Bilagsmappe RØGPROBLEMER I TOMGANG PÅ BAYARD KLASSEN

Bilagsmappe RØGPROBLEMER I TOMGANG PÅ BAYARD KLASSEN Mogens Ebsen E20122067 Michael Jørgensen E20122048 FREDERICIA MASKINMESTERSKOLE 11/12-2015

Indhold Bilag 1 Projektskabelon... 4 Bilag 2 Installationstegning rørføringer... 6 Bilag 3 Densitet beregning... 6 Bilag 4 Monjasa marine gas oil... 7 Bilag 5 VT-diagram... 8 Bilag 6 Måleafstande fra FUP1010_inst s. 3-1... 9 Bilag 7 MAN emissionstest på B1 s. 11... 9 Bilag 8 Røggasmålinger... 10 Bilag 9 Spørgeskema - spørgsmål 4... 10 Bilag 10 Spørgeskema - spørgsmål 8... 11 Bilag 11 Spørgeskema - spørgsmål 3... 11 Bilag 12 MAN operating Instructions s. 17... 12 Bilag 13 Interview med MAN 5.30,15-6.47,57... 12 Bilag 14 Interview med MAN 6.48,00-7.39,24... 13 Bilag 15 Måleusikkerhed O2... 13 Bilag 16 Testo 325-1 manual s. 14... 13 Bilag 17 Testo 325-1 manual s.22a... 14 Bilag 18 Lambda udregning... 14 Bilag 19 Udklip fra Diesel Engines bog 1 s. 314... 14 Bilag 20 Udklip fra Diesel Engines bog 2 s. 147... 15 Bilag 21 Testo 325-1 manual s.25... 15 Bilag 22 Klager fra B5... 16 Bilag 23 Spørgeskema - spørgsmål 9... 17 B1... 17 B2... 17 B3... 17 B4... 17 B5... 17 B6... 17 B7... 17 Bilag 24 Spørgeskema - spørgsmål 7... 18 Bilag 25 Målinger på luftforbrug... 18 1

Bilag 26 Beregning af luftmassestrøm... 19 Bilag 27 Luftmassestrøm omregnet til kg/h... 19 Densitet på luften til indsugningen... 19 Densiteten på olien ved 20 grader... 19 Totale luftforbrug for begge banker på HVM, ud fra målinger.... 19 Bilag 28 KIMO AMI 300 manual s.5... 20 Bilag 29 Usikkerhedsberegning på luftforbrug... 20 Aflæsningsusikkerhed... 20 Involverede systematiske usikkerheder... 21 Den tilfældige måleusikkerhed:... 21 Den totale usikkerhed... 21 Bilag 30 Gennemsnitsberegning på brændstofforbrug... 22 Bilag 31 Beregning på brændstofforbruget... 22 Bilag 32 FUP1010_inst s.5-3... 23 Bilag 33 Beregning af Lambda ud fra det målte luft- og brændstofforbrug... 23 Det virkelige luftforbrug... 23 Det teoretiske luftforbrug... 23 Lambda... 23 Bilag 34 MAN installation instructions s.82... 23 Bilag 35 Kølevandskreds... 24 Bilag 36 Interview med MAN 5.30,15-6.47,57... 24 Bilag 37 MAN technical data s.1... 25 Bilag 38 Spørgeskema - spørgsmål 2... 25 Bilag 39 Interview med MAN 29.48,11-30.35,32... 26 Bilag 40 Interview med MAN 36.21,30-37.54,81... 26 Bilag 41 Thermosiphon-Sizing-Recommendations s.1... 26 Bilag 42 Thermosiphon-Sizing-Recommendations s.1... 26 Bilag 43 SB-SL-heaters s.1... 27 Bilag 44 Interview med MAN 12.45,00-13.15,00... 28 Bilag 45 Data fra skibsfører... 28 Bilag 46 Energi beregning... 28 Den energi der skal tilføres i forhold til Delta_t... 28 Bilag 47 Interpolation... 29 2

Interpolation af tiden for at komme fra den nedre temperatur til 40 grader... 29 Bilag 48 Effekt beregninger... 30 Bilag 49 Carlor preheating s.2... 30 Bilag 50 Hysterese... 30 Bilag 51 Thermosiphon-Installation-Checklist-Recommendations s.1-2... 31 Bilag 52 MAN Spare parts s.30-31... 32 3

Bilag 1 Projektskabelon Emne Røgproblemer i tomgang på Fred. Olsen s Bayard skibe Skribenter Michael Jørgensen e20122048 Mogens Ebsen e20122067 Vejleder Lektor Klaus Kalmeyer (kk@fms.dk) Problemstilling Problemformulering Hypotese Fred. Olsen Windcarrier oplever at deres Bayard-klasse skibe, har en øget røgudvikling når de går i tomgang med deres hovedmotorer, som har medvirket til at de har fået klager fra passagerer i forbindelse med deres ophold på skibet. Dette ønskes ikke da det går ud over virksomhedens omdømme. Hvordan vil tomgangsdriften af hovedmotorerne, som er opvarmet til 40, kunne nedbringes, samt hvilken indflydelse har tomgangsdriften på røgudviklingen? Ved at erstatte den nuværende forvarmer med en ny, der ved sin større effekt er bedre egnet til at kunne opretholde de 40 som MAN foreskriver, samt stabilt vil kunne holde denne temperatur uanset årstiden, nedbringes driften i tomgang. 4

Ved at undersøge røggassen i tomgang, vil der kunne blive belyst om motoren forbrænder korrekt, samt om der er belæg for klagerne. Metode Interview med MAN, Flensborg Transskribere interview Undersøge problemets omfang. Udfærdige et kvantitativt spørgeskema til skibsbesætning. Analyse af spørgeskema Klager Indhente og analysere data fra motorfabrikanten. Analysere kølekredsen Analysere på den eksisterende motorvarmer. Forslag til ny motorvarmer Undersøge krav til motorvarmer Dimensioner ny motorvarmer Udvælge komponenter Udføre og analysere målinger på motoren i tomgang Luftforbrug Røggas Brændstofforbrug Foretage beregninger på forbrændingen vha udførte målinger i tomgang. Projektets delopgaver 5

Bilag 2 Installationstegning rørføringer Bilag 3 Densitet beregning ρ 2 = ρ 1 1 + β olie t = 0.845 = 0,841 kg/l 1 + 0.00075 (21 15) 6

Bilag 4 Monjasa marine gas oil 7

Bilag 5 VT-diagram 8

Bilag 6 Måleafstande fra FUP1010_inst s. 3-1 Bilag 7 MAN emissionstest på B1 s. 11 MAN Emissionstest på B1 s. 11 9

Bilag 8 Røggasmålinger 1. Måling 2. Måling SB motor SB side SB motor BB side SB motor SB side SB motor BB side CO 2 1,4% 1,4% 1,4% 1,4% O 2 19% 19,1% 19% 19% T gas 70,3 C 74,5 C 69,8 C 75,3 C CO 839 ppm 738 ppm 688 ppm 806 ppm Lambda (λ) 11,03 10,79 10,67 10,7 Røggasmålinger Bilag 9 Spørgeskema - spørgsmål 4 Skib Ja Nej Kommentar Ja ved start, og efter et stykke tid når motorerne B1 1 bliver varme er det mindre røg B2 B3 1 Dog nogle gange B4 1 B5 1 B6 1 B7 1 6 5 4 3 2 1 Antal der oplever røgudvikling 0 Ja Nej Spørgsmål 4 10

Bilag 10 Spørgeskema - spørgsmål 8 Skib Røgudvikling B1 4 B2 B3 3 B4 5 B5 5 B6 3 B7 3 5 Røgudvikling 4 3 2 1 0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 Spørgsmål 8 Bilag 11 Spørgeskema - spørgsmål 3 Skib Minutter Minutter2 B1 60 B2 B3 15 B4 20 B5* 20 30 B6* 15 30 B7 20 11

Minutter *B5 & B6 har angivet to forskellige værdier, Som må anses som et forsøg på at angive en gennemsnitlig værdi. De resterende værdier må også antages at være omtrentlige værdier. Opvarmningstid af HVM 70 60 50 40 30 20 10 0 60 30 30 15 20 20 15 20 B1 B2 B3 B4 B5* B6* B7 Skib Spørgsmål 3 Bilag 12 MAN operating Instructions s. 17 MAN operating instructions s. 17 Bilag 13 Interview med MAN 5.30,15-6.47,57 5.30,15-6.47,57 Knud: Altså det dur ikke noget at motorerne køre for langt tid i tomgang. Den kan simpelthen ikke forbrænde den diesel. Det er det problem. Det nemmeste (bedste) er når besætningen kommer ombord og det ved de skal sejle ud, starte motorerne og komme ud og få mere speed på de to motorer. Det er det bedste. Det dur ikke noget at skibene bliver startet og køre en halv time i tomgang. Man kan se når det bliver koldere at brændstoffet også findes på vandet i havnen (overfladen). Was sagst du auf danish? Film - diesel og det er dårlig. Det dur ikke og det lugter og sådan noget. Det vil man simpelthen ikke have, at man kan se at der ligger brændstof på vandet. Det sker simpelthen når de motorer kører for lang tid i tomgang. Men det sker også med din privatbil, der får du sådan sort plak på gulvet. Det er lige meget om det er en ny motor eller en gammel motor. Det sker simpelthen på alle motorer. Det er et teknisk problem. 12

Bilag 14 Interview med MAN 6.48,00-7.39,24 6.48,00-7.39,24 Timo: Motoren er ikke konstrueret til at køre i tomgang, jeg kender en eneste motor der kan det. Den er fra MAN Diesel og Turbo faktisk. Den hedder 2832CV eller et eller andet hedder den. Den motor blev konstrueret til navy og det er virkelig den eneste motor der blev konstrueret til navy at den kan stå 12-24 timer i tomgang. Den kan gå fra tomgang til fuld last uden problemer uden at den ryger. Det har de løst vha at et turbolader system med to turbolader. Når de kører i tomgang bliver den ene slået fra og så kører de på en turbolader. Han snakkede 4 timer om det system, så jeg kan ikke genfortælle det som han gjorde. Bilag 15 Måleusikkerhed O2 Bilag 16 Testo 325-1 manual s. 14 Testo 325-1 manual s. 14 13

Bilag 17 Testo 325-1 manual s.22a Bilag 18 Lambda udregning λ = CO 2 max CO 2 = 15.4 7.26 = 2 Bilag 19 Udklip fra Diesel Engines bog 1 s. 314 Udklip fra Diesel Engines bog 1 s. 314 14

Bilag 20 Udklip fra Diesel Engines bog 2 s. 147 Udklip fra Diesel Engines bog 2 s. 147 Bilag 21 Testo 325-1 manual s.25 15

Bilag 22 Klager fra B5 Klager på B5 16

Bilag 23 Spørgeskema - spørgsmål 9 B1 Her er det blevet klaget mange gange, men vi har selv gjort noget ved det, vi møder ombord bådene ca kl 05:30 gennemgår maskinerne og da ligger tempraturen på 20-30 grader starter begge maskiner og lader dem køre til motorene har en temprature på godt 50 grader stopper, og starter ikke motorene igen før alle teknikkerne er kommet ombord og dørene lukket. B2 B3 Har modtaget en del klager fra pax og besætning både på dækket og i aptering der oplever hovedpine. B4 Det er tit montørende klager B5 Vi har tidligere i år blevet bedt om at få det ordnet, men problemet er kommet igen. Vi har modtaget 4 stk skriftlige klager fra kundens folk ombord pga røggas inde i selve apteringen. Vi har desuden modtaget klager over vi kan fylde et helt hotelskibs vogndæk hvor folk sidder og venter på deres båd med røggas. Skibets eget udsugnign kan ikke følge med vores produkton af røggas. Jeg betragter det som et spørgsmål om tid før vi bliver send i havn og offhire. B6 Vi har tidligere haft store problemer. Se nedenstående. Taget fra besvarelsen til spørgsmål 10: Jeg har nogle billeder/film og nogle mails/beskrivelser jeg vil finde frem og sende til jer. B7 Et par stykker vil vi tro, vi har ikke set alle klager 17

Bilag 24 Spørgeskema - spørgsmål 7 Skib Gener B1 4 B2 B3 5 B4 4 B5 5 B6 5 B7 3 5 Gener 4 3 2 1 0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 Spørgsmål 7 Bilag 25 Målinger på luftforbrug Luftmasse hastighed i SB side af SB motor (m/sek.) 1a 1b 1c 2a 2b 2c 3,8 3,3 5,6 3,4 4,3 5,5 Luftmasse hastighed i BB side af SB motor (m/sek.) 1a 1b 1c 2a 2b 2c 4 4,5 4,7 3,9 4,3 4,9 18

Bilag 26 Beregning af luftmassestrøm Beregning af volumenstrøm BB siden af SB motor: m (4 + 4.5 + 4.7 + 3.9 + 4.3 + 4.9) q v = v m A K = s 6 = 0,08456397 m 3 s 1 Beregning af volumenstrøm SB siden af SB motor: m (3.8 + 3.3 + 5.6 + 3.4 + 4.3 + 5.5) q v = v m A K = s 6 = 0,08327782 m 3 s 1 (0.08 2 3.14) m 2 0,96 = 0,08456397 m3 s (0.08 2 3.14) m 2 0,96 = 0,08327782 m3 s Samlet volumenstrøm til SB motor: q v,total = (0.08456397 + 0.08327782) 3600 604 m3 h Bilag 27 Luftmassestrøm omregnet til kg/h Densitet på luften til indsugningen T = 17,7 grader Celsius = 290,7K P = barometertryk = 1017mBar = 101700 Pa M = 0,029 kg (tør atmosfærisk luft) mol Pa m3 R = gaskonstant = 8,314 K mol M P ρ 17,7 = R T = 0,029 kg 101700 Pa mol Pa m3 1,2203kg/m3 8,314 K mol 290,7 K Densiteten på olien ved 20 grader Densitet på MGO oplyst ved 15 grader fra Monjasa ρ 2 = ρ 1 1 + β olie t = 0.845 = 0,841 kg/l 1 + 0.00075 (21 15) Totale luftforbrug for begge banker på HVM, ud fra målinger. m luft = q v,total ρ 17,7 = 604,2304 m3 h 1,2203 kg m 3 737kg/h 19

Bilag 28 KIMO AMI 300 manual s.5 Bilag 29 Usikkerhedsberegning på luftforbrug Måleresultater (m) (m ḿ) (m ḿ) 2 3,8-0,55 0,3 3,3-1,05 1,1 5,6 1,25 1,56 3,4-0,95 0,9 4,3-0,05 0 5,5 1,15 1,32 4-0,35 0,12 4,5 0,15 0,02 4,7 0,35 0,12 3,9-0,45 0,2 4,3-0,05 0 4,9 0,55 0,3 ḿ = 4,35 0 5,94 Metodefejl: 4-6% Instrumentfejl: 6% Skønnet aflæsningsusikkerhed: 0,2 m/s Aflæsningsusikkerhed 0,2 100 4,6% 4,35 20

Involverede systematiske usikkerheder U S = 6 + 4,6 + 5 = 15,6% Den tilfældige måleusikkerhed: Σ(m ḿ)2 U T = (n 1) n 100 ḿ = 5,94 (12 1) 12 100 4,35 4,9% Den totale usikkerhed U R = 15,6 2 + 4,9 2 16,4% 21

Bilag 30 Gennemsnitsberegning på brændstofforbrug Måling Retur måling 1 Retur måling 2 Frem Måling Retur måling 1 Retur måling 2 Frem 1 3,86 4,96 5,2 31 3,47 3,75 5,29 2 3,74 5,27 5,15 32 5,3 3,45 5,27 3 4,04 4,37 5,17 33 4,82 4 5,26 4 3,97 4,3 5,2 34 4,46 5,34 5,27 5 3,81 3,71 5,19 35 4,47 4,5 5,3 6 3,31 3,16 5,2 36 4,4 4,65 5,31 7 3,71 3,18 5,15 37 4,41 4,67 5,3 8 3,7 3,64 5,16 38 4,52 4,18 5,26 9 2,94 3,68 5,14 39 3,94 3,84 5,14 10 4,42 4,06 5,17 40 4,07 4,31 5,17 11 3,75 4,45 5,15 41 3,86 4,29 5,16 12 3,86 4,62 5,08 42 5,11 4,69 5,16 13 3,88 4,53 5,13 43 4,61 4,38 5,13 14 3,99 4,49 5,13 44 4,63 3,95 5,12 15 4,08 4,59 5,26 45 4,46 3,91 5,11 16 4,22 4,23 5,25 46 4,45 4,99 5,11 17 3,98 4,1 5,26 47 4,42 4,83 5,05 18 4,45 4,12 5,26 48 3,87 4,37 5,03 19 4,13 4,13 5,26 49 4,24 4,25 5,02 20 4,14 3,74 5,26 50 4,52 4,27 5,03 21 4,09 3,72 5,21 51 4,24 4,02 5,01 22 4,49 3,48 5,22 52 4,2 4,15 4,94 23 4,04 3,96 5,25 53 4,57 4,28 4,96 24 4,09 3,98 5,3 54 4,11 4,48 4,98 25 4,06 4,78 5,29 55 4,65 3,47 5,01 26 3,96 4,66 5,27 56 4,25 4,34 4,99 27 4,1 4,64 5,28 57 4,41 4,41 4,99 28 3,76 4,48 5,26 58 4,35 4,24 4,97 29 3,9 3,92 5,28 59 4,33 4,23 4,91 30 3,81 4,49 5,28 60 4,45 4,27 4,92 Resultat 4,1645 4,2325 5,15967 l/min Bilag 31 Beregning på brændstofforbruget 4,2325 4,1645 m b = (5,15967 ( 2 + 4,1645)) l min 60 min h 0,841 kg l 48,5 kg/h 22

Bilag 32 FUP1010_inst s.5-3 Bilag 33 Beregning af Lambda ud fra det målte luft- og brændstofforbrug Det virkelige luftforbrug m luft = L virk m b => Det teoretiske luftforbrug L virk = m luft = 737 kg h kg luft m b 48.5 kg 15,2 kg olie h L min = 1 23 (8 3 C + 8H + S O) = 1 23 (8 3 86 + 8 14 + 0.05 0) 14,8 kg luft kg olie Lambda λ = L virk L min = 15.2 14.8 1,02 Bilag 34 MAN installation instructions s.82 MAN Installation instructions s.82 23

Bilag 35 Kølevandskreds MAN repair manual s.22 Bilag 36 Interview med MAN 5.30,15-6.47,57 5.30,15-6.47,57 Knud: Altså det dur ikke noget at motorene køre for langt tid i tomgang. Den kan simpelthen ikke forbrænde den diesel. Det er det problem. Det nemmeste (bedste) er når besætningen kommer ombord og det ved de skal sejle ud, starte motorerne og komme ud og få mere speed på de to motorer. Det er det bedste. Det dur ikke noget at skibene bliver startet og køre en halv time i tomgang. Man kan se når det bliver koldere at brændstoffet også findes på vandet i havnen (overfladen). Was sagst du auf danish? Film - diesel og det er dårlig. Det dur ikke og det lugter og sådan noget. Det vil man simpelthen ikke have, at man kan se at der ligger brændstof på vandet. Det sker simpelthen når de motorer kører for lang tid i tomgang. Men det sker også med din privatbil, der får du sådan sort plak på gulvet. Det er lige meget om det er en ny motor eller en gammel motor. Det sker simpelthen på alle motorer. Det er et teknisk problem. 24

Temperatur Bilag 37 MAN technical data s.1 MAN technical Data s.1 Bilag 38 Spørgeskema - spørgsmål 2 Skib Styrbord Bagbord B1 35 36 B2 B3 32 36 B4 29 29 B5 32 32 B6* 32,5 32,5 B7 16 37 Gennemsnit 32,1 33,75 *B6 har angivet 30-35 grader. Så det er ikke aflæst som ønsket fra displayet. Men er indtastet som en gennemsnitsværdi. Temperatur på HVM før opstart 40 35 30 25 20 15 10 5 0 35 36 36 37 32 32 32 32,5 32,5 29 29 16 B1 B2 B3 B4 B5 B6* B7 Skib Styrbord Bagbord 25

Bilag 39 Interview med MAN 29.48,11-30.35,32 29.48,11-30.35,32 Knud: Denne opvarmer har også en termostat, som den gamle ikke har. Den gamle har bare 700 W og køre hele tiden. Denne termostat er indstillet på 40 grader og den tror vi man kan indstille til 50 grader, men helst ikke. Den er indstillet på 40 grader. Bilag 40 Interview med MAN 36.21,30-37.54,81 36.21,30-37.54,81 Timo: Det vil vi virkelig gerne have, fordi nogle gange har vi oplevet. Naaah.. Det er hvis man tager kølervandet ud af systemet, så har vi oplevet nogle gange med de gamle, at de brænder af fordi de ikke slukker. Det er sket virkelig mange gange. Den nye skulle faktisk fungere sådan at hvis man tapper kølevandet af, så varmer den jo op og den skulle jo bare slukke, hvis temperaturen kommer over 40 grader. Det toget meget lang tid med mange møder, at finde ud af at problemet med de gamle, var at når de tapper kølevandet af, så kører den opvarmning hele tiden og så bliver den ødelagt. Man tænker ikke så langt at det er en lille ting, som at tappe kølevandet af. Bilag 41 Thermosiphon-Sizing-Recommendations s.1 Thermosiphon-Sizing-Recommendations s.1 Bilag 42 Thermosiphon-Sizing-Recommendations s.1 Thermosiphon-Sizing-Recommendations s.1 26

Bilag 43 SB-SL-heaters s.1 SB-SL-heaters s.1 27

Bilag 44 Interview med MAN 12.45,00-13.15,00 12.45,00-13.15,00 Knud: Ja altså det er rigtig nok, der findes nogle regler, der står simpelthen i det at den opvarmning fra kølevandet ikke må være mere end 40 grader. Så kan den motor simpelthen godt stå, hvad ved jeg, en uge eller to uger. Så er der ingen problemer med olien. Men kommer vi op til 50 eller 60 grader, så kan det være et problem. Som Timo lige har sagt, oliefilmen falder ned og stemplerne kører tørt når du starter den. Bilag 45 Data fra skibsfører Bilag 46 Energi beregning Den energi der skal tilføres i forhold til Delta_t kj c vand = 4,19 kg c olie = 2 kj kg kj c jern = 0,44 kg ρ 2olie = ρ 1 1 + β olie t = 0,866 1 + 0.00075 (36 15) 0,85 kg l 28

m olie = 73 L 0,85 kg L 62 kg m jern = 1860 kg ρ 2vand = ρ 1 1 + β vand t = 0.997 1 + 0.00021 (36 20) 0,994 kg l m vand = 96 L 0,994 kg L = 95,4kg E tot = (m vand c vand + m jern c jern + m olie c olie ) Δt E tot = (95,4 4,19 + 1860 0,452 + 62 2) Δ t 1364 kj Δ t Bilag 47 Interpolation Interpolation af tiden for at komme fra den nedre temperatur til 40 grader Styrbord 44 36 40 = 36 + 4500 0 (t STB 0) Ligningen løses for t_stb vha. CAS-værktøjet WordMat. t STB = 2250 Bagbord 42 33 40 = 33 + 4500 0 (t BB 0) Ligningen løses for t_bb vha. CAS-værktøjet WordMat. t BB = 3500 29

Bilag 48 Effekt beregninger P tilstb = P strålestb = E tot Δt STB 1364 (40 36) = 2,4kW t STB 2250 P tilbb = P strålebb = E tot Δt BB 1364 (40 33) = 2,7 kw t BB 3500 Bilag 49 Carlor preheating s.2 Carlor preheating s.2 Bilag 50 Hysterese 30

Bilag 51 Thermosiphon-Installation-Checklist-Recommendations s.1-2 Thermosiphon-Installation-Checklist-Recommendations s.1 Thermosiphon-Installation-Checklist- Recommendations s.2 31

Bilag 52 MAN Spare parts s.30-31 MAN Spare parts s.30 MAN Spare parts s.31 32