implementere en reguleringsventil eller et by-pass. Inden påmonteringen af reguleringsventilen blev ventilens placering analyseret således, at kavitation kunne undgås. Fra et teoretisk synspunkt blev konklusionen, at reguleringsventilen blev monteret før kondensatoren, idet at ventilen havde en bedre flowfaktor og temperaturen var lavere før kondensatoren. Hypotesen for implementering af reguleringsventilen viser, at det ikke er muligt at opretholde et konstant kondensatortryk på 10 bar, men klarer at sikre et kondensatortryk på 7,7 bar. Dette medfører et forøget smøreolietryk på 4,5 bar, som gør at udkoblingsgrænsen på 2 bar ikke er et problem længere. Derved kan der konkluderes, at implementeringen af en reguleringsventil er et skridt i den rigtige retning, men er ikke den ideelle løsning i forhold til at holde et konstant kondensatortryk på 10 bar. Fra et teoretisk synspunkt kan hypotesen ved implementering af et by-pass på kondensatoren, gøre det muligt at holde et konstant kondensatortryk på 10 bar. Idet at by-passet muliggør at kun det nødvendige masseflow af køling transporteres igennem kondensatoren, ved at lede det unødvendige søvand udenom. Der kan konkluderes, at hypotesen ved en kombination af reguleringsventil og bypass er falsificeret, pga. at reguleringsventilen ikke er hensigtsmæssig at anvende, idet den ikke har nogen funktion i forhold til at holde et konstant kondensatortryk i denne regulering. Reguleringsventilen ville kun medføre en dårligere virkningsgrad, samt dyrere drift af anlægget. By-passet derimod vil selv kunne sikre et kondensatortryk på 10 bar. Ud fra delkonklusionerne i dette projekt kan der konkluderes, at en implementering af by-pass ville være den bedste løsning, i forhold til at opretholde et konstant kondensatortryk på 10 bar. 49

51 12. Perspektivering Søvandspumpen til kondensatoren kan som minimum kun omdrejningsreguleres til 15 Hz, idet den vil miste evnen at trykke ved en lavere belastning. Ved en drift på 15 Hz trykker pumpen 50 m 3 /h igennem kondensatoren, hvor behovet er 8 m 3 /h. Derfor ville en alternativ løsning være at implementere en mindre pumpe i parallel, der overtog driften fra den store pumpe, da minimumsgrænsen på 15 Hz var nået. Hvis et konstant kondensatortryk på 10 bar ønskes, kan det svare sig at investere i en implementering af et by-pass, idet det ville sikre, at kun det nødvendige masseflow af søvand blev transporteret igennem kondensatoren og derved sikre at kølemidlet ikke blev underkølet. Dette ville medføre at et konstant kondensatortryk på 10 bar kunne opretholdes. 50

52 13. Litteraturliste 13.1 Bøger Lotte Rienecker m.fl. (2012): Den gode opgave. Samfundlitteratur Udgave, 2. Oplag Frederiksberg C. Eigil Nielsen (2013): Noget om køleteknik Udgave, bind 1, 2. Oplag Eigil Nielsen (2013): Noget om køleteknik Udgave, bind 2, 2. Oplag Søren Draborg m.fl. (2003): Omdrejningsregulering af kølekompressorer i detailhandelen. Dansk Energi Analyse. Fredriksberg C. Thomas Heilmann (2011): Pumpedrift og energi. 5. udgave, 2. oplag Holte. Thomas Heilmann (2014): Praktisk regulering og instrumentering. 6. Udgave, 3. Oplag, Holte. Thomas Heilmann (2013): Logisk styring med PLC. 6. Udgave. Holte Internetsider 1. Apollomedia, Teknologisk institut, Gyldendal, Fysik%20C/Materialekonstanter/SPECIFIK%20VARMEKAPACITET.aspx, Tech Instrumentering,

53 2017 Regulering af kondensatortryk Bachelorprojekt ombord på Finnur Fríði Udarbejdet af: Hans Jørgensen

54 Indholdsfortegnelse Bilag 1 Projektskabelon Bilag 2 Datablad for infrarødt termometer Bilag 3 Datablad og pumpekurve for søvandspumpe Bilag 4 Mailkorrespondance med Desmi Bilag 5 Udregning af pumpekurve ved 15Hz Bilag 6 Billede af måling med Fluke 65 infrarødt termometer Bilag 7 Formelsamling for køleteknik et-trins anlæg Bilag 8 Mailkorrespondance med Fagerberg Bilag 9 Udregning af pumpekurve ved 30Hz Bilag 10 Billede af RSW køling Bilag 11 Kemisk nedbrydning f.eks. harskning Bilag 12 Manometerklasser Bilag 13 Specifik varmekapacitet for havvand Bilag 14 Fordele og ulemper med frekvensomformer Bilag 15 Clamp on måler Bilag 16 Konstruering ag effektkurve og effektivitetskurve

55 Bilag 1 Projektskabelon Emne Køleanlægget ombord på Finnur Fríði Skribenter Hans Jørgensen EES Studerende, Fredericia Maskinmesterskole, Esbjerg. Vejledere Dennis Hansen Maskinmester, Fredericia Maskinmesterskole. Problemstilling Ombord på Finnur Fríði er der problemer med at holde et konstant tryk på 10 bar i køleanlæggets kondensator, idet trykket varierer mellem 6-10 bar på grund af variation i køleanlæggets kapacitet. Lavt kondensatortryk bevirker lavt smøreolietryk og risiko for udkobling af kompressoren og dermed stop af anlægget. Den vagthavende maskin mester, bliver nødt til at regulere manuelt på søvands udgangen på kondensatoren, for at opretholde konden satortrykket på 10 bar ved lav kapacitet, hvor frekvensen på kølevandspumpens elmotor er nedreguleret til 15 Hz. De 15 Hz er den nedre grænse, da pumpens trykhøjde vil blive for lav, når belastningen er så lav. Desuden er der risiko for, at kølevandspumpens elmotor bliver for varm, pga. dårlig køling fra ventilatoren. 54

56 Problemformulering Hypotese 1) Vil en implementering af en reguleringsventil på kølevandstilgangen af kondensatoren kunne medføre et konstant kondensatortryk? 2) Vil en by-pass-regulering på kondensatorens kølevandstilførsel medføre et konstant kondensatortryk? Ved at implementere en reguleringsventil på søvandstilgangen på kondensatoren, styret af frekvensomformeren til RSW anlægget, kan der undgås store udsving i kondensatortrykket. Ved at anvende by-pass-regulering på kondensatoren, hvor 3-vejsventilen på kondensatorens tilgang bliver styret af styreenheden til RSW anlægget, kan kondensatortrykket holdes konstant. Vil en kombination af 1 og 2 være en velegnet løsning på Metode længere sigt, hvor motorfrekvensen er forøget for at opnå et større differenstryk over kølevandspumpen? Ved at undersøge køleanlægget visuelt, gennemgå relevante datablade og foretage driftsmålinger vil der opnås kendskab til anlæggets opbygning og virkemåde. Flowet af søkølevand gennem kondensatoren bestemmes, da det er nødvendigt at kende dette flow til brug ved beregninger. Der tages kontakt til pumpeleverandøren Desmi for at få verificeret elmotorens mindst tilladte omdrejningstal, hvor elmotoren stadig køles. 55

57 Pumpens datablad med pumpekarakteristik analyseres med henblik på drift ved 30 Hz. Projektets delopgaver 1) Der undersøges hvilke parametre der influerer på køleanlæggets kondensatortryk så det kan blive klargjort hvad der er årsag til de varierende tryk. 2) Der undersøges hvorledes der kan sikres konstant kondensatortryk i et RSW anlæg. 3) Der foretages en energibalanceberegning på kondensatoren for at bestemme det nødvendige kølevands flow igennem kondensatoren. 4) Pumpens differenstryk bestemmes ved 30 Hz. 56

58 Bilag 2 Datablad for infrarødt termometer 57

59 58

60 Bilag 3 Datablad og pumpekurve for søvandspumpe 59

61 60

62 Bilag 4 Mailkorrespondance med Desmi Fra: Birgit Dreyer - DESMI <BDR@desmi.com> Sendt: 9. november :02 Til: Hans Jørgensen Emne: RE: Spørgsmål vedrørende pumpe NSL /A02 Hej Hans tak for tilsendte. Pumpen er oprindelig udlagt for 305 m3/h 15 m (1521 rrpm). Jeg sender lige datablad med oprindelig driftspunkt, samt kurve for 300 rpm og for 1760 rpm Jeg håber, at du har tilstrækkelig med INFO for at komme videre? mvh Birgit From: Hans Jørgensen [mailto:hansyybansy@hotmail.com] Sent: 8. november :38 To: Birgit Dreyer - DESMI <BDR@desmi.com> Subject: Sv: Spørgsmål vedrørende pumpe NSL /A02 Hej Birgit Undskyld jeg svarer så sent, har ikke haft mulighed for at aflæse serienummeret på pumpen før nu. Serie nummeret på pumpen er: Kan du venligst fremsende mig datablade og pumpekarakteristikker for pumpen? På forhånd stor tak. Mvh Hans Jørgensen Maskinmesterstuderende på Fredericia Maskinmesterskole Esbjerg Fra: Birgit Dreyer - DESMI <BDR@desmi.com> Sendt: 2. november :44 Til: Hans Jørgensen Emne: RE: Spørgsmål vedrørende pumpe NSL /A02 Hej Hans tak for forespørgslen. Det vil være en rigtig godt, hvis du kan oplyse pumpens s/nr.: så jeg kan tjekke op på, hvilket løbehjul/diameter, der er monteret i pumpen (vi afdrejer/tilpasser nemlig løbehjul til den enkelte opgave) Normalt siger vi, at man må kører ned til 300 rpm (a.h.t. akseltætning) 61

63 Med venlig hilsen / Best regards Birgit Dreyer Internal Sales Engineer DESMI Danmark A/S Tagholm 1, 9400 Nørresundby, Denmark CVR No: DK Tel Direct Internet bdr@desmi.com Please note that this message may contain confidential information. If you have received this message by mistake, please inform the sender of the mistake by sending a reply, and then delete the message from your system without making, distributing or retaining any copies of it. Although we believe that the message and any attachments are free from viruses and other errors that might affect the computer or IT system where it is received and read, the recipient opens the message at his or her own risk. We assume no responsibility for any loss or damage arising from the receipt or use of this message. From: Hans Jørgensen [mailto:hansyybansy@hotmail.com] Sent: 1. november :02 To: Birgit Dreyer - DESMI <BDR@desmi.com> Subject: Spørgsmål vedrørende pumpe NSL /A02 Hej Jeg er studerende på fredericia maskinmesterskole Esbjerg og er i gang med at skrive bachelorprojekt ombord på en Færøsk trawler, hvor jeg skriver om køleanlægget ombord. Anlægget kører med 60 Hz. Der sidder frekvensomformer på søvandspumpen, som er en Desmi NSL /A02. El motoren der sidder på pumpen er en Bevi type 2D 180M 4, 22,2 kw, 60 HZ, 440V, 34,6A, 1760 rpm med en cos p 0,88. Er det muligt at få fremsendt datablad for denne pumpe? Jeg har i forbindelse med omdrejningsreguleringen et spørgsmål til om i har en standard værdi i max regulere ned til (Hz)? Som jeg kan tage udgangspunkt i, i reguleringen. Håber i kan hjælpe. Mvh. Hans Jørgensen FMS - Esbjerg 62

64 Bilag 5 Udregning af pumpekurve ved 15Hz Brugte formler Q > = Q? n > n? Tilfældigt valgte driftpunkter: D=(0;23,5) H > = H? n > n? Udregning af affinitetsligninger: 456 Q > = = 0 mg h = H > = 23, = 2,11mVs D=(40;23) Q x =11,99 m 3 /h H x =2,07 mvs D=(80;22,5) Q x =23,98 m 3 /h H x =2,02 mvs D=(120;22) Q x =35,98 m 3 /h H x =1,98 mvs D=(160;21) Q x =47,97 m 3 /h H x =1,89 mvs D=(200;19,5) Q x =59,96 m 3 /h H x =1,75 mvs D=(240;17,5) Q x =71,95 m 3 /h H x =1,57 mvs D=(280;14,8) Q x =83,94 m 3 /h H x =1,3 mvs D=(320;10,5) Q x =95,94 m 3 /h H x =0,94 mvs D=(360;5,8) Q x =107,93 m 3 /h H x =0,52 mvs Symboler: Forklaring: Q x Pumpens ydelse ved et nyt omdrejningstal. Q n Pumpens nominelle ydelse, som sammenlignes med Q x. H x Pumpens løftehøjde ved et nyt omdrejningstal. H n Pumpens nominelle løftehøjde, som sammenlignes med H x. n x Pumpens omdrejninger ved et nyt omdrejningstal. n n Pumpens nominelle omdrejninger, der sammenlignes med n x. = 63

65 Bilag 6 Billede af måling med Fluke 65 infrarødt termometer 64

66 Bilag 7 Formelsamling for køleteknik et-trins anlæg 65

67 Bilag 8 Mailkorrespondance med Fagerberg Hej Hans Hvis du ikke har stort trykfald ville jeg bruge en Setball udstyret med aktuator Med venlig hilsen Kenneth Kaltoft Produktansvarlig Direkte: Mobil: kek@fagerberg.dk Gustaf Fagerberg A/S Kornmarksvej Brøndby Tlf.: Fax: Fagerberg er et handels- og ingeniørfirma, grundlagt i Sverige i Fagerberg der startede i Danmark i 1970, tilbyder i dag vores kunder et bredt program af ventiler, spjæld, sikkerhedsudstyr, instrumenter og analyseudstyr samt en professionel service fra vores serviceafdeling. Fagerberg indgår i Indutrade AB, der er en svensk koncern med ca. 140 handelsselskaber inden for tekniske komponenter og serviceydelser. Fra: Hans Jørgensen [mailto:hansyybansy@hotmail.com] Sendt: 16. november :23 Til: mailservice <info@fagerberg.dk> Emne: Valg af ventil til regulering Hej Jeg er igang med at skrive bachelorprojekt som maskinmester på Fredericia Maskinmesterskole Esbjerg. Jeg har et spørgsmål vedrørende hvilken ventil er bedst til regulering. Jeg er i praktik ombord på en Føroysk trawler. Min problemstilling er at holde et konstant kondensatortryk og derfor er en af mine hypoteser, at implementere en reguleringsventil, således at da kondensatortrykket falder, drøvler jeg på ventilen, for at opretholde kondensatortrykket. I dette tilfælde regulerer jeg på en butterflyventil, men kunne tænke mig at vide, om det er den optimale reguleringsventil eller om andre ventiler er bedre til formålet? Mvh. Hans Jørgensen 66

68 Fredericia Maskinmesterskole Esbjerg 67

69 Bilag 9 Udregning af pumpekurve ved 30Hz Brugte formler Q > = Q? n > n? Tilfældigt valgte driftpunkter: D=(0;23,5) H > = H? n > n? Udregning af affinitetsligninger: Q > = 0 921, = 0 mg h = H > = 23,5 921, = 8,63mVs D=(40;23) Q x =24,24 m 3 /h H x =8,44 mvs D=(80;22,5) Q x =48,47 m 3 /h H x =8,26 mvs D=(120;22) Q x =72,71 m 3 /h H x =8,08 mvs D=(160;21) Q x =96,95 m 3 /h H x =7,71 mvs D=(200;19,5) Q x =121,18 m 3 /h H x =7,16 mvs D=(240;17,5) Q x =145,42 m 3 /h H x =6,42 mvs D=(280;14,8) Q x =169,66 m 3 /h H x =5,43 mvs D=(320;10,5) Q x =193,89 m 3 /h H x =3,85 mvs D=(360;5,8) Q x =218,13 m 3 /h H x =2,13 mvs Symboler: Forklaring: Q x Pumpens ydelse ved et nyt omdrejningstal. Q n Pumpens nominelle ydelse, som sammenlignes med Q x. H x Pumpens løftehøjde ved et nyt omdrejningstal. H n Pumpens nominelle løftehøjde, som sammenlignes med H x. n x Pumpens omdrejninger ved et nyt omdrejningstal. n n Pumpens nominelle omdrejninger, der sammenlignes med n x. = 68

70 Bilag 10 Billede af RSW køling 69

71 Bilag 11 Kemisk nedbrydning f.eks. harskning. 70

72 Bilag 12 - Manometerklasser 71

73 Bilag 13 Specifik varmekapacitet for havvand 72

74 Bilag 14 Fordele og ulemper med frekvensomformer 73