Registrering af brændolieflow - anvendelse i driftsøjemed.pdf
Registrering af brændolieflow - anvendelse i driftsøjemed.pdf
Registrering af brændolieflow - anvendelse i driftsøjemed.pdf
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-<br />
Udarbejdet <strong>af</strong>: Thorbjørn Kloster V10379<br />
På Aarhus Maskinmesterskole<br />
I samarbejde med: Esvagt A/S<br />
Og skibet: Esvagt Observer<br />
År 2013<br />
forbrug<br />
- <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong><br />
! !<br />
! !
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Forfatter:! ! ! ! Thorbjørn Jean Kloster V10379<br />
Titel:!! ! ! ! <strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolieforbrug<br />
! ! ! ! ! - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong><br />
Projekttype:! ! ! Tværfagligt Bachelorprojekt<br />
! ! ! ! ! !<br />
Årgang/ Klasse:! ! 6. Semester forår 2013 klasse B6<br />
Uddannelsessted:! ! Aarhus Maskinmesterskole<br />
Vejleder:! ! ! ! Henrik Kerstens (HK)<br />
Dato for <strong>af</strong>levering:! ! 4. Juni - 2013<br />
Rapportens omfang:!! 61700 tegn (25,7 normalsider á 2400 tegn)<br />
Sidetal:! ! ! ! 41 sider + 19 sider bilag i særskilt hæfte<br />
Forside illustrationer:! Esvagt Observer i varierende vejrforhold.<br />
! ! ! ! ! Egne billeder<br />
! ! ! ! Dato & underskrift:<br />
! ! ! !<br />
! ! ! ! Thorbjørn Jean Kloster<br />
Side 1 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Abstract<br />
This report is the result of the bachelor project: “Registration of fuel oil-consumption -<br />
utilization in operation”. The foundation of the project is laid on the Multi Role Emergency<br />
Rescue and Response Vessel (MRERRV) Esvagt Observer, which is standby at the Beryl Oil<br />
Field in the English sector of the Northsea.<br />
It is important to take in consideration, what the purpose of registration of fuel oil-<br />
consumption is. In the case where it is a MRERRV the vessel seldom sails at constant<br />
speed, which results in an alternating load of both the diesel generators and the main<br />
engines. It makes sense that the registration of fuel oil-consumption is transmitted into a<br />
volume flow i.e. in [l/h] on most vessels, which runs on an even load, for a longer period. The<br />
crew is then able to compare speed and volume flow and consider if the circumstances are<br />
normal. In the case with alternating load however, it is not that simple due to the fact, that the<br />
speed of the vessel never is constant for a longer period. In this case it is more relevant to<br />
compare the volume flow of fuel oil with the load of each engine; thereby the crew will get a<br />
specific fuel oil-consumption. [l/kWh]<br />
On the diesel generators the load is constantly measured, as power delivered to the<br />
electrical system [kW]. Therefore it is easy to let the management and control system<br />
calculate the specific fuel oil-consumption. For flow measuring on the diesel generators it is<br />
possible to purchase a set of turbine flow measurement transmitters that fits directly on to the<br />
diesel engines and are constructed to function on exactly these engines.<br />
On the Main engines the load is not measured. In this case it is necessary to install a<br />
torsiometer, which measures the twist of the propeller sh<strong>af</strong>t. From this the torque can be<br />
calculated [Nm] and compared to the rotation speed of the sh<strong>af</strong>t [s -1 ]. Then the load on the<br />
propeller sh<strong>af</strong>t can be calculated [kW]. For flow measuring on the main engines, it is<br />
appropriate to use “clamp-on” equipment, because the fuel oil-pipes that lead to the main<br />
engines, are made of solid steel the entire way, and the installation will then be easier with<br />
“Clamp-on” equipment. In this case, ultrasound transmitters of the “time transit” principle is<br />
the most applicable solution.<br />
Most of the measuring equipment has a measuring fault of less than 2%. This fault is<br />
acceptable in this case, but when considering the choice of measuring equipment, it is<br />
important to take the equipments “turn-down” in consideration. The turn-down is the ratio<br />
between the maximum flow, and the minimum flow where the stated fault is still valid.<br />
Therefore the ratio between the maximum and minimum flow of fuel oil, when measured,<br />
cannot be greater, than the turn-down of the measuring equipment.<br />
Side 2 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Indhold<br />
1 Forord 4<br />
2 Indledning 5<br />
2.1 Formål 5<br />
2.2 Problemformulering 7<br />
2.3 Metode 8<br />
2.4 Afgrænsning 8<br />
2.5 Forkortelsesdefinitioner 10<br />
2.6 Rapportens opbygning 10<br />
3 Anlægsanalyse 12<br />
4 Behandling <strong>af</strong> data 15<br />
4.1 Relevante data for driften 15<br />
4.2 Optimering <strong>af</strong> driften ud fra flowdata 21<br />
5 Målemetoder 26<br />
5.1 Turbine flowmålere 27<br />
5.2 Vortex flowmålere 28<br />
5.3 Ultralyds flowmålere 29<br />
5.4 Coriolis masseflowmålere 30<br />
5.5 Nøjagtigheden i målingerne 32<br />
5.6 Diskusion om valg <strong>af</strong> flowmålere 33<br />
6 Konklusion 36<br />
7 Perspektivering 39<br />
8 Litteraturliste 40<br />
Side 3 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
1 Forord<br />
På 6. Semester har jeg været i praktik hos Esvagt A/S. Under denne praktik har jeg fulgt og<br />
deltaget, i det daglige arbejde på skibet Esvagt Observer (EO) i to udmønstringer á 4 uger<br />
hhv. i februar og april 2013. Herudover har jeg her fundet mulige projektemner til dette<br />
tværfaglige bachelorprojekt, hvor valget er faldet på “<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolieforbrug -<br />
<strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong>”.<br />
Jeg har valgt dette emne <strong>af</strong> flere grunde, dels fordi Esvagt A/S har en målsætning om at<br />
implementere registrering på brændolieforbruget for hver enkelt dieselmotor på alle skibe, og<br />
dels fordi jeg finder mulighederne <strong>af</strong> en sådan flowmåling interessant. Projektet vil ikke være<br />
en detaljeret vejledning til at installere flowtransmittere men nærmere være en guide, til<br />
hvilke målemetoder der er relevante, hvordan behandling <strong>af</strong> data gøres mest praktisk, og<br />
hvordan data kan anvendes i driften.<br />
Hovedvægten i projektet vil ligge på en udredning <strong>af</strong>, hvilke muligheder registrering <strong>af</strong><br />
brændolieforbruget giver maskinmestrene ombord for at opnå besparelser, ved til enhver tid<br />
at kunne se på hvor meget brændstof, der forbruges på de enkelte maskiner, og derved hvor<br />
effektivt maskinerne kører.<br />
Jeg vil rette en stor tak til:<br />
• Esvagt A/S for praktikken på EO<br />
• Maskinchef Suni Debes, 1. mester Eirikur Poulsen og 2. mester Peter Christian<br />
Rendtorff for faglig støtte under projektarbejdet.<br />
• Den øvrige besætning på EO for at tage godt imod mig og give plads til at arbejde<br />
med mit projekt.<br />
Side 4 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
2 Indledning<br />
Dette <strong>af</strong>snit beskriver indgangsvinklen til, formålet med, og <strong>af</strong>grænsningen i projektet.<br />
Derudover forklares forkortelser brugt i rapporten og rapportens opbygning.<br />
Skibet EO er et Multi Role Emergency Rescue and Response Vessel (MRERRV). EO ligger i<br />
den engelske olie-sektor og ligger stand-by ved Beryl Oil Field. Beryl feltet består <strong>af</strong> to<br />
produktionsplatforme: Beryl Alpha & Beryl Bravo. Derudover er der to Single Point Moorings<br />
(SPM) hvor tankskibe kan fortøjes, og modtage olien, produceret <strong>af</strong> de to platforme.<br />
EO’s opgave ved feltet er at beskytte de to platforme ved at forhindre påsejling <strong>af</strong><br />
installationerne og ved at kunne evakuere platformene i tilfælde <strong>af</strong> en ulykke. Ydermere<br />
ligger skibet klar til at samle personer op, hvis de falder i vandet fra platformen, eller redde<br />
helikopterbesætninger ved helikopterstyrt nær platformene.<br />
Skibet er opbygget med 2 hovedmotorer på hver 2400 kW og 3 hjælpemotorer, der kan<br />
levere en el-effekt på hver 872 kW. Hver hovedmotor trækker en skrue med variabel stigning<br />
<strong>af</strong> typen Alpha VB 860. Herudover er skibet udstyret med en “Azimuth thruster” 1 , en “Stern<br />
thruster” og en “Bow thruster”. Disse gør det blandt andet muligt for skibet at ligge stille eller<br />
sejle sidelæns. De tre thrustere er alle drevet <strong>af</strong> elmotorer, der forsynes fra de tre<br />
hjælpemotorer. Under rolige vejrforhold kan skibet ligge stille og stand-by alene på Azimuth<br />
thrusteren. I denne opsætning kan en enkelt hjælpemotor levere effekt til fremdrivning og<br />
skibets øvrige forbrug. Marine Gas Oil (MGO) er den eneste type brændolie EO har ombord,<br />
hvorfor brændolie i det efterfølgende vil blive kaldt MGO.<br />
2.1 Formål<br />
Formålet med dette projekt, er at undersøge mulighederne for at udføre registrering <strong>af</strong> MGO-<br />
forbruget, ved hjælp <strong>af</strong> flowmåling på skibet EO. Flowmålingen ønskes for hver enkel<br />
dieselmotor, altså for hver <strong>af</strong> de tre hjælpemotorer, og for hver <strong>af</strong> de to hovedmotorer.<br />
Derudover ønskes flowmåling på alle øvrige forbrugere for at registrere det samlede forbrug.<br />
Udover at <strong>af</strong>klare hvilke målemetoder, der er relevante, har projektet også til formål at<br />
<strong>af</strong>dække, hvordan data fra flowmålinger kan bruges i den daglige drift <strong>af</strong> skibet. Det giver<br />
ikke umiddelbart sig selv at registrering <strong>af</strong> MGO-forbruget, giver en besparelse <strong>af</strong> MGO. Kun<br />
ved at foretage ændringer i driften, kan besparelser opnåes. Det gør det interessant at<br />
<strong>af</strong>dække hvilke sekundære tiltag, der skal til, for at flowregistrering giver besparelser.<br />
1 en Azimuth thruster, er en propel der stikker ned under forskibet. Propellen kan dreje 360 0 om sig<br />
selv og er drevet <strong>af</strong> en elmotor.<br />
Side 5 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Det forventes at en flowmåling kan lade sig gøre uden større indgreb i maskinanlægget, som<br />
det er nu. Nærmere bestemt at installationen kan foregå med “in-line” måleudstyr 2 , der hvor<br />
forsyningen sker via slanger, og med “Clamp-on” enheder 3 , der hvor MGO-forsyningen sker<br />
gennem stålrør. Ved <strong>anvendelse</strong> <strong>af</strong> målemetoder hvor udstyret kan fås som “Clamp-on”<br />
enheder, behøver det ikke at være nødvendigt, at lave ændringer i konstruktionen på<br />
maskinanlægget, og derved heller ikke ændre noget, der kan kræver godkendelse fra Loyds<br />
Registre 4 .<br />
Der vil i opgaven desuden blive præsenteret en række driftsparametre, som kan forbedres<br />
ved implementering <strong>af</strong> et anlæg til flowmåling.<br />
Rapporten er hovedsageligt skrevet udfra en maskinmesters synspunkt og tager derfor<br />
udgangspunkt i den daglige drift <strong>af</strong> anlægget. Altså vil fokus hovedsageligt ligge på, hvordan<br />
flowmåling kan benyttes <strong>af</strong> maskinmesteren til at optimere den daglige drift og til at fejlfinde<br />
på maskinanlægget.<br />
2 Med in-line måleudstyr menes udstyr der sidder i serie med resten <strong>af</strong> installationen og derved<br />
erstatter en rørstrækning.<br />
3 Med clamp-on enheder menes måleudstyr, der monteres ud over det eksisterende rør.<br />
4 Loyds Registre er det klasseselskab, der har klassificeret EO<br />
Side 6 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
2.2 Problemformulering<br />
For at opfylde formålet med opgave og for at konkretisere emnet, er rapporten skrevet ud fra<br />
følgende problemformulering:<br />
Hvorledes og til hvilke formål kan data fra flowmåling benyttes i den daglige drift <strong>af</strong><br />
maskinanlægget?<br />
Herunder:<br />
• Hvordan skal behandlingen <strong>af</strong> data foregå?<br />
• Hvordan kan de behandlede data udnyttes i driften <strong>af</strong> maskinanlægget?<br />
• Hvilke metoder til flowmåling kan være relevante til flowmåling på EO?<br />
• Hvordan kan en mulig løsning indbygges i det eksisterende anlæg på EO.<br />
Hovedvægten i opgaven vil ligge på, hvordan flowmåling kan benyttes til at optimere driften.<br />
Dette fordi maskinmesterens opgave hele tiden er at sikre, at anlægget kører optimalt og<br />
styret efter omstændighederne.<br />
Side 7 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
2.3 Metode<br />
Under arbejdet med projektet vil det blive undersøgt hvordan det nuværende MGO-system er<br />
konstrueret, og det vil blive undersøgt og beskrevet, hvordan gængse metoder til flowmåling<br />
er opbygget, og hvilke fordele og ulemper de har. Ud fra disse undersøgelser, vil det blive<br />
konkluderet hvilken eller hvilke metoder der egner sig bedst til MGO-anlægget på EO.<br />
For at <strong>af</strong>dække de enkelte målemetoders baggrund vil jeg benytte mig <strong>af</strong> de erfaringer, jeg<br />
har gjort mig i faget: “Proces & Automation” på 2. og 3. Semester <strong>af</strong><br />
maskinmesteruddannelsen, samt lærebøgerne som er anvendt. Derudover vil jeg hente<br />
oplysninger om konkrete måleinstrumenter fra produktkataloger, forskningsartikler og den<br />
tekniske dokumentation, der findes på skibet.<br />
Ud over ovenstående undersøgelser vil der blive arbejdet ud fra hypotesen, at der kan opnås<br />
besparelser ved at implementere flowmåling <strong>af</strong> MGO til de enkelte forbrugere.<br />
Gennem projektarbejdet <strong>af</strong>dækkes det, hvor disse besparelser kan hentes, og hvordan<br />
besætningen, og i særdeleshed maskinbesætningen, ombord på EO skal agere, for at<br />
besparelserne kan hentes.<br />
Validiteten <strong>af</strong> lærebøgerne og kompendier brugt under projektet, vurderes til at være høj, da<br />
de også benyttes i undervisningen på Aarhus Maskinmesterskole. I vurderingen <strong>af</strong> materiale<br />
hentet fra leverandører <strong>af</strong> flowmålingsudstyr, lægges der vægt på at oplysninger hentet<br />
herfra ikke er “performance data”, der med fordel kan pyntes på, men udelukkende<br />
oplysninger om konstruktion. Derfor vurderes det at leverandørens oplysninger er valide.<br />
Derudover er der i opgaven anvendt artikler fra videskabelige databaser, som er henvist til <strong>af</strong><br />
Aarhus maskinmesterskole, derfor vurderes disse som værende valide til dette brug.<br />
2.4 Afgrænsning<br />
I projektarbejdet er der nogle emner, som ikke vil blive berørt <strong>af</strong> flere forskellige årsager.<br />
Hovedårsagen er at det ikke er hensigtsmæssigt at gøre projektet for bredt. Bliver det for<br />
bredt, er det ikke muligt at komme ordentligt i dybden. Derudover er der områder, hvor det<br />
ikke er muligt at få valide oplysninger. Fælles for disse emner er, at de alle er relevante i<br />
overvejelserne inden et evt. anlæg til flowmåling indkøbes og udføres, men ikke vurderet<br />
relevante i dette projektarbejde.<br />
Der vil i diskution <strong>af</strong> metoder til flowmåling blive fokuseret på hjælpemotorer, og<br />
hovedmotorer, og altså ikke på de øvrige forbrugere i anlægget.<br />
Side 8 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Projektet <strong>af</strong>grænses derudover omkring:<br />
• Udregning <strong>af</strong> besparelser.<br />
Der vil i opgaven ikke blive lavet udregninger på hvor store besparelser der kan<br />
opnåes som følge <strong>af</strong> at der installeres flowmåling på MGO forbruget. Projektet<br />
lægger vægt på princippet i hvad der kan gøres, i forbindelse med registrering <strong>af</strong><br />
MGO-forbruget for at spare på vedligehold og MGO. Projektet lægger således<br />
ikke vægt på et konkret eksempel på hvormeget der kan spares.<br />
• Økonomi i forhold til integrering, installering og indkøring <strong>af</strong> flowregistrering.<br />
Dette er udeladt, da der ikke vil blive valgt nogle konkrete instrumenter, og det<br />
derfor er svært at sige noget generelt om prisen på sådanne. Derudover behøver<br />
det heller ikke udelukkende være et økonomisk incitament, der får en virksomhed<br />
som Esvagt til at lave tiltag for at spare på brændstoffet, men nok så meget et<br />
ønske om at skåne miljøet (se bilag 1).<br />
• Udførelse <strong>af</strong> et fysisk anlæg.<br />
Da det ikke er en del <strong>af</strong> en bacheloropgave at udføre projektet fysisk vil det ikke<br />
blive medtaget i projektet.<br />
• Valg <strong>af</strong> konkret udstyr.<br />
Der vil i opgaven blive opstillet forslag til, hvilke metoder der er anvendelige i de<br />
forskellige scenarier. Der vil dog ikke blive taget nogle konkrete valg <strong>af</strong> udstyr, da<br />
disse må bygge på videre undersøgelser <strong>af</strong> pris m.m.<br />
• Integrering i skibets eksisterende Monitoring and Control System (MCS).<br />
Dette er fravalgt, da det vurderes at emnet er for produktspecifikt<br />
Side 9 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
2.5 Forkortelsesdefinitioner<br />
I dette <strong>af</strong>snit vil forkortelser blive forklaret. Begreberne er listet i alfabetisk rækkefølge.<br />
Forkortelse Begreb forklaring<br />
DC Daughter Cr<strong>af</strong>t Større arbejdsbåd der kan tages<br />
op på skibet.<br />
EO Esvagt Observer Skib projektet tager udgangspunkt<br />
i.<br />
FRB Fast Rescue Boat Hurtiggående redningsbåd<br />
MCR Maximum Continuous Rating Den maksimale effekt, motoren<br />
kan levere over en længere<br />
periode. I denne sammenhæng eleffekten<br />
MCS Monitor and Control System Det system der håndterer alarmer<br />
og kontrollerer visse ventiler og<br />
pumper + diesel generatorene<br />
MGO Marine Gas Oil Gasolie til maritimt brug - den<br />
eneste type brændolie, der<br />
anvendes på Esvagt Observer<br />
MRERRV Multi Role Emergency Rescue<br />
and Response Vessel<br />
Skibe der som Esvagt Observer,<br />
ligger stand-by ved olieproduktionsplatforme,<br />
og som<br />
også kan udføre andre opgaver<br />
(slæb o.l.)<br />
PMS Power Management System System til kontrol <strong>af</strong> start/stop <strong>af</strong><br />
generatorer (en del <strong>af</strong> MCS)<br />
SPM Single Point Mooring Konstruktion der står på<br />
havbunden, hvor olietankere kan<br />
fortøje og modtage olie.<br />
SFOC Specific Fuel Oil Consumption Det specifkke MGO-forbrug<br />
2.6 Rapportens opbygning<br />
Rapporten er opbygget således at der i starten <strong>af</strong> hvert hoved<strong>af</strong>snit, kort er beskrevet hvad<br />
<strong>af</strong>snittet omhandler. Henvisninger til andre <strong>af</strong>snit er skrevet med kursiv.<br />
Side 10 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Med rapporten følger et bilagshæfte (se bilagsliste herunder). Disse er alle med for at lette<br />
forståelsen <strong>af</strong> det beskrevne, men rapporten er opbygget, så den kan læses uden bilag. Dog<br />
skal det nævnes at anlægstegningen (bilag 3) er god at have ved hånden under læsning,<br />
denne er ikke indsat i rapporten da den fylder for meget.<br />
Der vil ikke blive opstillet udregninger i rapporten, men blot benyttet resultater <strong>af</strong> udregninger.<br />
Disse findes i bilag 9.<br />
Bilagsoversigt<br />
Bilag sider Navn Beskrivelse<br />
1 1 Esvagts miljøpolitik<br />
2 4 Testskemaer for<br />
hovedmotorer<br />
De tests der er udført på Esvagt<br />
Observers hovedmotorer fra nye.<br />
3 1 Fuel oil system - diagram Diagram over MGO-systemet på<br />
Esvagt Observer (de dele der er<br />
vigtige for rapporten er fremhævet)<br />
4 4 MGO-analyser 4 Analyser fra 2012 <strong>af</strong> den bunkrede<br />
MGO på Esvagt Observer. (densitet<br />
og nedre brændværdi er fremhævet)<br />
5 1 Belastningoversigt for DG<br />
1, 2 & 3<br />
Belastningen på de tre generatorsæt<br />
over 1 måned. Indtegnet er det<br />
belastningsområde generatorene<br />
normalt ligger inden for. Belastninger<br />
herudover, er ved skift mellem<br />
generatorer, og i spidsbelastninger.<br />
6 3 Alphatronic Uddrag <strong>af</strong> beskrivelse <strong>af</strong> Alphatronic<br />
systemet, der kontrollerer Esvagt<br />
Observers hovedmotorer.<br />
7 1 Forslag til besparelser<br />
ombord i Esvagt Observer,<br />
+ 2 <strong>af</strong> 3 søstersibe samt C<br />
skibene<br />
8 1 Load Control Curve<br />
(Alphatronic)<br />
Maskin chef Suni Debes’s forslag til<br />
besparelser i forbindelse med<br />
vedligehold på diesel generatorene.<br />
Uddrag <strong>af</strong> beskrivelse <strong>af</strong> Alphatronic<br />
systemet. Viser sammenhæng<br />
mellem belastning og indexsignal/<br />
tachometersignal.<br />
9 2 Udregninger Udregninger der benyttes i <strong>af</strong>snit 4.2<br />
10 1 In Use MGO FW stock Uddrag <strong>af</strong> optegnelse over MGO<br />
forbrug og hvor MGO beholdning.<br />
Side 11 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
3 Anlægsanalyse<br />
Dette <strong>af</strong>snit er en analyse <strong>af</strong> anlægget på EO, som det ser ud idag. Alle MGO-forbrugere på<br />
skibet vil blive beskrevet for at give et overblik over, hvor der bruges MGO.<br />
Skibet har to hovedmotorer, der hver driver en skrue med justerbar stigning. De to motorer er<br />
identiske og er <strong>af</strong> typen: MAK 8 M 25, der hver yder 2400 kW ved 750min -1 (se bilag 2). Hver<br />
motor er forsynet med en tvangstrukket MGO-pumpe (se fig. 1), der leverer MGO til højtryks<br />
MGO-pumperne. Den tvangstrukne pumpe leverer en del mere MGO end motoren kan<br />
forbruge. Dette cirkulerer forbi højtryks MGO-pumperne, og det overskydende ledes tilbage<br />
til dagtanken (den tank der forbruges fra, se bilag 3). Hvor meget mere den tvangstrukne<br />
pumpe leverer, end motoren kan forbruge, <strong>af</strong>hænger <strong>af</strong> belastningen på motoren og <strong>af</strong><br />
motorens omdrejningstal. En god antagelse er dog, at den leverer ca. 3 gange så meget<br />
MGO, som motoren kan forbruge ved fuldlast (Kuiken, 2008 Part I).<br />
2)<br />
Fig. 1 MGO-system ved tilgang til hovedmotor. 1 tvangstrukket MGO-pumpe; 2<br />
tilgang til motor; 3 returløb til tank; 4 Trykholdeventil.<br />
! ! ! ! ! ! ! ! ! Eget billede.<br />
3)<br />
1)<br />
4)<br />
Side 12 <strong>af</strong> 41
2)<br />
1)<br />
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
De tre hjælpemotorer på EO er <strong>af</strong> typen: Cummings<br />
KTA 38. Sammen med generatorene kan hvert sæt<br />
levere en Maximum Continuous Rating (MCR) på 872<br />
kW på el-nettet. På generatorsættene er MGO-<br />
systemet <strong>af</strong> typen Cummins PT fuel pump/injector. På<br />
fig. 2 ses injektoren, og MGO’ens vej gennem denne.<br />
Kanalen E er retur til tanken, og så længe ventilen<br />
ikke er åben, dvs. i gang med en indsprøjtning,<br />
cirkulerer olien gennem ventilen, for bl.a. at køle<br />
ventilen (Kuiken, 2008 part I, s.218) Dette betyder at<br />
der konstant er et lille flow tilbage til tanken, som for<br />
diesel generatorenes vedkommende er intermediate<br />
tanken (Se bilag 3).<br />
På fig. 3 ses MGO-pumpen på en <strong>af</strong> hjælpemotorene.<br />
Denne er <strong>af</strong> typen Cummins PT fuel pump der leverer<br />
MGO til injektorene. På billedet ses også tilgangs- og returløbsslangerne, der henholdsvis<br />
kommer fra og går til intermediate tanken.<br />
Fig. 3 Cummins PT MGO-pumpe. På billedet ses<br />
slangerne 1) tilgang til MGO-pumpe, og 2) returløb til<br />
intermediate tanken.<br />
! ! ! ! ! ! Eget billedet<br />
Fig. 2 MGO’ens vej gennem<br />
Cummings PT fuel injector.<br />
Kilde: Kuiken, 2008 part I, s.218<br />
Intermediate tanken har dels til<br />
formål at agere “reservetank”<br />
f.eks. i tilfælde <strong>af</strong>, at en forkert<br />
ventil bliver lukket, og dels at<br />
sørge for at trykket før MGO-<br />
pumpen er nogenlunde konstant<br />
og ikke varierer med<br />
væskespejlets højde i<br />
dagtanken, da dette vil kunne<br />
forstyrre omdrejnings-<br />
reguleringen i pumpen.<br />
Ud over fremdrivning og el-<br />
produktion skal der også<br />
produceres varme til skibet.<br />
Under normal drift genanvendes<br />
overskudsvarmen fra hjælpemotorerne til opvarmning, og overskudsvarmen fra én<br />
hjælpemotor i drift er nok til at opvarme EO tilstrækkeligt. Dog kan der forekomme<br />
situationer, hvor der ikke er overskudsvarme nok. I de tilfælde hjælper 4 el-patroner til med<br />
opvarmningen. Hvis dette heller ikke er nok, tager en oliefyret kedel over og leverer varmen.<br />
Side 13 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Denne oliefyrede kedel er normalt ikke en stor forbruger <strong>af</strong> MGO, men dog en forbruger. Da<br />
det på skibet ikke registreres hvor meget den oliefyrede kedel kører, har det ikke været<br />
muligt at undersøge, hvor meget MGO brænderen forbruger. Flowmåling <strong>af</strong> MGO hertil vil<br />
kunne foretages forholdsvis enkelt, da der kun er ét tilgangs MGO-rør til oliebrænderen.<br />
EO er udstyret med to Fast Rescue Boats (FRB) og to Daughter Cr<strong>af</strong>ts (DC), der også<br />
bruger MGO. Det foregår ved påfyldning fra en <strong>af</strong> i alt to tankstandere på dækket. Da<br />
MGO’en hertil leveres fra samme pumpe til begge standere, vil flowmåling på disse<br />
tankstandere kunne foregå ved montering <strong>af</strong> én enkelt flowmåler, der kan sende et signal<br />
videre til skibets MCS.<br />
Alle disse forbrugere bruger MGO fra én <strong>af</strong> skibets to dagtanke (se bilag 3).<br />
Derudover er skibet udstyret med en nødgenerator, der også forbrænder MGO. Dog er<br />
denne udstyret med egen tank, der kun fyldes meget sjældent, da nødgeneratoren kun kører<br />
kort tid <strong>af</strong> gangen. Altså vil en flowmåling ved denne være mindre relevant, da forbruget let<br />
vil kunne beregnes på baggrund <strong>af</strong>, hvor meget MGO der er fyldt på tanken.<br />
Side 14 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
4 Behandling <strong>af</strong> data<br />
Inden valg <strong>af</strong> instrumenter til registrering <strong>af</strong> MGO-forbruget, må det overvejes, hvad data fra<br />
denne registrering skal bruges til, og hvordan de skal behandles. Har man ikke besluttet<br />
dette, bliver det op til de enkelte brugere <strong>af</strong> anlægget, og i værste fald bliver<br />
databehandlingen ikke ensrettet tilstrækkeligt til at kunne bruges til, at give et samlet overblik<br />
over MGO-forbruget. Det er <strong>af</strong>gørrende at definere, hvilke data der er relevante for driften <strong>af</strong><br />
anlægget.<br />
4.1 Relevante data for driften<br />
Masseflow kontra volumenflow<br />
Man må først og fremmest overveje, om man er interesseret i et masseflow eller et<br />
volumenflow. Forholdet herimellem er densiteten på væsken, som for MGO ligger på omkring<br />
0,85-0,89 g/cm 3 (Knak, 2004. s.32). Densiteten varierer dog noget med temperatur og er<br />
også forskellig for hver gang, der bunkres. Af bilag 4, som er MGO-prøver taget på EO,<br />
fremgår det, at densiteten i disse prøver varierer fra 0,864 g/cm 3 Til 0,879 g/cm 3 ved 15 0 C,<br />
og denne varierer også med temperaturen. Derfor vil det blive upræcist og omstændigt at<br />
udregne et masseflow ud fra et volumenflow. Det vil kun være relevant at tale om masseflow,<br />
der hvor der benyttes masseflowmåling, (se mere herom i <strong>af</strong>snit: 5.4 Coriolis<br />
masseflowmålere). I stedet for at kigge på masseflowet <strong>af</strong> MGO, vil det, <strong>af</strong> hensyn til<br />
kompleksitet, og andre forhold som er beskrevet i <strong>af</strong>snit: 5.6 Diskusion om valg <strong>af</strong><br />
flowmålere, være mere fordelagtigt, at kigge på volumenflowet <strong>af</strong> MGO.<br />
Diesel generatorsæt<br />
På EO er der konstant overvågning <strong>af</strong>, hvor stor en el-effekt der optages på el-nettet. Det<br />
kan derfor være interessant at vide, hvor meget energi der bruges til at producere denne el-<br />
effekt. Til dette formål er det relevant at benytte sig <strong>af</strong> det specifikke MGO-forbrug, som i<br />
denne sammenhæng er massen <strong>af</strong> forbrugt MGO pr. kWh (Kuiken, K., 2008, Part II s.179).<br />
Det specifikke MGO-forbrug giver til enhver tid den masse <strong>af</strong> MGO, der skal til for at<br />
producere en kWh med enheden [kg/kWh] eller [g/kWh]. Ved flowmåling <strong>af</strong> MGO på EO, vil<br />
det dog være hensigtsmæssigt med et par ændringe, <strong>af</strong> hensyn måden, hvorpå værdien<br />
anskues, disse ændringer er angivet herefter.<br />
Da det er hensigtsmæssigt at måle volumenflowet i stedet for masseflowet, bliver enheden<br />
for det specifikke MGO-forbrug [l/kWh]. Derudover ser man normalt på energiproduktionen<br />
på dieselmotorens aksel (Kuiken, K., 2008, Part II s.179), hvor man altså ikke medregner<br />
Side 15 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
tabene i generatoren. For diesel generatorsættene er det ikke relevant at tale om<br />
akseleffekten, men derimod den effekt der leveres ud på skibets elnet, da denne er<br />
kontinuerligt monitoreret i skibets Power Management System (PMS). Det vil altså sige at<br />
man kan betragte diesel generatorsættet som en “sort boks”, hvor man overvåger, hvor<br />
meget energi der tilføres i forhold til den energi der <strong>af</strong>gives, henholdsvis i form <strong>af</strong> MGO-<br />
forbrug og energi på det interne el-net. Det specifikke MGO-forbrug fremkommer ved at<br />
dividere volumenflowet <strong>af</strong> MGO pr. time, med effekten <strong>af</strong>givet til el-nettet.<br />
⎡ l 1 ⎤<br />
×<br />
⎣<br />
⎢ h kWh ⎦<br />
⎥ =<br />
⎡ l ⎤<br />
⎣<br />
⎢ kWh ⎦<br />
⎥<br />
Som der fremgår <strong>af</strong> fig. 4, forbruger en<br />
dieselmotor mest MGO ved lave og høje<br />
belastninger. Figuren er ikke målfast, men giver et<br />
teoretisk billede <strong>af</strong> sammenhængen. Når<br />
flowmåling er etableret, vil det være muligt at<br />
tegne denne kurve, ved at holde belastningen på<br />
én generator konstant og registrere, hvor meget<br />
MGO der forbruges ved denne belastning. Som<br />
illustreret vil det specifikke forbrug ikke vil være<br />
konstant over hele belastningsspektret, men<br />
variere med belastningen. Denne variation er dog<br />
begrænset <strong>af</strong>, at belastningen normalt ligger<br />
mellem 290 og 450 kW (∆Pel) svarende til 30-50<br />
%MCR, jf. Bilag 5. Variationen i det specifikke<br />
MGO-forbrug vil sådeles begrænses tilsvarende,<br />
Fig. 4 Skitse over det specifikke MGOforbrug,<br />
som funktion <strong>af</strong> MCR.<br />
! Egen ill. med inspiration fra<br />
! Dedes, Hudson, Turnock, S.<br />
(2010 fig. 2)<br />
til de i fig. 4 & 5 indtegnede vandrette røde linjer. Det vil være muligt v.h.a. en trendkurve (fig.<br />
5), at undersøge om forbruget bevæger sig ud over forbruget for normal belastning.<br />
Fig. 5 Det<br />
specifikke MGOforbrug<br />
over tid.<br />
Bevæger<br />
forbruget sig ud<br />
over de normale<br />
områder (makeret<br />
med de røde<br />
linjer) skal det<br />
overvejes hvad<br />
denne ændring<br />
skyldes.<br />
Egen ill.<br />
Side 16 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Den, i bilag 5, angivne kurve over effekten leveret til skibets el-net <strong>af</strong> dieselgeneratorene, er<br />
værdier logget igennem april måned, og giver derfor ikke et fuldstændigt retvisende billede <strong>af</strong><br />
belastningen. Det vurderes dog at det er tilstrækkeligt til brug i dette projekt, da værdierne<br />
blot danner grundlag for princippet i en metode til at monitorere det specifikke MGO-forbrug.<br />
Et alternativ til at beregne det specifikke MGO-forbrug, er at beregne en samlet virkningsgrad<br />
for diesel generatorsættet. Dette kan gøres ved at multiplicere det føromtalte specifikke<br />
MGO-forbrug i [l/kWh] med oliens nedre brændværdi i [kJ/kg] og oliens densitet i [kg/l].<br />
⎡<br />
⎢<br />
⎣⎢<br />
l<br />
kWh <strong>af</strong>givet<br />
× kj kg<br />
×<br />
kg l<br />
⎤<br />
× 3600⎥<br />
⎦⎥<br />
= kjtilført 3600 ⎡ ⎤<br />
⎢ ⎥<br />
⎣⎢<br />
kWh<strong>af</strong>givet ⎦⎥<br />
= kWh ⎡ ⎤ tilført<br />
⎢ ⎥<br />
⎣⎢<br />
kWh<strong>af</strong>givet ⎦⎥<br />
Derved fås et mål for energien, der tilføres dieselmotoren i [kWh] over energien der <strong>af</strong>gives<br />
<strong>af</strong> generatoren i [kWh]. Det er virkningsgraden for hele diesel generatorsættet. Denne<br />
virkningsgrad vil være fejlbehæftet, da brændværdien og densiteten for olien ændrer sig fra<br />
bunkring til bunkring (se bilag 4), og vil derfor ikke være relevant at anvende på EO.<br />
Det specifikke MGO-forbrug, giver det mest sammenlignelige billede <strong>af</strong> MGO-forbruget over<br />
tid. Det kan derfor <strong>af</strong>slører, eventuelle fejl på anlægget, selvom belastningen varierer over<br />
tid. Udsvingene i belastning vil resultere i mindre udsving i det specifikke MGO-forbrug, end<br />
hvis man ser direkte på volumenflowet til motoren.<br />
Hovedmotorerne<br />
På de fleste skibe vil det være relevant at kigge på MGO-forbruget som funktion <strong>af</strong> farten, da<br />
det vil give en ide om, hvilken fart der er den mest økonomiske at sejle (Kuiken, K., 2008,<br />
Part II s. 180). I EO’s tilfælde derimod vil dette som regel ikke være en brugbar faktor, da<br />
skibet for det meste ligger på samme position, stort set uden at gøre fart gennem vandet.<br />
Altså må der findes en anden måde at gøre data fra flowmåling anvendelige på.<br />
På hovedmaskineriet, der bruges til fremdrivning, ville det som for dieselgenersættene være<br />
anvendeligt til enhver tid at kende det specifikke MGO-forbrug. Der er dog ingen overvågning<br />
<strong>af</strong> hovedmaskinernes bremseydelse 5 . Bremseydelsen er relevant at holde op imod flowet <strong>af</strong><br />
MGO, da den er et mål for hvilken effekt der leveres fra motoren, og flowet <strong>af</strong> MGO er et mål<br />
for hvilken effekt der leveres til motoren. Hovedmaskinerne er udstyret med en Alphatronic<br />
styring (se bilag 6), der sørger for at levere den effekt, som navigatøren ønsker. Styringen<br />
kan regulere både fremdrivningsskruernes stigning og maskinernes omdrejningstal, og<br />
derved tilpasse til ønsket effekt. Som det fremgår <strong>af</strong> bilag 6 anvender Alphatronic styringen<br />
maskinens omdrejningstal og højtryks MGO-pumpernes index, til at bestemme belastningen<br />
5 den effekt der <strong>af</strong> motoren <strong>af</strong>gives til forbrugeren (Knak, 2004 s. 94)<br />
Side 17 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
på motoren. Dette er dog ikke et udtryk for den reelle bremseydelse, men blot en beregnet<br />
størelse på baggrund <strong>af</strong> MGO-forbrug og omdrejningstal. Derfor giver det kun en teoretisk<br />
ide om, hvad motoren burde yde / ydede som ny. Da bremseydelsen ikke måles direkte,<br />
vides det ikke, om motoren virker, som den skal, eller om den har nedsat ydelse f.eks. på<br />
grund <strong>af</strong> slid på drivskruerne e.l. Dertil kommer at ydelsen varierer som funktion <strong>af</strong> flere<br />
andre driftsparametre, såsom lufttryk og -temperatur, MGO’ens densitet og brændværdi.<br />
En mulig metode til at bestemme bremseydelsen er ud fra fremdrivningsskruen<br />
omdrejningstal og stigning, v.h.a. en propellerkurve, Propellerkurven giver bremseydelsen<br />
som funktion <strong>af</strong> omdrejningstallet, ved forskellige indstillinger <strong>af</strong> stigning. Denne metode har<br />
dog sine svagheder, da propellerkurven er fremstillet ud fra den nye propel. Kurven tager<br />
ikke højde for slid på propellen, og ydre faktorer, så som vind strøm og begroning på skibet.<br />
Desuden ligger EO ikke inde med propellerkurver for fremdrivningsskruerne, så disse skulle<br />
først fremstilles, hvis det skulle være en mulighed.<br />
Den optimale løsning er kontinuerligt at måle<br />
bremseydelsen på hver hovedmotor. Dette kan f.eks.<br />
gøres ved at installere et torsiometer, der kan måle<br />
momentet på akslen. Et torsiometer er et instrument,<br />
der sidder på skrueakslen, og monitorerer vriddet på<br />
akslen (Knak, 2004. s. 152). På fig. 6 ses en<br />
principskitse <strong>af</strong> et torsiometer, hvor der om akslen er<br />
fæstnet to ringe. Den ene ring har en knast, og den<br />
anden har to. Disse tre knaster er drejet en bestemt<br />
vinkel i forhold til hinanden, og mellem dem er<br />
opspændt to strenge, der vibrerer ligesom en<br />
guitarstreng. Frekvensen på disse vibrationer<br />
ændres med vriddet på akslen og optages <strong>af</strong> en<br />
transmitter. Ud fra forsøg med den givne aksel kan<br />
man finde sammenhængen mellem vriddet, og det<br />
moment akslen påvirkes <strong>af</strong>. Produktet <strong>af</strong><br />
vridningsmomentet [Nm] og akslens omdrejningstal<br />
[1/s] giver bremseydelsen [Nm/s], altså den effekt<br />
der overføres gennem skrueakslen i [W]<br />
Nm × 1 ⎡ ⎤ ⎡ Nm ⎤<br />
⎣<br />
⎢ s ⎦<br />
⎥<br />
=<br />
⎣<br />
⎢ s ⎦<br />
⎥<br />
Fig. 6 Skitse <strong>af</strong> torsiometer.<br />
Kilde: www.hoppe-marine.com<br />
Fig. 7 Færdig monteret torsiometer<br />
!! Kilde: www.hoppe-<br />
Side 18 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Som det kan ses <strong>af</strong> bilag 2, der er en<br />
test <strong>af</strong> hovedmotorerne fra<br />
nybygning, ligger det specifikke<br />
MGO-forbrug mellem 192,5 g/kWh<br />
ved 85%last, og 199,6 g/kWh ved<br />
50%last. (Begge værdier er for<br />
bagbord motor, men tilsvarende data<br />
findes for styrbord motor, ligeledes i<br />
bilag 2). Som tidligere nævnt varierer<br />
lasten meget på hovedmotorerne.<br />
Derfor kan det ikke fastslås, at MGO-<br />
forbruget skal ligge nøjagtigt på én<br />
værdi. Værdierne fra testen er guidelines, til hvordan forbruget bør være. Hvis værdierne fra<br />
testen anvendes, skal man huske på at der skal omregnes fra volumenflow til masseflow, og<br />
at densitet og brændværdi ikke nødvendigvis er det samme, for det MGO der er på skibet, og<br />
det der er brugt i testen.<br />
Motorene på EO efterhånden er <strong>af</strong> ældre dato, og der er flere faktorer, der spiller ind på det<br />
specifikke MGO-forbrug. Derfor vil det i stedet for at benytte sig <strong>af</strong> data indtegnet i fig. 8,<br />
være meget relevant, ligesom for dieselgeneratorsættene, at konstruere en ny kurve ud fra<br />
forsøg, over det specifikke MGO-forbrug i [l/kWh] som funktion <strong>af</strong> belastningen (ligesom fig.<br />
4). Derved defineres intervallet for det specifikke MGO-forbrug, i forhold til størrelsen <strong>af</strong> det<br />
normale belastningsændringerne. Det gør det muligt at kigge på det specifikke MGO-forbrug<br />
for hovedmotorerne over tid, og detektere fejl i anlægget, ved forbrug ud over det<br />
sædvanlige.<br />
Det samlede forbrug<br />
Ud over det ovenstående specifikke MGO-forbrug vil det være relevant at kigge på det<br />
samlede forbrug på hele skibet for at undersøge, om det er samme mængde MGO, der<br />
forbruges i anlægget, som den mængde der forbruges fra tankene. Dette er altså en kontrol<br />
<strong>af</strong> anlægges tæthed.<br />
I <strong>af</strong>snit: 3 Anlægsanalyse, er alle de enkelte MGO-forbrugere beskrevet. Det vil være<br />
relevant, og give et godt billede <strong>af</strong> det samlede forbrug, at benytte sig <strong>af</strong> flowmåling på:<br />
• 2 stk. Hovedmotorer<br />
• 3 stk. Hjælpemotorer<br />
• 1 stk. Oliefyret kedel<br />
SFOC [g/kWh]<br />
• 1 stk. Pumpe til tankstandere på dækket<br />
198<br />
194<br />
190<br />
0 50 85 100 110<br />
%MCR<br />
Fig. 8 SFOC som funktion <strong>af</strong> bremseydelsen. Data<br />
er fra bilag 2, fra belastningstests på bagbord<br />
hovedmotor.<br />
! ! ! ! ! ! Egen ill.<br />
Side 19 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Nødgeneratoren er undtaget, da denne er udstyret med en selvstændig tank, hvor der<br />
manuelt pumpes MGO op i. Det betyder, at man til enhver tid har styr på, hvor stor en<br />
mængde der pumpes til tanken og derved kan medregne det i en samlet betragtning <strong>af</strong><br />
MGO-forbruget.<br />
For de førnævnte forbrugere gælder det, at det vil være relevant v.h.a. flowmåling at optage<br />
den samlede brugte mængde MGO mellem <strong>af</strong>læsninger i [ l ], således at denne værdi kan<br />
nulstilles hver gang værdien <strong>af</strong>læses f.eks. en gang i døgnet.<br />
Side 20 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
4.2 Optimering <strong>af</strong> driften ud fra flowdata<br />
En registrering <strong>af</strong> MGO-forbruget giver, som tidligere nævnt, ikke <strong>af</strong> sig selv besparelser i<br />
forbrugt MGO, men det giver, anvendt på den rette måde, klarhed over hvilke komponenter<br />
der bruger hvormeget MGO. Denne klarhed kan bruges til at optimere driften <strong>af</strong> anlægget og<br />
hjælpe i forbindelse med fejlsøgning. I det følgende vil det blive beskrevet, hvor der kan<br />
opnåes besparelser, for hhv. Diesel generatorsættene, hovedmotorer og for det samlede<br />
forbrug i maskinanlægget.<br />
Diesel generatorsæt<br />
Ved at monitorere diesel generatorsættenes specifikke MGO-forbrug kan man opnå en<br />
række fordele, idet denne værdi til enhver tid vil være et udtryk for, hvor effektivt energien i<br />
MGO’en udnyttes. De fleste fordele vil umiddelbart være <strong>af</strong> vedligeholdelsesmæssig<br />
karakter, da et fald i denne effektivitet, altså et stigende specifikt MGO-forbrug, må være<br />
udtryk for at dele <strong>af</strong> generatorsættet ikke kører som ønsket, og derfor bør overhales. Dertil<br />
kommer MGO-besparende fordele, der opstår ved, at der ikke køres i en periode med et<br />
generatorsæt, med forhøjet specifikt MGO-forbrug.<br />
Eksempler på forhold der kan give øget forbrug:<br />
Dyserne:<br />
• Ineffektiv forstøvning i MGO-dyserne<br />
• Øget friktion mellem bevægelige dele<br />
• Ineffektiv turboladning<br />
• Variationer i oliens nedre brændværdi, densitet og andre driftsparametre<br />
Ineffektiv forstøvning i MGO-dyserne opstår som følge <strong>af</strong> slid i strålespidsen. Hvis MGO’en<br />
ikke forstøves ordentlig, vil al olien ikke antænde, og derfor går der mere olie til at lave det<br />
samme arbejde. Derudover kan den uforbrændte olie sætte sig i cylinderforingen og på<br />
stempeltoppen. Smøreolien fourenes også <strong>af</strong> den uforbrændte MGO, og derved falder<br />
smøreevnen. Som det er nu, udskiftes MGO pumper og dyser i.h.t. skibets vedligeholdsplan,<br />
for hver 6000 drifttimer (bilag 7). Hvis dyserne allerede er slidt før, kører motoren ineffektivt<br />
indtil udskiftning, eller hvis dyserne først viser tegn på slid senere end 6000 timer, skiftes de<br />
unødigt mange gange. Dette tegn på slid vil kunne ses i det specifikke MGO-forbrug (Kuiken,<br />
2008. Part II s. 182), og man vil derfor kunne regulere intervallet med hvilket, MGO-dyserne<br />
skal overhales. Som det fremgår <strong>af</strong> bilag 7, skiftes der på Esvagt Connector (EO’s<br />
søsterskib) kun MGO-pumpe hver anden gang, der skiftes dyser. Denne forskel beror højest<br />
sandsyneligt på, at man på Esvagt Connector har vurderet, at man med fordel har kunne<br />
ændre disse intervaller uden, at det vil gå ud over dieselmotorernes levetid. Ud fra det<br />
specifikke MGO-forbrug vil man kunne teste intervallerne og forsøge sig med at vente med at<br />
Side 21 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
skifte MGO pumper og dyser, til der viser sig en stigning i MGO-forbruget. Man skal her<br />
samtidig være opmærksom på, at de andre faktorer nævnt nedenfor, også spiller ind på<br />
ændringer i det specifikke MGO-forbrug.<br />
Friktion:<br />
Øget friktion kan opstå både i lejerne og andre bevægelige dele på dieselmotoren og i<br />
lejerne på generatoren. Øget friktion i lejerne i dieselmotoren kan opstå som funktion <strong>af</strong><br />
dårlig smøring og kan resultere i rivning <strong>af</strong> lejerne. Dette gælder også for stempelringe og<br />
cylindre, der kan rives, hvis ikke disse er tilstrækkeligt smurt. Det vil altså resultere i øget<br />
friktion. Til den øgede friktion vil der gå en øget effekt, som derfor ikke kan blive til el-effekt,<br />
og derved vil det specifikke MGO-forbrug stige. Når det gælder lejerne i generatoren, vil<br />
friktionen også stige ved dårlig smøring. Da der er installeret vibrationsmåling på alle tre<br />
generatorer på EO, vil man kunne sammenholde værdier fra vibrationsmåling med det<br />
specifikke MGO-forbrug, og derved få en ide om, om den øgede effekt går til<br />
generatorlejerne, da lejerne må antages at vibrere mere ved dårlig smøring.<br />
Turbolader:<br />
Det hænder at turboladere ikke kører optimalt, f.eks. som følge <strong>af</strong> tilsodning i turbinedelen<br />
(Kuiken, 2008. Part II s. 182), men også her kan der være tale om slid i turboladerens leje.<br />
Hvis turboladningen ikke fungerer ordentligt, vil der blive leveret mindre ladeluft, og derved vil<br />
forbrændingen blive ineffektiv, og der vil altså gå mere brændstof, til at producere samme el-<br />
energi. Dette vil kunne <strong>af</strong>læses på det specifikke MGO-forbruget.<br />
Driftsparametre:<br />
Som tidligere beskrevet i <strong>af</strong>snit: 4.1 Relevante data for driften; Diesel generatorsæt, varierer<br />
MGO's nedre brændværdi og densitet. Det betyder ikke, at motoren fungerer dårligere, men<br />
blot at der skal mere olie til for at opretholde en indfyret effekt. Variationerne vil for det meste<br />
være relativt små, men det er en ting man som maskinmester, må have i baghovedet, når<br />
man analyserer resultaterne <strong>af</strong> MGO-forbruget. Det er i denne forbindelse også vigtigt at<br />
pointere, at når resultaterne analyseres, skal der tages højde for at målingerne vil variere<br />
over tid. Disse udsving kan bl.a skyldes, at belastningen på generatorsættene varierer, og<br />
det specifikke MGO-forbrug ikke er helt konstant inden for hele belastningsområdet (se mere<br />
herom i <strong>af</strong>snit: 4.1 Relevante data for driften; diesel generatorsæt). Derudover vil andre<br />
driftsparametre også spille ind på forbruget, f.eks. hvis alle motorer i maskinrummet kører, vil<br />
ladeluften blive varmere, og dette vil forringe motorens virkningsgrad og forøge det<br />
specifikke MGO-forbrug.<br />
Side 22 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Hovedmotorerne<br />
Såfremt der installeres et torsiometer som beskrevet i <strong>af</strong>snit:4.1 Relevante data for driften;<br />
Hovedmotorerne, vil der umiddelbart være samme fordele at hente, som beskrevet ovenfor<br />
under <strong>af</strong>snit: 4.2 Optimering <strong>af</strong> driften ud fra flowdata; Diesel generatorsæt. Driftsmæssige<br />
fordele der vil kunne hjælpe besætningen til at yde mere hensigtsmæssigt vedligehold, og<br />
derved opnå besparelser på unødig systematisk betinget vedligehold og besparelser på<br />
MGO som følge <strong>af</strong> korrekt vedligehold.<br />
Ud over de samme vedligeholdsmæssige fordele som<br />
gælder for diesel generatorsættene, er det også muligt<br />
at sammenholde signalet fra indexet på højtryks MGO-<br />
pumperne med det målte flow til motoren. Begge<br />
værdier kan fås som volumen over tid f.eks. l/s.<br />
Umiddelbart er signalet fra indexet et 4-20 mA signal,<br />
hvor 4 mA svarer til tomgang og 18,5 mA svarer til<br />
fuldlast (se bilag 8). Som det ses <strong>af</strong> bilag 2 er<br />
diameteren på højtrykspumperne 23 mm, den effektive<br />
slaglængde i tomgang er 4,0 mm, og den effektive<br />
slaglængde i fuldlast er 39 mm. Dette giver altså et<br />
deplacement på 0,0017 l v. tomgang, og 0,0162 l v.<br />
fuldlast (se bilag 9). Det antages, at den effektive<br />
slaglængde er direkte proportional med index-signalet,<br />
som skitseret til højre i fig. 9. Det giver altså at<br />
deplacementet kan skrives som:<br />
d (index) = 0,106 × index − 0,254[ l pr. slag](se<br />
bilag 9)<br />
Deplacementet skal sammenholdes med signalet fra<br />
tachometret, der er et 0-5 V signal, hvor 0 V svarer til 0<br />
min -1 , og 4,5 V svarer til 750 min -1 (se bilag 8). Og dette<br />
signal må antages at være proportionalt med<br />
omdrejningstallet, derfor kan følgende ligning opstilles:<br />
n (tacho) = 166,7 × tachometer min −1<br />
⎡⎣ ⎤⎦ (se bilag 9)<br />
Fig. 9 Deplacement for højtryks<br />
MGO-pumperne, som funktion <strong>af</strong><br />
indexsignalet.!! Egen ill.<br />
Fig. 10 Omdrejningstal som<br />
funktion <strong>af</strong> tachometersignalet.<br />
! ! ! Egen ill.<br />
Side 23 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
For at få MGO-flowet gennem én højtrykspumpe, må omdrejningstallet divideres med to, da<br />
det er en firetakts motor, og multipliceres med deplacementet, hvis dette igen multipliceres<br />
med antallet <strong>af</strong> cylindre, fås det samlede flow <strong>af</strong> MGO. (for beregning og eksempel se bilag<br />
9).<br />
Af eksemplet på bilag 9, ses at ved et indexsignal på 12 mA, er deplacementet 0,0105 l/slag,<br />
og ved et tachometersignal på 3V er omdrejningstallet 500 min -1 . Videre ses at dette giver et<br />
samlet volumenflow <strong>af</strong> MGO, gennem alle højtryks MGO-pumper på 21 l/min, eller 0,35 l/s.<br />
Denne udregning vil kontinuerligt kune foretages <strong>af</strong> skibets MCS og vil derfor kunne foregå<br />
helt automatisk. Det vil her være muligt at monitorere om flowet gennem højtryks MGO-<br />
pumperne stemmer overens med den tilførte MGO mængde, målt <strong>af</strong> flowmålere monteret<br />
(fast eller midlertidigt) ved tilgangen på motoren. Sammenligningen <strong>af</strong> de to flow vil kunne<br />
<strong>af</strong>sløre, om der er unormalt store lækager på højtryks MGO-systemet, dvs. på<br />
højtrykspumper, højtryksrør og dyser.<br />
Det samlede forbrug<br />
Som beskrevet i <strong>af</strong>snit: 4.1 Relevante data for driften; Det samlede forbrug, kan forbruget<br />
måles i [ l ], og derved sammenlignes med forbruget i tankene. Sammenholder man forbruget<br />
på samtlige forbrugere med, hvor meget MGO der er brugt fra skibets MGO-tanke, bør disse<br />
værdier stemme overens. Hvis ikke de gør det, tyder det på en lækage i MGO-systemet,<br />
mellem tank og forbrugerene. En sådan lækage er vigtig at detektere så hurtigt som muligt,<br />
da det er sikkerhedsmæssigt uforsvarligt at have MGO liggende på tanktoppen, som følge <strong>af</strong><br />
lækagen. Derudover kan forbrugsdata benyttes som et værktøj til at kontrollere, at de data<br />
der indsamles i “MGO FW STOCK” 6 (uddrag her<strong>af</strong> i bilag 10) er korrekte. I dette dokument er<br />
det opgjort dag for dag, hvor meget MGO, der bruges. Tilføjes der en kolonne i dokumentet<br />
til det manuelt <strong>af</strong>læste daglige forbrug for hver forbruger, gør det sammenligning og kontrol<br />
mulig og let.<br />
På EO er der en flowmåler, der måler forbruget fra tankene. Denne er dog ikke integreret og<br />
kan ikke umiddelbart intereges i skibets MCS. Systemet kan altså ikke foretage denne<br />
kontrollen selv, og det er derfor nødvendigt at <strong>af</strong>læse værdierne en gang i døgnet.<br />
En anden løsning er at installere en flowmåler, der kan integreres i skibets MCS, og derved<br />
kan kontrollen <strong>af</strong> lækager og dagligt forbrug foretages <strong>af</strong> systemet selv. Denne løsning giver<br />
mulighed for hele tiden at sammenholde det samlede forbrug med forbruget i tankene, og det<br />
vil gøre det muligt at handle hurtigt på en lækage. Det kræver dog ideelt set, at der ikke er<br />
6 “MGO FW STOCK” er et skema der bruges på EO til at danne overblik over hvor meget MGO der<br />
bruges pr. Døgn, og hvor meget MGO og ferskvand der er i skibets tanke<br />
Side 24 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
nogen forsinkelse mellem f.eks. et stigende forbrug på en hjælpemotor, og det resulterende<br />
stigende forbrug i dagtankene. Rørsystemet må derfor ikke være brudt fra tank til forbruger.<br />
Det er dog ikke tilfældet på EO, hvor det er brudt før hver hjælpemotor og der er monteret en<br />
såkaldt “Intermediate tank”, som sidder lige foran MGO-pumpen (se bilag 3), denne tank<br />
fyldes <strong>af</strong> en ventil, der aktueres <strong>af</strong> en flyder. Et stigende MGO-forbrug i en hjælpemotor, vil<br />
først resultere i et øget forbrug fra dagtanken, når flyderen påvirkes tilstrækkeligt <strong>af</strong> niveauet<br />
i intermediate tanken til at åbne for øget flow til hertil.<br />
Det må være at foretrække at <strong>af</strong>læse den forbrugte mængde for hver forbruger, og den<br />
forbrugte mængde fra dagtankene samtidig hver dag for derved at kunne sammenligne<br />
værdierne. En automatisk løsning vil ikke være nøjagtig nok, som følge <strong>af</strong> forsinkelsen i<br />
intermediate tanken, og vil derfor kunne give uoverensstemmelser. Derudover kræver den<br />
automatiske løsning en del mere programmering <strong>af</strong> skibets MCS.<br />
Side 25 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
5 Målemetoder<br />
Grundlæggende kan udstyr til flowmåling deles op i to kategorier: udstyr til måling <strong>af</strong><br />
masseflow og udstyr til måling <strong>af</strong> volumenflow. Disse to katagorier kan igen inddeles i en del<br />
underkategorier og metoder.<br />
I denne opgave vil der blive fokuseret på tre metoder til måling <strong>af</strong> volumenflow: Turbine,<br />
Vortex og Ultralyd (transit time) og én metode til måling <strong>af</strong> masseflow: Coriolis acceleration.<br />
Disse fire målemetoder er udvalgt ud fra en vurdering <strong>af</strong>, hvad der findes som standardvare<br />
hos producenter, så som Endress+Hauser (dk.endress.com u.d.), og hvad der umiddelbart<br />
egner sig til måling på et anlæg som på EO. Af fravalgte metoder kan nævnes:<br />
• Elektromagnetisk flowmåling, der kræver væsker med ledningsevne.<br />
• Differenstryk flowmåling, der skaber et relativt stort tryktab (Heilmann, 2008 s.156).<br />
Trykfald på anlægget er ikke ønsket, da fødetrykket til motorerne udelukende kommer <strong>af</strong><br />
væskesøjlen i dagtankene. Disse er placeret ca. 3 m over MGO-pumperne på<br />
hovedmotorerne, altså er trykket ikke så stort, at et stort tryktab gennem flowmåleren kan<br />
tillades.<br />
• Termisk masseflowmålere, der kun egner sig til måling på gasser (Bradner & Emerson;<br />
2012. s. 18).<br />
Ud over selve flowmålerene er det en fordel også at installere tryk-akkumulatorer, der kan<br />
optage de trykpulser, der vil være i MGO-systemet. Pulser som opstår som følge at pumpers<br />
virkemåde. Disse kan f.eks. være udført som i Floscan, (2011).<br />
Side 26 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
5.1 Turbine flowmålere<br />
På fig. 11 ses en turbine flowmåler, der<br />
fungerer ved at hastigheden i flowretningen,<br />
omdannes proportionalt til en roterende<br />
hastighed i turbinen, (Bradner & Emerson;<br />
2012. s. 14). Dette vil sige, at for hver gang<br />
turbinen har drejet en given vinkel, er der<br />
passeret et givent volumen forbi turbinen, da<br />
tværsnitsarealet <strong>af</strong> turbinen er konstant. Den<br />
drejede vinkel findes ved at en induktiv pick-<br />
up registrerer, hver gang et <strong>af</strong> turbinens<br />
blade roterer forbi sensoren, og derved<br />
tæller, hvor mange omdrejninger turbinen<br />
tager. Sættes dette i forhold til en tid, fås<br />
volumenflowet (Bradner & Emerson; 2012.<br />
s. 12). Det kan f.eks. være antallet <strong>af</strong><br />
turbineblade, der passerer den induktive<br />
pick-up pr. sekund.<br />
Turbinen kan være monteret på forskellige måder i huset, alt efter fabrikat, men fælles for<br />
dem alle er, at de er monteret i et leje med lav friktion, for at dette ikke giver en fejl i<br />
udmålingen. Dette leje kræver smøring for at holde den lave friktion vedlige. Derfor passer<br />
turbine flowmålere godt til væsker som MGO der har en vis smøreevne. Derudover er det<br />
normalt at turbine og hus er udformet på en sådan måde, at det aksiale tryk på lejet<br />
mindskes, hvorved friktionen også mindskes (Bradner & Emerson; 2012. s. 15).<br />
Turbine flowmålere har et bredt måleområde. Jf. Heilmann, (2008. s.159) er måleområdet<br />
mellem 3 og 700 l/h. Dette må dog anses for meget produktspecifikt.<br />
En ulempe ved turbine flowmåleren er, at den ikke kan bygges på som en “clamp-on” enhed,<br />
altså må den monteres “in-line” i flowet, hvorfor den kun egner sig, hvor det er muligt at lave<br />
ændringer i rørføringen.<br />
Målefejl (Heilmann, 2008 s.159)<br />
Varierer med type og pris, men ned til 0,5%<br />
Relativt måleområde (Bradner & Emerson; 2012. s. 2)<br />
Mindst 10:1<br />
Fig. 11 Snit <strong>af</strong> turbine flowmåler.<br />
! Kilde: (Sanvij Engineers, 2007)<br />
Side 27 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
5.2 Vortex flowmålere<br />
Vortex-metoden bygger på et kendt fænomen for de fleste. Der er tale om de hvirvler, der<br />
dannes efter en forhindring i en strøm. Dette kan f.eks. være hvirvler efter en sten, der ligger<br />
i en å, eller hvirvler bag flagstangen med et flag der bl<strong>af</strong>rer i vinden. Det viser sig ,at disse<br />
hvirvler dannes lige bag forhindringen, glider væk, og derefter dannes en ny hvirvel, blot med<br />
modsatrettet omløbsretning og startende i den modsatte side <strong>af</strong> forhindringen (Bradner &<br />
Emerson; 2012. s. 18).<br />
På fig. 12 ses et eksempel på<br />
en vortex flowmåler, hvor det før<br />
omtalte fænomen er tydeliggjort.<br />
Afstanden mellem hvirvlerne er<br />
bestemt <strong>af</strong>, dels hvor bred<br />
shedder-baren er, og dels<br />
hastigheden på mediet, der<br />
flyder forbi (Bradner &<br />
Emerson; 2012. s. 18).<br />
Eftersom bredden på shedder-<br />
baren forbliver konstant, er det<br />
altså kun mediets hastighed,<br />
der har indflydelse på <strong>af</strong>standen mellem hvirvlerne, og derved er frekvensen <strong>af</strong> hvirvlernes<br />
opståen, også proportional med mediets hastighed. Efter shedder-baren er monteret en<br />
vridningssensor, der opfanger et lille vrid for hver ny hvirvel, der dannes. Derved kan<br />
frekvensen monitoreres, og hastigheden på mediet kan bestemmes. Det kræver dog, at<br />
transmitteren er kalibreret til det givne medie, i dette tilfælde MGO, og at mediets densitet og<br />
temperatur er konstant.<br />
Da vortex flowmålere er <strong>af</strong>hængige <strong>af</strong> at shedder-baren er i direkte kontakt med mediet, og<br />
inde midt i selve strømmen, kan disse ikke fås som “Clamp-on” enheder.<br />
Målefejl (Heilmann, 2008 s.162)<br />
Typisk under 1%<br />
Relativt måleområde (Bradner & Emerson; 2012. s. 2)<br />
Mindst 8:1<br />
Fig. 12 Vortex flowmåler. Shedder-baren danner<br />
hvirvlerne, og vridningssenseren bag shedder-baren,<br />
opfanger hver enkel hvirvel.<br />
! ! Kilde: (Proline Prowirl 72F, 2011 s.3)<br />
Side 28 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
5.3 Ultralyds flowmålere<br />
Der findes flere forskellige metoder til flowmåling ved brug at ultralyd. I denne opgave vil der<br />
kun blive kigget på én metode, nemlig transit time princippet (Heilmann, 2008 s. 163), da det<br />
i forhold til mediet er den mest relevante i denne sammenhæng. Af andre metoder kan<br />
nævnes doppler metoden, men denne egner sig kun til medier indeholdende urenheder<br />
(Heilmann, 2008 s. 163).<br />
På fig. 13 ses en ultralydsflowmåler,<br />
konstrueret efter transit time princippet.<br />
I røret er monteret to ultralyds-<br />
transducere, som begge sender og<br />
modtager ultralydssignaler (Heilmann,<br />
2008 s. 163). Disse kan være placeret<br />
diagonalt overfor hinanden (version 1)<br />
og sådan, at signalernes hastighed<br />
påvirkes <strong>af</strong> medies hastighed. Eftersom<br />
den ene transducer “kigger” mod<br />
strømmen, og den anden “kigger” med<br />
strømmen, vil transit tiderne for<br />
ultralydssignalerne være forskellige<br />
med og mod strømmen. Ud fra dette kan mediets hastighed altså fastlægges, og derved<br />
også flowet når rørets areal er kendt. Transducerene kan også placeres som på fig. 13<br />
version 2 og 3, hvor de sidder på samme side <strong>af</strong> røret, og bruger den modsatte side <strong>af</strong> røret<br />
til at reflektere ultralydsbølgerne. Hvilken version der anvendes, kommer an på<br />
rørdimensionerne og hvorvidt transducerene kan sidde på samme side.<br />
For at metoden kan kalibreres ordentligt, må flowmålerene placeres et sted hvor man ved,<br />
om der er tale om laminart eller turbulent flow, da dette giver en <strong>af</strong>vigelse i resultatet.<br />
(heilmann, 2008 s.163). Derudover skal mediet være fri for luftbobler og urenheder, hvilket<br />
må anses for muligt, da MGO er forholdsvis rent og flyder direkte fra skibets dagtanke, v.h.a.<br />
gravitation til fødepumpen på motoren. De luftbobler og det slam, der måtte være tilstede i<br />
MGO’en,anses for at være blevet udskilt ved udfældning i dagtankene og i MGO-<br />
centrifugerne.<br />
Fig. 13 Ultralyds flowmålere 1) transducerene<br />
sidder diagonalt overfor hindanden.<br />
2) & 3) transducerene bruger modsat side <strong>af</strong><br />
røret til at reflektere signalet, dette gør at<br />
transducerene kan sidde på samme side <strong>af</strong> røret.<br />
! ! ! Kilde: (Proline Prosonic<br />
Flow 90P, 2005 s.3)<br />
Side 29 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
En stor fordel ved denne type flowmåling er at ultralydsflowmålere fås som “clamp-on”<br />
enheder (Bradner & Emerson; 2012. s. 20), der kan monteres direkte på et eksistrende rør,<br />
og det er derfor ikke nødvendigt at ændre på den rørføring, der er på MGO systemet. Dette<br />
er især en fordel på EO’s hovedmotorer, der har installeret faste rør hele vejen fra dagtanken<br />
og op til højtryks-MGO pumperne, og dermed ikke har slange forbindelser, hvor måleudstyr<br />
kan tilkobles.<br />
Målefejl (Heilmann, 2008 s.164)<br />
Ca. 2%<br />
Relativt måleområde (Bradner & Emerson; 2012. s. 2)<br />
Mindst 10:1<br />
5.4 Coriolis masseflowmålere<br />
Flowmålere, der er konstrueret efter Coriolis princippet, skiller sig ud fra andre flowmålere<br />
ved at være i stand til at bestemme masseflowet gennem et rør direkte ud fra målinger og er<br />
ikke <strong>af</strong>hængig <strong>af</strong> omregningsfaktorer, der kan være behæftet med fejl. Coriolis acceleration<br />
er i følge Kessler, E. (2012. s.1) defineret som:<br />
“An acceleration which arises as a result of motion of a particle<br />
relative to a rotating system.”<br />
Det betyder at Coriolis accelerationen stiger, jo hurtigere partiklerne bevæger sig. Når man<br />
kigger på en masseflowmåler, der udnytter Coriolis acceleration, udgør MGO “partiklerne”,<br />
og det “roterende system” er røret i flowmåleren, der i stedet for at rotere, bliver sat i<br />
svingninger <strong>af</strong> en elektromagnet.<br />
Flowmåleren kan være opbyg-<br />
get, som vist på fig. 14, hvor det<br />
ses, at der er lavet en bugt på<br />
røret. Bugten sættes i sving-<br />
ninger <strong>af</strong> en elektromagnet. På<br />
hver side <strong>af</strong> elektromagneten<br />
sidder en optisk pick-up (A&B),<br />
der registrerer svingningerne i<br />
bugten. Når der ikke er flow<br />
gennem røret, vil de registrere-<br />
de svingninger i hver ende <strong>af</strong><br />
Fig. 14 Coriolis masseflowmåler. 1) uden flow, registrerer<br />
senserene A & B synkrone bevægelser i røret. 2) & 3)<br />
ved flow gennem flowmåleren, registrerer A & B<br />
asynkrone bevægelser. Større flow betyder større forskel<br />
på svingningerne.<br />
! ! Kilde: (Proline Promas 80P, 2010 s.<br />
bugten være synkrone med svingerne i midten <strong>af</strong> bugten. Når flowet stiger, vil frekvensen<br />
forblive konstant, men svingningerne kommer mere og mere ud <strong>af</strong> takt, hvilket vil registreres<br />
Side 30 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
<strong>af</strong> de to optiske pick-ups. Svingningerne registreret i de to pick-ups bliver analyseret <strong>af</strong> en<br />
transmitter, der omdanner tidsforskellen mellem svingningerne til et signal, der kan omregnes<br />
til masseflowet.<br />
Svingningshastigheden er bestemt <strong>af</strong> bugtens egenfrekvens, der er en resulterende frekvens<br />
<strong>af</strong> rørets egenfrekvens og mediets (f.eks. MGO’s) egenfrekvens. Et medie med høj densitet<br />
har en lavere egenfrekvens end et medie med lav densitet. Derfor kan Coriolis flowmåleren<br />
også bestemme densiteten, hvis frekvensen måles (Proline Promas 80P 2010 s.3)<br />
Coriolis flowmålere fås i mange forskellige modeller, med mindste målbare flow på 0,2 kg/h<br />
og helt op til 2.000 ton/h for de største flowmålere (Heilmann, 2008. s.168). Ligesom for<br />
turbine flowmålerene gælder det, at måleområdet er produktspecifikt og må derfor tilpasses<br />
den enkelte opgave.<br />
Coriolis flowmålere findes ikke som “clamp-on” enheder og må derfor integreres i det<br />
eksisterende system, hvilket kan kræve ændringer i rørføringen. En anden begrænsning kan<br />
være interferens mellem svingernigerne i røret i Coriolis masseflowmåleren, og de rystelser<br />
der uundgåeligt vil være i skibet.<br />
Denne målemetode har en fordel ved, at den eneste bevægelige del i flowmåleren, er røret<br />
der bringes i svingninger. Det gør, at der er meget lidt slid over tid, og dermed ikke meget<br />
vedligehold. Dog skal det nævnes, at det vedligehold, der måtte være nødvendigt kan kræve<br />
ekstern service, pga. avanceret elektronik.<br />
Målefejl (Heilmann, 2008 s.168)<br />
Ca. 0,5%<br />
Relativt måleområde (Bradner & Emerson; 2012. s. 2)<br />
Mindst 10:1<br />
Side 31 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
5.5 Nøjagtigheden i målingerne<br />
Generelt er det underordnet hvilken <strong>af</strong> de før nævnte metoder, der bruges til flowmåling, når<br />
der kigges på målefejlen <strong>af</strong> de forskellige metoder. Her ligger målefejlen på alle metoder<br />
inden for et par procent, hvilket er acceptabelt i tilfældet med varierende last som på EO,<br />
hvor resultaterne under alle omstændigheder vil variere en del, som følge <strong>af</strong><br />
belastningsændringerne på motorerne (se mere herom i <strong>af</strong>snit: 4.1 Relevante data for<br />
driften). Det er vigtigt at overveje, hvor stort et flow der skal måles på, da dette stiller krav til<br />
størrelsen <strong>af</strong> flowmålere, og derudover må der vurderes på det relative måleområde.<br />
Det relative måleområde er et udtryk for, hvor langt man kan gå ned i flow fra instrumentets<br />
maksimale flow, før instrumentet begynder at falde uden for de nøjagtigheder, der er opgivet<br />
(Heilmann, 2008, s.137). Det vil altså sige, at man må fastlægge det maksimale og minimale<br />
flow i hver enkelt rørledning, der skal måles på, for at kunne fastslå forholdet her imellem.<br />
Værdierne for der relative måleområde, som er opgivet i <strong>af</strong>snit 5.2 til 5.4, er alle mindste<br />
værdier for de pågældende metoder, og det vil sandsynligvis være muligt at ansk<strong>af</strong>fe udstyr<br />
med et større relativt måleområde. Disse instrumenter vil formentlig også være dyrere.<br />
Side 32 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
5.6 Diskusion om valg <strong>af</strong> flowmålere<br />
Til flowmåling <strong>af</strong> MGO-forbruget på anlægget på EO er der forskellige krav til udstyret alt<br />
efter hvilke dele <strong>af</strong> anlægget, der skal måles på. I dette <strong>af</strong>snit vil der blive opstillet forslag til<br />
hvilke metoder til flowmåling, der vil være relevante at benytte til flowmåling <strong>af</strong> MGO til de<br />
største forbrugere, nemlig:<br />
• diesel generatorsættene<br />
• hovedmotorene<br />
De øvrige forbrugere:<br />
• Oliefyret kedel<br />
• Pumpe til tankstandere på dækket<br />
• Nødgeneratoren<br />
Vil der ikke blive kigget på målemetoder til. Disse stiller de mindste krav til udstyret.<br />
Det specielle ved både diesel generatorsættene og hovedmotorerne er at det ikke er nok at<br />
måle flowet på tilgangen til motorerne, da der også er returløb tilbage til dagtanken og/eller<br />
intermediate tanken (se bilag 3). Dette gør at det er nødvendigt at måle på både tilgang og<br />
retur. Ved at subtrahere disse to værdier findes MGO-forbruget.<br />
Diesel generatorsæt<br />
På EO er det et spørgsmål om at observere forbruget over tid, og reagere på ændringer ud<br />
over det normale, derfor er det ikke nødvendigvis nogen fordel at benytte sig <strong>af</strong><br />
masseflowmåling, i forhold til volumenflowmåling. Da der, som beskrevet nedenfor, er<br />
mulighed for at indkøbe færdigt flowmålerudstyr, til en KTA 38 diesel motor, <strong>af</strong> volumenflow-<br />
typen, er volumenflowmåling at foretrække på EO.<br />
Da tilgangen til MGO-pumpen og <strong>af</strong>gangen fra motoren er udført i gummislanger (se fig. 3),<br />
er det simpelt at montere flowmålere direkte mellem slangestuds og slange, hvorfor det ikke<br />
vil være relevant at benytte sig <strong>af</strong> udstyr til “Clamp-on” montage. Da det er normalt at have<br />
flowmåling på motorer <strong>af</strong> denne type, findes der på markedet forskellige løsninger, der er<br />
udført med to flowmålere og en transmitter, der udregner det resulterende flow. Det hele<br />
samlet i en enhed. Af disse løsninger kan f.eks. nævnes en løsning fra Floscan Instrument<br />
CO, INC., der decideret passer på en motor <strong>af</strong> typen KTA38 (Floscan, 2011, s. 12). Denne<br />
løsning <strong>af</strong> turbine-typen er udført, så kun 1/10 <strong>af</strong> det samlede flow strømmer gennem<br />
turbinen. Dette bevirker, at der kun forekommer et lille trykfaldet gennem flowmåleren.<br />
Derudover er systemet udført med tryk-akkumulatorer, der optager pulser forårsaget <strong>af</strong> PT-<br />
fuel pumpen. Ved at anvende udstyr, der er konstrueret til den specifikke motor, kan man gå<br />
Side 33 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
ud fra, at der, fra producentens side, er taget højde for forhold som det relative måleområde<br />
(beskrevet i <strong>af</strong>snit: 5.5 Præcision i målingerne), og man slipper derved for selv at foretage<br />
videre undersøgelser <strong>af</strong> strømmene i anlægget.<br />
Hovedmotorerne<br />
Anderledes er det gældende for hovedmotorerne, der, som vist på fig. 1, er tilkoblet MGO-<br />
systemet via fast tilkoblede stålrør. Her kan der ikke uden ombygning <strong>af</strong> anlægget installeres<br />
flowmålingsudstyr <strong>af</strong> “in-line” typen, hvorfor det her vil være relevant at benytte sig <strong>af</strong><br />
“Clamp-on” udstyr. Til dette formål kan anvendes ultralyds flowmålere. Her skal man være<br />
opmærksom på, at flowet skal være enten laminart eller turbulent. Dette er dog også muligt<br />
ombord på EO, da der er lange lige rørstrækninger, hvor det vil være relativt simpelt at<br />
bestemme flowets besk<strong>af</strong>fenhed ud fra rørets ruhed, hastigheden <strong>af</strong> olien, viskositeten <strong>af</strong><br />
MGO og rørdimensionen.<br />
Som beskrevet i <strong>af</strong>snit: 4.1 Relevante data for driften; Hovedmotorerne, benytter Alphatronic<br />
styringen på hovedmotorene, MGO-pumpernes index til at registrere hvor meget MGO, der<br />
tilføres motoren. Det vil altså sige, at der på nuværende tidspunkt allerede er en <strong>af</strong>måling <strong>af</strong><br />
MGO-flowet til motoren, men da MGO-pumperne og MGO-ventilerne kan lække (Andersen,<br />
2010. S. 175), vil denne måling ikke nødvendigvis være præcis. Hvor meget pumper og<br />
ventiler lækker, er ikke umiddelbart til at vurdere, og nøjagtigheden er derfor ikke kendt. Det<br />
er derfor ikke muligt at foretage analyse på denne måling.<br />
Fig 14 Dieselmotor, med<br />
en flowmålings løsning fra<br />
Floscan installeret. Før<br />
begge sensorer og efter<br />
fremløbssenseren, er<br />
installeret trykakkumulatorer,<br />
der optager<br />
pulser i systemet. Dette er<br />
en løsning der er<br />
konstrueret til den<br />
specifikke motor.<br />
Kilde: (Floscan, 2011, s.4)<br />
For at kontrollere nøjagtigheden <strong>af</strong> flowmålingen ud fra index er det en mulighed at montere<br />
“Clamp-on” ultralyds flowmålere midlertidigt og sammenligne resultaterne herfra med<br />
resultater fra MGO-pumpernes index. Hvis <strong>af</strong>vigelsen ligger inden for et acceptabelt område,<br />
vil pumpeindexet kunne anvendes til flowmåling. Nøjagtigheden skal kontrolleres jævnligt, da<br />
Side 34 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
en lækage i højtrykssystemet kan opstå som følge <strong>af</strong> slitage. En anden løsning er at montere<br />
ultralyds flowmålere permanent, for til enhver tid at kunne sammenlige de to værdier, som<br />
beskrevet i <strong>af</strong>snit: 4.2 Optimering <strong>af</strong> driften ud fra flowdata; hovedmotorene.<br />
Side 35 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
6 Konklusion<br />
Det må anses for værende <strong>af</strong> største vigtighed at klarlægge, hvad man ønsker at opnå ved<br />
at etablere flowmåling, og hvordan man vil opnå det, inden det besluttes at indkøbe og<br />
installere udstyr til flowmåling. Hvis ikke dette er besluttet på et tilstrækkeligt dybtegående<br />
grundlag, ender man med et anlæg, der har en række funktioner, men som i værste fald, ikke<br />
har de funktioner der ønskes <strong>af</strong> anlægget.<br />
I denne opgave konkluderes det, at flowmåling på EO vil kunne have to hovedformål:<br />
• Overvågning <strong>af</strong> effektiviteten <strong>af</strong> de tre diesel generatorsæt og de to hovedmotorer i form <strong>af</strong><br />
monitorering <strong>af</strong> maskinernes specifikke MGO-forbrug opgjort i l/kWh.<br />
• Overvågning <strong>af</strong> skibets samlede forbrug holdt op imod, hvad der dagligt forbruges i<br />
tankene,og forbruget mellem bunkringer.<br />
At det specifikke MGO-forbrug opgives i [l/kWh] i stedet for [g/kWh] skyldes, at en turbine-<br />
løsning til flowmåling på diesel generatorene er simplere, da denne produceres som færdig<br />
løsning (f.eks. som i Floscan, 2011), og derfor i sin helhed er en simplere løsning end at<br />
konstruere et anlæg med Coriolis masseflowmålere. På hovedmotorerne er en “Clamp-on”<br />
ultralyds-løsning simplere at installere end Coriolis masseflowmålere. Når der måles et<br />
volumenflow, giver det ikke mening at omregne dette til et masseflow, da omregningsfaktoren<br />
er en densitet på MGO, som varierer, og ikke kendes nøjagtigt, da den MGO, der opbevares<br />
i tankene, er en blanding <strong>af</strong> forskellige bunkers leverancer. Det skal i denne forbindelse<br />
præciseres, at det specifikke MGO-forbrug kan ændre sig, når man f.eks. skifter mellem<br />
MGO tankene.<br />
Normalt er det specifikke MGO-forbrug opgivet for en dieselmotor fra ny ved, at der er<br />
gennemført nogle tests ved forskellige belastninger, hvor<strong>af</strong> resultaterne er produktet <strong>af</strong><br />
værdierne for forbrugt MGO pr. time og effekten leveret på akslen. Resultaterne er normalt<br />
opgivet i [g/kWh]. På EO’s diesel generatorsæt er det dog mere relevant at sammenholde<br />
værdierne for forbrugt MGO pr. time i liter og effekten tilført elnettet, da der er konstant<br />
overvågning på el-effekten og ingen overvågning <strong>af</strong> akseleffekten. Altså kan værdierne fra de<br />
tests, der er udført på den nye dieselmotor, ikke sammenlignes med de værdier, der vil blive<br />
resultatet <strong>af</strong> en flowmåling på diesel generatorsættene.<br />
For at kunne udregne det specifikke MGO-forbrug på hovedmotorerne, dvs. hvor stort et<br />
volumen MGO, der går til at producere en kWh på akslen [l/kWh], er det nødvendigt at<br />
installere et torsiometer på hver skrueaksel. Torsiometeret kan måle vridningen og derved<br />
vridningsmomentet på akslen. Ved at sammenholde det med omdrejningshastigheden for<br />
Side 36 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
akslen, kan akseleffekten udregnes. Hvis ikke der installeres torsiometre, er det ikke muligt<br />
at kende bremseydelsen for hovedmotorerne, og derved ikke muligt at udregne det<br />
specifikke MGO-forbrug.<br />
På hovedmotorerne vil den allerede installerede detektion <strong>af</strong> højtryks MGO-pumpeindexet /<br />
omdrejningstal kunne anvendes til flowmåling, såfremt det ud fra tests kan påvises, at<br />
lækagen fra MGO-højtrykspumperne og MGO-dyserne er <strong>af</strong> en acceptabel størelse.<br />
Pumpeindexet kan bruges, da dette <strong>af</strong>spejler, hvor stor den effektive slaglængde for MGO-<br />
højtrykspumperne er. Derved kan den indsprøjtede mængde pr. hver anden omdrejning<br />
udregnes (hver anden da det er en fire-taktsmotor), multipliceret med omdrejningstallet, fås<br />
volumenflowet <strong>af</strong> MGO. Hvis ikke pumpeindexet vurderes anvendeligt, må der installeres<br />
ultralyds flowmålere permanent et sted på tilgangs- og returløbsrør, et sted hvor det kan<br />
bestemmes om flowet er laminart eller turbulent.<br />
Anvendelsen <strong>af</strong> det specifikke MGO-forbrug vil være ens for både diesel generatorsæt og<br />
hovedmotorer. Anvendelsen går ud på ved hjælp <strong>af</strong> en trendkurve, som skitseret i fig. 5, at<br />
detektere, hvis forbruget øges, og derved sætte ind vedligeholdsmæssigt, når effektiviteten<br />
for motoren falder. Herved kan vedligeholdsintervaller reguleres efter forbruget, og der kan<br />
opnåes besparelser både i form <strong>af</strong> sparet vedligehold og sparet MGO, ved at motoren kører<br />
optimeret.<br />
Eftersom det specifikke MGO-forbrug trods alt vil svinge lidt, som funktion <strong>af</strong> svingninger i<br />
lasten, vil den nøjagtighed, som de fleste instrumenter til flowmåling kan levere (under 2%<br />
fejl) være rigeligt nøjagtig til formålet. Det vigtige er, at nøjagtigheden er kendt, så operatøren<br />
kan tage højde for denne lille fejl. Da nøjagtigheden ikke er kendt for indexet på<br />
hovedmotorens højtryks MGO-pumper, kan indexet ikke uden supplerende kontrol bruges til<br />
flowmåling, som beskrevet ovenfor. Ved valg <strong>af</strong> udstyr til flowmåling er det vigtigt at have for<br />
øje, at det relative måleområde skal være større, end forholdet mellem største og mindste<br />
flow på det målte sted. Samtidig med at det maksimale flow for udstyret, skal være en anelse<br />
større end det største flow på stedet. Bliver denne forskel for stor, risikerer man, at<br />
nøjagtigheden ved lavt flow bliver dårlig.<br />
Etableres der flowmåling på alle skibets forbrugere, undtagen nødgeneratoren, er det muligt<br />
for maskinbesætningen at detektere lækager i systemet. For at kunne opdage lækager<br />
kræver det foruden etablering <strong>af</strong> flowmåling, at maskinbesætningen én gang i døgnet noterer<br />
hvor meget MGO-forbrugerne har brugt tilsammen det sidste døgn, og derudover noterer<br />
hvor meget der er forbrugt fra dagtankene. Herved er det muligt at se, om der er brugt mere<br />
fra tanken, end der er brugt <strong>af</strong> forbrugerne. Det muliggør dermed en tidlig indsats, i<br />
begrænsningen <strong>af</strong> spild og lækager i systemet. Nødgeneratoren er undtaget, da dennes tank<br />
Side 37 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
fyldes manuelt, og den påfyldte mængde derfor er kendt. Desuden sker påfyldning meget<br />
sjældent.<br />
Etablering <strong>af</strong> flowmåling på maskinanlægget på EO gør ikke uden yderligere tiltag, at der kan<br />
opnås besparelser. Bliver data fra flowmålingerne anvendt og behandlet på den rette måde,<br />
kan flowmåling dog være et effektivt værktøj til at optimere vedligehold <strong>af</strong> skibets<br />
maskinanlæg, og derved forlænge levetiden, øge effektiviten og dermed opnå potentielle<br />
driftsbesparelser og skåne miljøet for unødig forurening.<br />
Side 38 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
7 Perspektivering<br />
Før et anlæg til flowmåling kan installeres på EO, er der en række ting der må tages stilling<br />
til. Ud over at der skal indhentes konkrete tilbud på udstyr, programmering <strong>af</strong> MCS’et og<br />
montage, må det overvejes om man ønsker at installere et torsiometer på hver skrueaksel.<br />
Torsiometre giver mulighed for at bruge resultaternene fra flowmåling på hovedmotorene til<br />
at detektere slitage og fejl på hele motoren, frem for kun at kunne detektere lækager på<br />
MGO-systemet. Denne overvejelse må bero på en costbenefit-analyse, hvor det vurderes om<br />
det kan betale sig at installere torsiometre.<br />
Dette projekt er primært lavet ud fra anlægget på EO, men da mange <strong>af</strong> Esvagts skibe ligger<br />
stand-by ved oliefelter i Nordsøen, vil resultaterne herfra kunne bruges direkte på andre<br />
skibe. Tillige skal det nævnes, at EO har tre søsterskibe, med tilnærmelsesvis samme<br />
maskinkonfiguration, og derfor gælder det samme for disse, som det gør for EO. Projektet er<br />
primært relevant for skibe der ligger stand-by meget <strong>af</strong> tiden, altså hvor man ikke sejler<br />
længe med konstant belastning på hovedmotorene.<br />
I projektet er der lagt vægt på, at det ikke er nødvendigt at kende masseflowet, men at det er<br />
tilstrækkeligt at kende volumenflowet. Dette gør at instrumenter til diesel generatorsættene<br />
kan indkøbes som pakkeløsninger, dvs. løsninger der er testet til at virke. Hvis det alternativt<br />
ønskes at kende masseflowet, er det muligt at montere én densitetsmåler, f.eks. en Coriolis<br />
masseflowmåler. Den kan bestemme densiteten, hvorved det er muligt at omregne fra<br />
volumenflow til masseflow. Denne udregning kan helt simpelt udføres <strong>af</strong> skibets MCS.<br />
Ud over at projektet kan benyttes <strong>af</strong> andre skibe, skal det <strong>af</strong>slutningsvis bemærkes, at det<br />
også vil være muligt at opnå besparelser på forbrug til lys, TV o.l. ved at hele besætningen<br />
kan se resultater fra flowmåling. Dette kunne f.eks. være ved at sætte en skærm op et<br />
centralt sted på skibet, hvor besætningen til enhver tid kan se skibets forbrug i [l/h]. Dette vil<br />
kunne motivere besætningen til at slukke lys, TV o.l. i rum når disse ikke benyttes, og derved<br />
spare MGO.<br />
Side 39 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
8 Litteraturliste<br />
Andersen, T. B., 2010. Noget om dieselmotorer - Undervisningsmateriale til<br />
maskinmesterstuderende. 1.udgave. Aarhus Maskinmesterskole<br />
Bradner, M. Emerson, L.P., Flow measurement, in AccessScience, ©McGraw-Hill Education,<br />
2012, http://www.accessscience.com (tilgået 21/3-2013)<br />
Dedes, E. Hudson, D. Turnock, S. 2010, Assessing the potential of hybrid energy technology<br />
to reduce exhaust emissions from global shipping, At ScienceDirect,<br />
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030142151100735X#f0010 (senest tilgået<br />
28/5-2013)<br />
Dk.endress.com u.d. Flowmåling.<br />
http://www.dk.endress.com (senest tilgået d. 2/6-2013)<br />
Floscan, 2011. Floscan Katalog 2011.<br />
Floscan Instrument CO, INC. http://www.floscan.dk/ (senest tilgået d. 2/6-2013)<br />
Heilmann, T. 2008. Logisk styring med PLC - Relæteknik og digital elektronik. 5.udgave.<br />
Holte: Heilmanns Forlag<br />
Kessler, E., Coriolis acceleration, in AccessScience, ©McGraw-Hill Education, 2012, http://<br />
www.accessscience.com (tilgået 2/6-2013)<br />
Knak, C., 2004. Skibsmotorlære. 19. udgave, 2. Oplag.<br />
Gads forlag.<br />
Kuiken, K., 2008. Diesel Engines - for ship propulsion and power plants - Part I.<br />
1. udgave. Pj Onnen, Holland:Target Global Energy Training.<br />
Kuiken, K., 2008. Diesel Engines - for ship propulsion and power plants - Part II.<br />
1. udgave. Pj Onnen, Holland:Target Global Energy Training<br />
Lauritsen, A. B., Gundtoft, S., Eriksen, A. B., 2007. Termodynamik - teoretisk grundlag,<br />
praktisk <strong>anvendelse</strong>. 2.udgave, 1.oplag. København V: Nyt Teknisk Forlag.<br />
Proline Promas 80P, 2010, Coriolis masseflowmåler.<br />
Side 40 <strong>af</strong> 41
Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole<br />
<strong>Registrering</strong> <strong>af</strong> brændolie-forbrug - <strong>anvendelse</strong> i <strong>driftsøjemed</strong> Thorbjørn Jean Kloster<br />
4. Juni - 2013 V10379<br />
Endress+Hauser, https://portal.endress.com/wa001/dla/5000098/0709/000/07/<br />
TI00078DEN_1310.<strong>pdf</strong> (senest tilgået 2/6-2013)<br />
Proline Prosonic Flow 90P, 2005, ultralyds flowmåler.<br />
Endress+Hauser, https://portal.endress.com/wa001/dla/5000000/0166/000/02/TI056DEN.<strong>pdf</strong><br />
(senest tilgået d. 2/6-2013)<br />
Proline Prowirl 72F, 2011, Vortex flowmåler.<br />
Endress+Hauser, https://portal.endress.com/wa001/dla/5000009/2470/000/04/<br />
TI00070DEN_1411.<strong>pdf</strong> (senest tilgået d. 2/6-2013)<br />
Sanvij Engineers, 2007, turbine flowmåler.<br />
Sanvij Engineers, http://www.sanvij.co.in/Turbine%20Flow%20Meter.html (senest tilgået d.<br />
2/6-2013)<br />
Side 41 <strong>af</strong> 41