Polttoaineen syöttökoneikon energiatehokkuuden parantaminen : taajuusmuuttajakäyttö
Renvall, Mika (2016)
Renvall, Mika
Turun ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016061613073
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016061613073
Tiivistelmä
Tämä insinöörityö tehtiin toimeksiantona Auramarine Oy:lle, ja sen tarkoituksena oli selvittää taajuusmuuttajakäytön soveltuvuutta pyrkimyksessä kehittää laivan polttoaineen syöttökoneikon energiatehokkuutta.
Työssä tutustutaan laivan polttoainejärjestelmään ja käytettävään polttoaineeseen sekä eri tahojen näille esittämiin vaatimuksiin. Tätä syvällisemmin tutustutaan polttoainekoneikon toimintaan ja siinä erityisesti pumppujen ja niiden käsittelemän polttoainemäärän mitoitukseen.
Nykyisellään polttoainetta kierrätetään ilman säätömahdollisuuksia kaikissa moottorin kuormitustilanteissa täydellä pumpputeholla. Kuormituksen ollessa alhaisempi esimerkiksi alhaisemman nopeuden, slow steamingin, johdosta, pumppausteho saattaa olla moninkertaisesti ylimitoitettu. Taajuusmuuttajaohjatuilla pumpuilla pyritään optimoimaan niin pumpattava polttoaineen määrä kuin siihen kulutettava energiakin kuhunkin kuormitustilanteeseen sopivaksi.
Työn case-osiossa käsitellään aluksia ja niiden todellisia ajoprofiileja(nopeus- ja propulsiotehotietoja) perustuen niistä kerättyihin tietoihin. Näitä aluksilta saatuja tietoja
suhteutetaan aluksiin, joissa koneikot ovat Auramarinen omia toimituksia ja tarkat mitoitustiedot siten tiedossa. Polttoaineella tuotettavan energian hinta määritellään laskennallisesti ja saatujen tulosten perusteella arvioidaan esimerkkialuksille taajuusmuuttajakäytöillä saavutettavat energia- ja kustannussäästöt.
Tutkielman tuloksina todetaan ohjaustekniikan kehittämisellä saavutettavan merkittäviä prosentuaalisia säästöjä. Kustannussäästö laivan operoijalle jää pienimmillä alle 10 MW tehoisilla aluksilla raskaan polttoöljyn (HFO) nykyhinnoilla vuositasolla melko vaatimattomaksi. Pidemmän ajanjakson aikana kuitenkin erityisesti suuremmalla moottoriteholla operoivat alukset saavuttavat jo huomattavia säästöjä polttoainekustannuksissa.
Saavutettujen tulosten johdosta on perusteltua jatkaa kehitystyötä ja pyrkiä tuotteistamaan taajuusmuuttajakäyttö polttoaineen syöttökoneikossa.
Työssä tutustutaan laivan polttoainejärjestelmään ja käytettävään polttoaineeseen sekä eri tahojen näille esittämiin vaatimuksiin. Tätä syvällisemmin tutustutaan polttoainekoneikon toimintaan ja siinä erityisesti pumppujen ja niiden käsittelemän polttoainemäärän mitoitukseen.
Nykyisellään polttoainetta kierrätetään ilman säätömahdollisuuksia kaikissa moottorin kuormitustilanteissa täydellä pumpputeholla. Kuormituksen ollessa alhaisempi esimerkiksi alhaisemman nopeuden, slow steamingin, johdosta, pumppausteho saattaa olla moninkertaisesti ylimitoitettu. Taajuusmuuttajaohjatuilla pumpuilla pyritään optimoimaan niin pumpattava polttoaineen määrä kuin siihen kulutettava energiakin kuhunkin kuormitustilanteeseen sopivaksi.
Työn case-osiossa käsitellään aluksia ja niiden todellisia ajoprofiileja(nopeus- ja propulsiotehotietoja) perustuen niistä kerättyihin tietoihin. Näitä aluksilta saatuja tietoja
suhteutetaan aluksiin, joissa koneikot ovat Auramarinen omia toimituksia ja tarkat mitoitustiedot siten tiedossa. Polttoaineella tuotettavan energian hinta määritellään laskennallisesti ja saatujen tulosten perusteella arvioidaan esimerkkialuksille taajuusmuuttajakäytöillä saavutettavat energia- ja kustannussäästöt.
Tutkielman tuloksina todetaan ohjaustekniikan kehittämisellä saavutettavan merkittäviä prosentuaalisia säästöjä. Kustannussäästö laivan operoijalle jää pienimmillä alle 10 MW tehoisilla aluksilla raskaan polttoöljyn (HFO) nykyhinnoilla vuositasolla melko vaatimattomaksi. Pidemmän ajanjakson aikana kuitenkin erityisesti suuremmalla moottoriteholla operoivat alukset saavuttavat jo huomattavia säästöjä polttoainekustannuksissa.
Saavutettujen tulosten johdosta on perusteltua jatkaa kehitystyötä ja pyrkiä tuotteistamaan taajuusmuuttajakäyttö polttoaineen syöttökoneikossa.