akselgenerator ombord m/s magnolia seaways · 2018-03-05 · akselgenerator ombord m/s magnolia...

Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 | AARHUS MASKINMESTERSKOLE

Akselgenerator Ombord M/S Magnolia Seaways BACHELORRAPPORT DECEMBER 2017

Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways

Bo Sebastian Schliemann Haug M14782 Aarhus Maskinmesterskole

2

Titelblad

Forfatter M14782 Bo Sebastian Schliemann Haug

Projektets titel Akselgenerator ombord M/S Magnolia Seaways

Projekttype Bachelorprojekt

Fagområde STCW

Uddannelsesforløb 9. Semester

Uddannelsesinstitution Aarhus Maskinmesterskole

Vejleder Keld Dyrmose

Dato for aflevering 22.12.17

Antal normalsider 30,3



3

Abstract

This report aims to investigate the possibility of retrofitting a shaft generator on board the M/S

Magnolia Seaways.

It will be examined whether there will be good opportunities to save economically and

environmentally.

This has been investigated by personally recording data on board the ship for an extended period

of time. As well as from credited producers and textbooks.

The report will inform about the results for:

shaft Generator

Selection of AC generator

power transmission

Classification

Control and PMS

Installation

Under these topics it was confirmed that it would give a positive outcome after installing a shaft

generator.

Both the power transmission and the AC generator can be in the engine room and provide the

required effect the ship's electrical network requires. In addition the consequences of following

the classification regulations, a good safety for the ship and its crew. And based on personal

experience and received knowledge, two forms of synchronization management are used.

It was found that an economic and environmental gain could be obtained.

The result of the investigated gave rise to several questions and perspectives that are also

described and may give birth to other studies.



4

Indholdsfortegnelse

TITELBLAD .............................................................................................................................................. 2

ABSTRACT .............................................................................................................................................. 3

FORMÅL/FORORD .................................................................................................................................. 6 LÆSEVEJLEDNING ............................................................................................................................................... 7 NOMENKLATUR ................................................................................................................................................. 8

INDLEDENDE PROBLEMSTILLING ............................................................................................................. 9

UNDERSØGENDE PROBLEMSTILLING....................................................................................................... 9

PROBLEMFORMULERING ...................................................................................................................... 11

AFGRÆNSNING .................................................................................................................................... 12

METODE .............................................................................................................................................. 12 METODEKRITIK ................................................................................................................................................ 12

AKSEL GENERATOR............................................................................................................................... 13 VEKSELSPÆNDINGSGENERATOR .......................................................................................................................... 13

Indledning ............................................................................................................................................... 13 Påkrævet effekt. ...................................................................................................................................... 13 Valg af vekselspændingsgenerator ......................................................................................................... 14 Delkonklusion .......................................................................................................................................... 15

DC KRAFTOVERFØRSEL ..................................................................................................................................... 16 Indledning ............................................................................................................................................... 16 DC Maskinens virkemåde og opbygning ................................................................................................. 16

DELKONKLUSION.............................................................................................................................................. 21

KLASSIFIKATION ................................................................................................................................... 22 DELKONKLUSION.............................................................................................................................................. 35

STYRING OG PMS ................................................................................................................................. 36 AUTOMATISK SYNKRONISERING. ......................................................................................................................... 36

Lastfordeling af nettet. ........................................................................................................................... 37 INDKØRING AF AKSELGENERATOR. ...................................................................................................................... 37

Funktionsbeskrivelse ............................................................................................................................... 38 UDKØRING AF AKSELGENERATOR ........................................................................................................................ 39

Funktionsbeskrivelser .............................................................................................................................. 39 LASTFORDELING ............................................................................................................................................... 40

Funktionsbeskrivelse ............................................................................................................................... 40

DELKONKLUSION.................................................................................................................................. 41

INSTALLATION ..................................................................................................................................... 41 INDFØRING AF KOMPONENTER ........................................................................................................................... 42 MONTERING AF KOMPONENTER ......................................................................................................................... 47 DELKONKLUSION.............................................................................................................................................. 47

ØKONOMI ............................................................................................................................................ 47 BESPARELSE I FORHOLD TIL VEDLIGEHOLD PÅ GENERATORSÆT ................................................................................. 48 BESPARELSE I FORHOLD TIL BRÆNDSTOF ØKONOMI ................................................................................................ 51 BESPARELSE I FORHOLD TIL RESERVEDELE ............................................................................................................. 56



5

INDKØB AF AKSELGENERATOR SYSTEM ................................................................................................................. 57 DELKONKLUSION.............................................................................................................................................. 59

Miljømæssigt aspekt ............................................................................................................................... 60

KONKLUSION ....................................................................................................................................... 61

PERSPEKTIVERING ................................................................................................................................ 63 HYDRAULIK ..................................................................................................................................................... 63 INSTALLERING PÅ FORHENVÆRENDE GENERATORSÆT ............................................................................................. 63 INSTALLERING PÅ FORKANT AF HOVEDMOTOR ....................................................................................................... 63 FREKVENSREGULERING I STEDET FOR DC MASKINER ............................................................................................... 64 ANVENDELSE PÅ ANDRE SKIBE ............................................................................................................................ 64 BATTERIBANK .................................................................................................................................................. 64

BIBLIOGRAFI ........................................................................................................................................ 65

FIGUR LISTE ......................................................................................................................................... 67

DIAGRAM LISTE .................................................................................................................................... 67

LIGNINGS LISTE .................................................................................................................................... 68



6

Formål/forord

Denne rapport er udarbejdet i forbindelse med den afsluttende del af bachelorforløbet på

uddannelsen Professionsbachelor Maskinmester ved Aarhus Maskinmesterskole.

Formålet med denne rapport er at opnå en praktisk viden som Maskinmester i forbindelse med

udarbejdelse af en break-even analyse for en virksomhed. Samt skal der opnås kompetencer inden

for strukturering, design og planlægning af en større operation i forbindelse med et retrofit.

Rapporten lægger vægt på de områder, der er gennemgået i løbet af uddannelsen til

Maskinmester, samt lægges der vægt på, at rapporten indeholder et innovativt aspekt i forhold til

den problemløsende tankegang.

Rapporten er skrevet i samarbejde med DFDS A/S ombord på Magnolia Seaways, som er køllagt i

år 2003.

Skibet er bygget med en hovedmotor af MAN B&W Hyundai model 9L60MC-C samt 4

generatorsæt af MAN B&W Holeby model L21/31. På hovedmotoren er der installeret en

røggaskedel fra Aalborg boilers og et scrubber system fra Alfa Laval. Grundet scrubber systemet

kan hovedmotoren blive drevet af svovlholdig HFO (Heavy fuel oil) og stadig overholde de krav,

der bliver sat af MARPOL i forbindelse med ECA (Emission Control Areas) (IMO, 2017). De fire

generatorsæt er drevet af ULSFO (Ultra Low Sulphur Fuel Oil). I havn er det ene generatorsæt for

tiden drevet af MGO (Marine Gas Oil), hvor der er efterinstalleret en røggaskedel i år 2013.



7

Læsevejledning

Det er tiltænkt med rapporten at udarbejde et forslag til, hvordan der kan installeres en

akselgenerator ombord på skibet, Magnolia Seaways. Rapporten er opbygget ud fra en indledende

problemstilling, og følger en linje der forklare, den ønskede opbygning af systemet.

Rapporten henvender sig hovedsageligt til Maskinmestre og andre brugere med en teknisk

bagrund.

Figur 1 – Forløb (Haug, 2017)

Til kilde henvisning er der anvendt Harvard Referencing.

Citater er markeret med ”citationstegn kursiv og mørkeblå.”

I afsnittet Klassifikation kommer alt citeret tekst fra samme kilde. Der er derfor kun kilde henvist

én gang.



8

Nomenklatur

Forkortelse Benævnelse

IMO International Maritime Organization

MARPOL International Convention for the Prevention of Pollution from Ships

MGO Marine Gas Oil

HFO Heavy Fuel Oil

SCADA Supervisory Control And Data Acquisition

P Effekt

S Tilsyneladende effekt

EMK/E Elektromotorisk kraft

B Fluxtæthed

l Længde

v Hastighed

I Ampere

F Kraft

Cos(phi) Effektfaktor

omd Omdrejninger

k_g Gearings konstant

SFOC Specifik Fuel Oil Consumption

P_e Effektiv ydelse

C_h Brændselsolie forbrug

LO Smøreolie

LT Lav Temperatur kølvand

HT Høj Temperatur kølvand

mT Metrisk Ton

USD Amerikanske Dollars

DKK Danske Kroner

ms millisekunder



9

Indledende problemstilling

Det er i løbet af praktikperioden ombord på Magnolia Seaways blevet observeret, at skibets diesel

generatorsæt arbejder ved lav last under sørejse, og når skibet ligger til kaj.

Undersøgende problemstilling

Magnolia Seaways er, grundet de gældende regler for ECA, begyndt at anvende et andet

brændstof ULSFO med et lavere svovlindhold på skibets generatorsæt. Grundet stigningen i prisen

på brændstof, se Figur 2, ønskes det undersøgt, om der er andre muligheder for at skabe effekt på

skibet uden brug af ULSFO, hvor det stadig er muligt at overholde kravene i henhold til ECA.

Skibets generatorer er bygget til at kunne levere 1760 kW pr. stk. Det er blevet observeret

ombord, at skibets effektbehov ligger imellem 600-900 kW i løbet af en sørejse, og at skibets

generatorer derved i gennemsnit laver det halve arbejde i forhold til de 80% last, hvor en fire-takst

motor har den højeste virkningsgrad.

Figur 2 – BWI (Bunkerworld, 2017)

600 + 9002

(1760 ∗ 0,8)→

750

1408∗ 100 = 53%

I løbet af praktikperioden, ombord på Magnolia Seaways, er der blevet undersøgt hvilke

muligheder, der er for at løse den indledende problemstilling. Da problemet omhandler skibets

generatorer, deres nye brændstof samt for lav last, ønskes det at finde en fælles løsning for dette.

Da der er monteret et scrubber system på skibets hovedmotor, bevirker det, at denne kan drives



10

ved HFO i ECA, samt køre hovedmotoren med et forholdsvist fast omdrejningstal i løbet af

sørejsen. Det ønskes derfor at undersøge mulighederne for at få retro fittet en aksel generator,

der kan levere skibets effektbehov under sørejsen. Da der ikke er meget plads i akseltunnellen,

skal det undersøges, hvordan akselgeneratoren kan komme ombord og til sin endelige destination.



11

Problemformulering

Hvad er de økonomiske og miljømæssige konsekvenser for brugen af en akselgenerator til at

opretholde skibets el net?

- Hvad er skibets påkrævede effekt, og hvor meget effekt skal akselgeneratoren kunne

levere til nettet?

- Hvordan skal der overføres kraft fra skrueakslen til generatoren?

- Hvilke konsekvenser er der forbundet med klassifikation af et generatorsæt?

- Hvordan skal akselgeneratoren synkroniseres med det eksisterende el net?

- Hvordan skal akselgeneratoren komme til sin endelige destination, og hvilke ændringer

skal der foretages på skibet?

- Hvad er den estimerede installationspris for akselgeneratoren, og hvilken

tilbagebetalingstid kan der forventes?



12

Afgrænsning

I det økonomiske afsnit bliver der ikke lavet nogle beregninger af, hvad det vil koste at

vedligeholde akselgeneratoren.

Da der ikke er indhentet nogen brændstofanalyse, beregnes det ikke hvor meget mindre SOX, NOX

og CO2, der udledes efter implementering af en akselgenerator.

Metode Til at undersøge problemstillingen bliver der udtaget målinger ombord på skibet Magnolia

Seaways. Disse målinger er udtaget fra skibets “styring”. Ved at opsamle data fra skibets styring

kan der ved databehandlingen arbejdes med værdier optaget på det eksakt samme tidspunkt.

Dette eliminerer måleusikkerheden, der ellers ville udspringe, når der behandles data fra to

forskellige enheder målt efter hinanden.

Der er samtidig indhentet data ombord på skibet fra producenternes datablade. Disse datablade

omhandler de konkrete komponenter, der er installeret ombord på Magnolia Seaways. Da disse

data er udarbejdet til at passe med skibet, giver databehandlingen af disse et mere reelt resultat i

forhold til problemstillingen ombord på skibet.

Den data, der er blevet indhentet uden for skibet, kommer fra anerkendte producenter og kilder

som ABB, MAN B&W og Det Norske Veritas.

Til databehandling anvendes der, teorier og metoder indlært i løbet af uddannelsen til

Maskinmester, samtidig med de undervisningsbøger, der er anerkendt af Aarhus

Maskinmesterskole.

Metodekritik

Problemstillingen bygger på kvalitative observationer. Der er efterfølgende brugt kvantitative

metoder til at indsamle og behandle den fornødne data. Det kan diskuteres, om den valgte

metode til at opsamle data har været den bedste. Ved at stole blindt på den data, der er indhentet

fra styringen, er der en vis risiko for en kommunikationsfejl imellem måleværdier og

procesværdier. Der havde evt. været et andet udfald, hvis den indhentede data var blevet stillet

overfor lignende data, der var hentet med andre måleinstrumenter eller ved analoge målinger.



13

Samtidig strækker den målte data sig kun over 32 dage. Havde det været muligt at indhente data

over en længere periode, kunne undersøgelsen have haft et andet udfald.

Aksel generator

Akselgeneratoren skal kobles på hovedmotorens aksel, der driver skibets propel. Herved kan

skibet generere strøm via hovedmotoren, der kører kontinuerligt i løbet af sørejsen.

Grundet pladsmangel i akseltunnelen og omkring hovedmotoren ønskes det at undersøge hvilke

muligheder, der er for at opsætte et system til at føre kraften fra akslen videre til selve

generatoren. Dette vil bevirke, at generatoren kan placeres et andet sted på skibet, hvor der er

optimal plads.

I dette afsnit vil det også blive undersøgt hvilken vekselspændingsgenerator, der skal anvendes til

at opretholde elforbruget fra skibets komponenter og udstyr under sørejsen.

Til overvågning og styring af akselgeneratoren skal der udarbejdes et opdateret PMS (Power

Management System), der skaber et samspil med skibets nuværende fire generatorsæt.

Da der ikke er meget plads omkring skibets aksel, skal der undersøges forskellige installations

muligheder, samt hvilken størrelse af indgreb, der kan forekomme ved installation af en

akselgenerator.

Det ønskes, at undersøge om et indkøb samt installation af akselgeneratoren giver et økonomisk

overskud for skibet samt rederiet.

Vekselspændingsgenerator

Indledning

Da skibets elektriske forbrugere hovedsageligt er drevet af en vekselspænding, ønskes det at finde

en vekselspændingsgenerator, der kan levere skibets påkrævede effekt. Derved ønskes det, at

undersøge hvor meget effekt skibets forbrugere optager samt hvilken generator, der kan levere

dette behov til nettet.

Påkrævet effekt.

Da akselgeneratoren kun kan være aktiv i løbet af sørejse, hvor hovedmotoren kører, undersøges

det hvilken effekt, der er påkrævet i løbet af denne.



14

Ifølge den elektriske balance, der er opgivet fra værftet, optager skibets forbrugere 1482 kW med

en effekt faktor på 0,8 og 60 reefer trailer (Bilag 1) fra nettet under sørejse. For at tage højde for

løbende optimering ombord er det via skibets SCADA1 undersøgt, hvor meget effekt skibets

forbrugere optager over en periode på 32 dage (Bilag 2). Det kan aflæses på nedenstående

Diagram 1, at skibets forbrugere gennemsnitligt optager 852 kW i løbet af en sørejse. De høje peak

værdier viser ankomst og afgang.

Diagram 1 (Haug, 2017)

Valg af vekselspændingsgenerator

Det ønskes at finde en generator, der kan levere det påkrævede effekt optag med en

arbejdsmargin [𝑎𝑚] på 1,2.

𝑃 ∗ 𝑎𝑚 → 852 ∗ 1,2 = 1.022 𝑘𝑊 ≈ 1000 𝑘𝑊

Ligning 1 – Påkrævet effekt

Da det ikke var muligt, at aflæse forbrugernes samlede effekt faktor i løbet af data opsamlingen,

må denne antages at være på 0,8.

For at finde den korrekte vekselspændingsgenerator beregnes den tilsyneladende effekt [𝑆]

𝑆 =𝑃

cos(𝜑)→

1000

0,8= 1250 𝑘𝑉𝐴

Ligning 2 – Påkrævet tilsyneladende effekt

1 Supervisory Control And Data Acquisition

y = -0,0106x + 852,65

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

POWER CONS



15

Det kan aflæses på Figur 3 fra (Bilag 3) at generatoren kan levere op til 1120 kW 1400 kVA ved 50

Hz/400 V.

Figur 3 (ABB, 2015)

Dette giver en arbejdsmargin på:

𝑎𝑚 =

𝑃11

𝑃→

1120

852= 1,3

Ligning 3 - Arbejdsmargin

Delkonklusion

Det kan konkluderes, at den vekselspændingsgenerator, der er markeret med gult, kan levere

skibets målte effekt optag inden for gennemsnittet, da det gennemsnitlige effektoptag ikke

overstiger 1000 kW i løbet af en sørejse. Generatoren kan også levere den påkrævede

tilsyneladende effekt ved en effekt faktor på 0,8. Den valgte generator giver samtidig en

arbejdsmargin på 1,3, hvilket ligger højere end de ønskede 1,2. Der er i databehandlingen ikke

taget højde for, hvor mange reefer trailere, der var ombord på skibet.



16

DC Kraftoverførsel

Indledning

For at overføre effekten fra HVM til akselgeneratoren, skal der udarbejdes et system, der kan

overføre kraften fra akslen til generatoren.

DC Maskinens virkemåde og opbygning

DC maskinen virker efter Michael Faradays teorier om elektromagnetisk rotation og induktion.

Der vil blive induceret en elektromotorisk kraft (EMK/E) i en leder med længden 𝑙, hvis den

bevæger sig igennem et homogent2 magnetfelt med fluxtætheden 𝐵 med en konstant hastighed

𝑣. Se Ligning 4

𝐸 = 𝐵 ∗ 𝑙 ∗ 𝑣 [𝑉]

Ligning 4 – Elektromotorisk kraft

Den elektromotoriske kraft vil i en sluttet kreds drive en strøm igennem den. En simpel

jævnstrømsgenerator består derved af en leder, og det homogene magnetfelt den bevæges

igennem.

Den strøm [𝐼], der drives af den elektromotoriske kraft, drives propotionalt med den kraft 𝐹, der

driver jævnstrømsgeneratoren. Se Ligning 5

𝐼 =𝐹

𝐵 ∗ 𝑙 [𝐴]

Ligning 5 - Ampere

Hvis man derimod tilfører en elektromotorisk kraft, der driver en strøm, vil DC maskinen virke som

en jævnstrømsmotor. Ud fra Ligning 4 og Ligning 5 kan det observeres, at den hastighed lederen

vil bevæge sig igennem det homogene magnetfelt afhænger af, hvor stor en elektromotorisk kraft

den bliver tilført, samt at jævnstrømsmotorens afgivende kraft afhænger af den tilførte strøm.

Det kan yderligere aflæses ud fra de to ligninger, at med en ændring i fluxtætheden kan DC

maskinen reguleres.

2 Et magnetfelt med konstant fluxtæthed



17

Ved en lavpraktisk udførsel af DC maskinen roteres en ledende sløjfe igennem ét magnetfelt.

Siderne på den ledende sløjfe vil derved skære feltlinjerne skiftevis, hvilket resulterer i, at

spændingen vil skifte retning. For at undgå dette er spændingen i sløjfen ensrettet ved en

kommutator3, der rotere sammen med sløjfen. Kommutatoren er samtidig anvendt til at lede

spændingen til eller fra DC maskinen via et sæt kul, også kaldet børster4 Se Figur 4.

For at kunne virke som en kraftoverførende mekanisme, skal systemet opbygges af to DC

maskiner, hvor den ene arbejder i generatordrift og den anden i motordrift. Arbejder DC maskinen

i generatordrift, ”trækkes” den via drivakslen, og herved bliver ankerlederne ”trukket” igennem

statorens magnetfelt, hvorved der induceres en spænding, der udtages via børsterne.

Ledes der en strøm via børsterne igennem ankerlederne, vil magnetfeltet ifølge H. C. Ørsteds

teorier om elektromagnetisme dreje venstre om strømmens retning. Dette bevirker, at ankeret vil

blive udsat for en kraft, der resultere i en rotation af samme retning, som det inducerede

magnetfelt.

3 Strømvender 4 Glidekontakt med lav friktion

Figur 4 - DC Maskinens princip (Petersen, 2006)



18

Da AC-generatoren skal drives med faste omdrejninger, for at opretholde skibets ønskede

frekvens, samtidig med at effekten skal flyttes fra hovedmotorens aksel til AC-generatoren, ville en

plausible løsning til styring af omdrejninger være en form for Ward-Leonard styring. Se Figur 5

Figur 5 – Ward-Leonard styring (Petersen, 2006)

I ovenstående princip driver en vekselstrømsmotor en DC maskine i generator drift med en

variable magnetiseringsstrøm. DC-generatoren levere i dette tilfælde spændingen til DC-motorens

anker. DC-motorens ankerspænding kan derved reguleres fra nul til den maksimale værdi ved at

regulere DC-generatorens felt. Ved at regulere ankerspændingen for DC-motoren er det muligt at

ændre dens omdrejninger uden at ændre på drejningsmomentet, da magnetiseringsstrømmen er

konstant. Se Figur 5 og Figur 6

Figur 6 – Regulering af moment og omløbshastighed (Petersen, 2006)

Dette vil bevirke at, når DC-generatoren reguleres via feltregulering, vil den optage et større

moment, hvis den drives af konstante omdrejninger. (Petersen, 2006)

For at give et bedre ”billede” af hvordan akselgeneratoren skal kobles på hovedmotorens aksel,

udarbejdes der en skitse, Se Figur 7, der indeholder Ward-Leonard styringen.



19

Figur 7 – Akselgenerator (Haug, 2017)

Da DC-generatoren skal drives af hovedmotorens aksel, der køre med variable omdrejninger

grundet CPP (Controllable Pitch Propeller), ønskes det at finde en DC maskine, der kan overføre

skibets effektoptag fra skrueakslen til AC-generatoren indenfor hovedmotorens gennerelle

omdrejninger efter en gearing.

Som tidligere undersøgt i rapporten ligger skibets effektoptag hovedsageligt på 852 kW i løbet af

en sørejse. Det undersøges derfor hvilken DC maskine, der kan overføre en tilsvarende effekt.

Ifølge ABB kan en DMI 180-400 model 400Z levere 1392 kW på DC maskinens drivaksel. Se Figur 8

samt (Bilag 4)



20

Figur 8 (ABB, 2011)

Denne DC maskine er ifølge databladet fra ABB selvmagnetiserende og ændres til en fremmed

magnetiseret DC maskine for at give en bedre regulering ved Ward-Leonard styringen.

Det kan aflæses fra databladet, at DC maskinen kan levere 1392 kW ved 685 omd/min.

Hovedmotoren kører ved sine maksimale omdrejninger 120 omd/min. Der kan derved laves en

gearing på 5,7. Se Ligning 6

𝑜𝑚𝑑1

𝑜𝑚𝑑2= 𝑘𝑔 →

685

120= 5,7

Ligning 6 – Omdrejninger DC

Med denne gearing vil DC maskinen kunne optage 723 kW ved 56 omd. på hovedmotorens aksel.

Se Ligning 7

𝑜𝑚𝑑1

𝑘𝑔= 𝑜𝑚𝑑2 →

320

5,7= 56

Ligning 7 – Gearings konstant

Ud fra databladet Figur 8 kan det aflæses, at DC maskinens maksimale nominelle omdrejninger 𝑛1

ligger på 685 omdrejninger, og at det laveste er 320. Der undersøges nu videre i databladet, om

der er nogen negativ konsekvens for DC maskinen ved at køre med lavere omdrejninger.



21

Figur 9 – Effekt og omløbshastighed (ABB, 2011)

Som det kan aflæses på Figur 9, hvor 𝑌 er den procentmæssige effekt af mærkeeffekten fra

databladet, og 𝑋 er den procentmæssige omløbshastighed af databladets nominelle omdrejninger,

må det kunne antages at den eneste negative effekt, der er ved at køre DC maskinen i lavere

omdrejninger end 320, må være, at den ikke levere så meget effekt til kraftoverførsel.

Delkonklusion

Ud fra de behandlede teorier og data må det konkluderes, at hvis der anvendes to DC maskiner,

hvor den ene fungere som generator og den anden som motor, kan der overføres kraft fra

skrueakslen til vekselspændingsgeneratoren placeret et vilkårligt sted på skibet. Ved at ændre på

magnetiseringen skal der evt. tages højde for en ændret garanti.



22

Klassifikation

Søfartsstyrelsen udgiver meddelelser om forskrifter, der omhandler skibes bygning og udstyr. Ved

et privat initiativ er der dannet skibsklassifikationsselskaber, der yder assurandører og udgiver

vejledninger til de forskrifter, der skal overholdes (Bodi, 1997).

For at undersøge konsekvenserne ved klassifikation af generatorsæt er der taget udgangspunkt i

vejledning fra Det Norske Veritas (DNV GL, 2017).

“2.1.3 Each generator required according to [2.1.1] shall normally be driven by a separate prime

mover. i.e.

each generator shall be driven by one engine, and one engine shall only drive one generator. The

generators shall be redundant, and not depend on any common components without redundancy

(e.g. not permanently connected to a common gearbox).”

Regel 2.1.3 foreskriver at: Enhver generator skal normalt drives af en separat motor. Generatorer

skal være redundante.

“2.1.4 A generator or generator system, having the offshore unit's main propulsion machinery as

its prime mover, may be accepted as a main source of electrical power, provided that it can be

used in all weather conditions and operating modes for the offshore unit, including standstill of

propeller. The main propulsion machinery shall comply with [2.2] with respect to starting capability

in a blackout situation.”

Regel 2.1.4 foreskriver at: En generator drevet af enhedens fremdrivningsmaskineri, hvor denne er

den primære strømkilde, kan accepteres, hvis den kan anvendes i alle vejr situationer, manøvre

operationer for enheden og inklusiv stillestående propel. Fremdrivningsmaskineriet skal overholde

forskrift 2.2 omhandlende start efter blackout.

“2.1.6 Shaft generator installations which do not comply with the requirement given in [2.1.4] may

be fitted as additional source(s) of power provided that:



23

— on loss of the shaft generator(s) or upon frequency variations exceeding ±10%, a standby

generating set is automatically started and connected to the main switchboard. Synchronisation

shall be possible within frequency variations of ±10%

— the capacity of the standby set is sufficient for the loads necessary for propulsion and safety of

the offshore unit.”

Regel 2.1.6 foreskriver at: Akselgeneratorer installationer, der ikke overholder kravene i regel

2.1.4, kan installeres som en ekstra strømkilde forudsat at ved generator svigt eller en frekvens

ændring på 10%, skal et generatorsæt automatisk starte op og overtage lasten, samt skal

synkronisering af generatorsættet kunne ske ved en frekvens variation på 10%. Generatorsættet

skal kunne levere den last, der er nødvendig for fremdrift og sikkerhed for enheden.

”2.2.3 Load shedding and automatic restoration of power

Where electrical power is necessary for station keeping, propulsion or steering of the offshore unit, the

system shall be so arranged that the electrical supply to equipment necessary for station keeping,

propulsion and steering, and to ensure safety of the offshore unit, will be maintained or immediately

restored in case of loss of any one of the generators in service. This means:

— All generators shall be equipped with automatic load shedding or other automatic means to prevent

sustained overload of any generator, see [7.1.1].

— Upon loss of power, provision shall be made for automatic starting and connecting to the main

switchboard of standby generator(s) of sufficient capacity, and automatic restarting of the essential

auxiliaries, in sequential operation if required. Starting and connection to the main switchboard of the

standby generator shall be preferably within 30 seconds, but in any case not more than 45 seconds, after

loss of power. Either restart of the previous running auxiliary, or start of a standby auxiliary system is

accepted.

— Where prime movers with longer starting time are used, this starting and connection time may be

exceeded upon approval from the society.

— Where several generator sets in parallel operation are required to cover the offshore unit's power supply,

the failure of one of the generator sets shall cause the immediate trip of non-important equipment and,

where necessary, the important equipment, where this is the only way to ensure that the remaining units

can supply the essential equipment. Load reduction may be one solution to achieve this.”



24

Regel 2.2.3 omhandler tilsigtet sikkerhedsudkobling og automatisk genopretning af generatorsæt

på enheden. På enheder, hvor et aktiv el net er påkrævet for at opretholde sikkerhed, fremføring

og styring, skal el nettet vedholdes eller genoprettes hurtigst muligt efter en sikkerhedsudkobling

af et generatorsæt. Herved skal alle generatorsæt være udstyret med automatisk

lastafgivelse/sikkerhedsudkobling eller andre automatiske midler til at forhindre en længere

overbelastning af generatoren.

Ved tab af et generatorsæt på el nettet skal et generatorsæt med tilstrækkelig kapacitet

automatisk startes op og kobles ind på el nettet. Opstart og indkobling på el nettet skal helst ske

inden for 30 sekunder, men under alle omstændigheder må tiden ikke overstige 45 sekunder efter

sikkerhedsudkobling. Der er mulighed for at enten genstarte det tidligere kørende generatorsæt

eller det sæt, der har stået i standby. Hvor drivkraften til generatoren har en længere opstartstid

end 45 sekunder, er det muligt at forlænge tiden efter godkendelse.

Hvor, der anvendes flere generatorsæt til at opretholde belastningen på enhedens el net, kan

udkobling af unødvendige komponenter anvendes til at nedsætte belastningen på nettet ved

sikkerhedsudkobling af et generator set.

”6.1.5 Generator circuits

a) Each generator shall be connected by a separate circuit to the corresponding switchboard.

b) When a generator is used for direct supply to single consumers, or can be connected to more

than one busbar section, more than one generator breaker is acceptable. In such cases, additional

requirements to protection of the circuits between the generator terminals and the generator

circuit breakers are given in [7.3.1] c) interpretation 3.”

Regel 6.1.5 omhandler generator kredsløb og beskriver, at hver generator skal forbindes med sit

eget kredsløb til hovedtavlen. Samt beskrives, at de tilfælde, hvor en generator enden forsyner en

enlige forbruger eller kan tilsluttes til mere end en tavle, er mere end én generatorbryder

acceptabel. Ved sådanne tilfælde stilles der andre krav til beskyttelse af kredsløbene imellem

generatorens terminaler og brydere omtalt i regel 7.3.1 afsnit C.

”7.1.1 Overload protection



25

a) Load shedding or other equivalent automatic arrangements shall be provided to protect the

generators, required by this standard, against sustained active/reactive overload.”

Regel 7.1.1 omhandler overbelastnings beskyttelse og foreskriver, at sikkerhedsudkobling eller

andre lignende arrangementer skal tilvejebringes for at beskytte generatorerne krævet af denne

standard imod vedvarende belastning.

“7.2.1 General

a) Each separate circuit shall be protected against short circuit with the protection in the feeding end.

For generators smaller than 1500 kVA, the protection may be at the switchboard side of the cables.

b) Each circuit shall be protected against overcurrent.

c) All consumers shall be separately protected except as noted below.

d) Loss of control voltage to protective functions shall either trip the corresponding equipment or give

an alarm on a manned control position, unless other specific requirements apply.

e) No fuse, switch or breaker shall be inserted in earthing connections or conductors. Earthed neutrals

may only be disconnected provided the complete circuit is disconnected at the same time by means

of multipole switch or breaker.

f) The circuit breaker control shall be such that pumping (i.e. automatically repeated breaking and

making) cannot occur.

g) Circuits for heating cables, tapes, pads, etc. should be supplied through a circuit breaker with earth

fault protection (residual-current device (RCD)). See Sec.10 [3.10].”

Afsnit 7.2 omhandler kredsløbsbeskyttelse.

Regel 7.2.1 afsnit a omhandler placering af beskyttelses udstyr for kortslutning i generator

kredsløbet. Generelt skal ethvert enkelt kredsløb være beskyttet i fødeenden. Dog kan

generatorer under 1500 kVA have deres beskyttelsesudstyr siddende i tavleenden.

“7.3.1 Generator protection

a) Generators shall be fitted with short circuit and overcurrent protection as well as undervoltage

release.



26

b) The overcurrent protection shall normally be set so that the generator breaker trips at 110% to

125% of nominal current, with a time delay of 20 s to 120 s. Other settings may be accepted after

confirmation of discrimination.

c) The short circuit trip shall be set at a lower value than the generator’s steady state short circuit

current and with a time delay of maximum 1 s.

d) The undervoltage release shall have a time delay longer than the respective short circuit

setting.”

Regel 7.1.3 omhandler general generator beskyttelse. Ifølge afsnit a skal en generator være

udstyret med kortslutnings- samt overstrømsbeskyttelse sammen med underspændingsfrigivelse.

Afsnit b omhandler indstilling af overstrømsbeskyttelse, hvor bryde indstillingen skal være på

110% til 125% af den nominelle strøm med en tidsforsinkelse på 20 til 120 sekunder. Det bliver

også omtalt, at andre indstillinger kan accepteres efter kontrol af diskrimination.

Afsnit c omhandler indstilling af kortslutningsbrydere, hvor indstillingsværdien skal være lavere

end tomgangs kortslutnings niveauet med en tidsforsinkelse på maksimalt 1 sekund.

Afsnit d beskriver, at underspændingsfrigivelse skal have en tidsforsinkelse, der er længere end

den respektive kortslutningsindstilling.

“7.3.2 Generators having a capacity of 1500 kVA or above, and all high voltage generators, shall

be equipped with suitable protection, which in the case of short circuit in the generator or in the

supply cable between the generator and its circuit breaker will de-excite the generator and open

the circuit breaker. Emergency generators are exempted.

(See IEC60092-202/8.2.2)”

Regel 7.3.2 beskriver at generatorsæt med en kapacitet på 1500 kVA eller derover skal installeres

med sikkerhedsudstyr, der udkobler generatoren fra nettet, samt afmagnetisere generatoren ved

en kortslutning.



27

“7.3.3 Each generator arranged for parallel operation shall be provided with reverse-power

protection with settings in accordance with engine manufacturer's recommendation. If no

manufacturer's recommendation is provided, setting values shall be:

— time delay between 3 s and 10 s

— tripping the generator circuit breaker at:

— maximum 15% of the rated power for generators driven by piston engines

— maximum 6% of the rated power for generators driven by turbines.

The release power shall not depart from the set point by more than 50% at voltage variations

down to 60% of the rated voltage, and on AC installations at any power factor variation.

Reverse power protection may be omitted when power supplied from the main switchboard to the

generator is impossible.”

Regel 7.3.3 omhandler generatorsæt, der køre parallelt. Disse anlæg skal beskyttes mod

tilbagegående effekt efter producentens forskrifter. Hvis der ikke er opgivet nogle forskrifter fra

producenten, skal følgende indstillinger følges:

Der skal være en tidsforsinkelse på 3 til 10 sekunder.

Bryderen skal bryde ved:

Maksimalt 15% af den nominelle effekt for generatorer drevet af stempel motorer.

Maksimalt 6% af den nominelle effekt for generatorer drevet af turbiner.

Udløser strømmen må ikke afvige mere end 50%, og det må den ikke gøre ved

spændingsvariationer ned til 60% af den nominelle spænding og ved en AC installation ved hver

effekt faktor variation.

Beskyttelse mod tilbagegående effekt kan udelades, hvis det ikke er muligt at levere strøm fra

hovedtavlen til generatoren.

“7.3.4

a) Generator circuit breakers shall be tripped at undervoltage. This undervoltage protection shall

trip the breaker when the generator voltage drops within the range 70% to 35% of its rated

voltage.



28

b) The undervoltage protection shall have a time delay allowing for correct operation of the short

circuit protection (i.e. longer time delay than the short circuit protection.)

c) The undervoltage protection shall allow the breaker to be closed when the voltage and

frequency are 85% to 110% of the nominal value.”

Regel 7.3.4 afsnit a beskriver: Generatorens bryder skal udløses ved underspænding. Denne

udløsning skal forekomme, når spændingen falder til en værdi af 70% til 35% af den nominelle

spænding.

Afsnit b beskriver: Underspændings beskyttelsen skal have en tidsforsinkelse, der tillader korrekt

operation af kortslutningsbeskyttelsen, dvs. en længere tidsforsinkelse end

kortslutningsbeskyttelsen.

Afsnit c beskriver: Underspændings beskyttelsen skal tillade bryderen at været lukket, når frekvens

og spænding ligger på 85% til 110% af den nominelle værdi.

“7.5.1 Motor protection

a) The general requirements for circuit protection in [7.2] apply.

b) Overcurrent protection for motors may be disabled during a starting period.

c) Overcurrent relays shall normally be interlocked, so that they must be manually reset after a

release.

d) Short circuit and overload protection shall be provided in each insulated phase (pole) with the

following exemptions:

— for DC motors, overcurrent relay in one pole can be used, but this cannot then substitute

overcurrent release at the switchboard

— for AC motors supplied by three-phase electric power with insulated neutral, overload protection

in any two of the three phases is sufficient

— overcurrent release may be omitted for essential or important motors, if desired, when the

motors are provided with overload alarm (for steering gear motors, see DNVGL-OS-D101)

— overcurrent release in the controlgear may be omitted when the circuit is provided with a

switchboard circuit breaker with overcurrent protection

— overcurrent protection may be omitted for motors fitted with temperature detectors and being



29

disconnected upon over temperature, provided the feeding cable is sufficiently protected.

e) If fuses are used for short-circuit protection, a phase-failure supervision is required to prevent

the system be started if one phase fails.”

Regel 7.5.1 omhandler motor beskyttelse, og afsnit a beskriver, at kravene omhandlende

kredsløbsbeskyttelse fra regel [7.2] gør sig gældende på dette område.

Afsnit b omtaler, at overstrømsbeskyttelse kan være slået fra i løbet af opstartsperioden.

Afsnit c beskriver, at overstrømsrelæer normalt skal kunne indlåses, så de manuelt skal nulstilles

efter en brydning.

Afsnit d beskriver, at kortslutnings- og overbelastningsbeskyttelse skal være monteret på hver

isoleret leder (pol), hvor der er følgende undtagelser:

- For DC maskiner kan et overstrømsrelæ anvendes i en enkelt fase. Dog erstatter dette ikke

overstrømsudløseren ved tavlen.

- For AC motorer drevet af en tre faset spænding med en isoleret nulleder er

overbelastningsbeskyttelse i to faser tilstrækkeligt.

- Overstrømsbrydere kan udelades for essentielle eller vigtige motorer, når motoren er udstyret med

overbelastnings alarm.

- Overstrømsrelæet i koblingsudstyret kan udelades, når kredsløbet er udstyret med overstrømsrelæ

i tavlebryderen.

- Overstrømsrelæ kan udelades for motorer, der er udstyret med temperatur følere og udkobles ved

for høj temperatur, forudsat at fødekablet er tilstrækkeligt beskyttet.

“8.2 Control of main generator sets and main switchboards

8.2.1 General

a) Where a switchboard is arranged for operation from an automation system, the switchboard

shall in addition be arranged for local operation at the front of the switchboard or at a dedicated

control position within the space where it is installed. This local operation shall be independent of

remote parts of the automation system. For systems not used for propulsion and steering e.g.

process plant, an alternative arrangement may be accepted.

b) The following alarms shall be arranged at a manned control station:



30

— power failure to the control system

— high and low frequency on the main busbars

— high and low voltage on the main busbars.”

Regel 8.2.1 omhandler general styring af generatorsæt og hovedtavle

Afsnit a beskriver, at tavler, der er lavet til styring fra automationssystem, samtidig skal være lavet

til manuel styring på fronten af tavlen, hvor den er installeret. Denne manuelle styring skal være

uafhængig fra styringsdele af automationssystemet.

Afsnit b foreskriver hvilke alarmer, der skal være ved en bemandet kontrol station.

- Strømsvigt til kontrolsystemet

- Høj og lav frekvens på hovedskinner

- Høj og spænding på hovedskinner

“8.2.2 Manual operation

All generator prime movers and generator circuit breakers shall have means for manual

operation.”

Regel 8.2.2 Foreskriver, at alle driv enheder til generatorer samt generatorbrydere skal kunne

opereres manuelt.

“8.2.3 Automatic operation

Automatic control of start, stop and load sharing between generators shall be adequate to ensure

proper availability and functionality.

Interpretation:

Where start, stop and/or load sharing between generators are controlled by an automation system

the following apply:

a) The following alarms should be arranged at a manned control station:

1) starting failure of prime mover

2) difference in loads (kVA or alternatively both kW and kVAr) taken by the generators, with the

necessary time delay, when in symmetrical load sharing mode.



31

b) Automatic starting attempts which fail should be limited to restrict consumption of starting

energy.

c) The generator circuit breaker should be provided with automatic wind up of the closing spring of

the breaker.

d) Simultaneous connection of generators on to the same bus should not be possible.

e) Automatic connection of a generator during blackout should only be possible when auxiliary

contacts on all generator circuit breakers show directly that all generators are disconnected from

the main switchboard and the bus is dead. A single synchronising device should not be relied upon

for blackout detection.

f) When a generator unit is standby, this should be indicated on the control panel.

g) No more than one attempt of automatic connection per standby generator is permitted to a de-

energised switchboard.

h) Systems with automatic start of the standby unit at heavy load on running units should be

arranged with adequate delay to prevent false start attempts, e.g. caused by short load peaks.

i) If the generator breaker has a test position, this should be recognised by the control system as

not available.

j) Automatic connection of generator should not take effect before the voltage of the generator is

stable and at normal level.

k) It should be possible to select a minimum number of running generator sets or to deselect

functions for automatic stop of generator sets at low load.

---e-n-d---o-f---i-n-t-e-r-p-r-e-t-a-t-i-o-n---“

Regel 8.2.3 Omhandler automatisk operation af generatorsæt og tavler og foreskriver, at

automatisk styring af start, stop og lastdeling mellem generatorer skal være passende til at sikre

en god tilgængelighed og funktionalitet.

Dvs. at start, stop og lastfordeling mellem generatorer styres fra automationssystem, er følgende

gældende.

- De følgende alarmer skal arrangeres på en bemandet kontrolstation.

o Start fejl af drivenhed for generatoren

o Forskel i last leveret af generatorer vist i kVA med korrekt tidsforsinkelse, når de er i

symmetrisk lastfordeling.



32

- Automatiske opstartsforsøg som fejler, skal begrænses for at mindske forbruget af start energi.

- Generatorbryderen skal være udstyret med automatisk genoprulning af bryderens lukke fjeder.

- Samtidig indkobling af generatorer på samme hovedskinne bør ikke være muligt.

- Automatisk indkobling af en generator under sort skib bør kun ske, når hjælpekontakten på alle

generator brydere viser, at alle generatorer er koblet fra hovedtavlen, og at hovedskinnen er

spændingsløs. Et enkeltstående synkroniserings værktøj bør ikke bruges som bekræftelse af sort

skib.

- Når et generatorsæt er standby funktion, skal dette være angivet på kontrolpanelet.

- Der må ikke udføres mere end et forsøg på automatisk indkobling pr. Standby generatorsæt til en

spændingsløs hovedtavle.

- Systemer med automatisk opstart af standby generatorer ved kraftig lastforøgelse på den aktive

generator bør ske med en tidsforsinkelse, for at hindre unødvendige opstart f. Eks. Grundet korte

topbelastninger på nettet.

- Hvis generator bryderen er udstyret med en testposition, skal dette kunne genkendes af

styresystemet som ikke til rådighed.

- Automatisk indkobling af generatorer bør ikke ske, før generator spændingen er stabil og på

nominelt niveau.

- Det bør være muligt at vælge et minimum antal af aktive generatorsæt eller fravælge automatisk

udkobling af generatorsæt ved lav last.

“8.2.4 Generator circuit breaker control

a) Any casualty within one generator compartment of the main switchboard should not render

more than this generator's circuit breaker, nor its instrumentation and signals, inoperative.

b) Requirements for manual operation of generator breakers are given in [8.2.3].

c) A shut down or stop signal to the prime mover shall cause disconnection signal to the generator

circuit breaker.

— Exception:

For production systems, power plants not used for propulsion and steering e.g. process plant,

alternative arrangement may be accepted.

(See IEC 61892-2, Sec.7.5.2)”

Regel 8.2.4 omhandler styring af generatorbrydere.



33

- Ethvert havari inden for generator afdelingen af hovedtavlen bør ikke effektuere andre end dennes

generatorbryder eller dens instrumentering og signaler.

- Krav til manuel drift af generatorbrydere er angivet i [8.2.3]

- Et afbrydelses- eller stopsignal til driv enheden skal forsage at generatoren brydes fra nettet.

“8.2.5 Generator instrumentation

a) At any control position for manual operation of a generator breaker, including operator stations,

the following information and control signals shall be easily and simultaneously observed by the

operator:

— control and indication of breaker open and breaker close

— generator power (kW)

— generator current. Three separate simultaneous readings or alternatively one reading with a

changeover switch for connection to all phases. If changeover switch is used, the current reading

shall be supplied by separate current transformers, not used for protection. At an operating station

one reading is sufficient.

— generator voltage

— generator frequency

— busbar voltage

— busbar frequency

— adjustment device for speed of generator prime mover. (Not required at operator stations if

load sharing is controlled by the automation system.)

— a temperature indicator for directly reading the temperature of the stator windings of

generators shall be located in the control room if the offshore unit has electric propulsion.

b) It shall be possible to synchronise each generator intended for parallel operation with two

different devices. Alternatively one independent synchronising device for each generator will be

accepted. Each generator shall be able to be synchronised to its busbar by a synchronising device

independent of any other sections of the switchboard.

(See IEC 61892-3, Sec.7.6.8)

c) For generators or other sources of power working in parallel on a DC busbar, synchronization

may not be required. However, instrumentation and adjustment devices shall be independently



34

installed for each source of power so that the same level of independency and local control is

achieved as for AC generators.”

Regel 8.2.5 omhandler generatorinstrumentering og beskriver at:

- Ved enhver kontrolpost til manuel drift af generatorbrydere skal følgende informations- og

styresignaler være let tolkeligt, og samtidigt kunne observeres af operatøren.

o Kontrol og angivelse af åben eller sluttet bryder

o Generator effekt kW

o Generatorstrøm. Det kan være tre separate samtidige aflæsninger eller alternativt en

læsning med en omskifter til alle tre faser. Ved brug af omskifter skal den aktuelle

aflæsning ske fra separate strømtransformere, der ikke anvendes til beskyttelse. Ved en

operatørstation er én aflæsning tilstrækkelig.

o Generatorspænding

o Generatorfrekvens

o Hovedskinne spænding

o Hovedskinne frekvens

o Hastighedsregulering for generatorens drivenhed. Dette er ikke nødvendigt, hvis

lastfordelingen styres automatisk.

o En temperatur indikator for generatorens statorviklinger skal kunne aflæses fra

kontrolrummet, hvis enheden har elektrisk fremdrift.

- Det skal være muligt at synkronisere hver generator beregnet til parallel drift med to forskellige

anordninger. Alternativt accepteres det, at der er en uafhængig synkroniserings anordning for hver

generator. Hver generator skal kunne synkroniseres til sin samleskinne ved hjælp af en

synkroniserings anordning uafhængigt af andre dele af hovedtavlen.

- For generatorer eller andre strømkilder, der arbejder parallelt på en DC skinne, er det evt. Ikke

nødvendigt med synkronisering. Instrumentering og hastigheds regulatorer skal dog installeres

uafhængigt af hver strømkilde således at samme niveau af uafhængighed og lokal kontrol opnås

som for AC-generatorer.

Kilde (DNV GL, 2017)



35

Delkonklusion

Ud fra klassifikations forskrifterne kan det konkluderes, at styringen til ind- og udkobling af

akselgeneratoren skal laves efter, at den kan vedholde el nettet ombord på skibet. Dette

indebærer blandt andet, at generatoren skal kunne holde frekvensen ±10%. Samtidig skal

styringen laves til at kunne sikkerhedsudkoble akselgeneratoren og genoprette el nettet inden for

45 sekunder. Ud fra klassifikations forskrifterne skal akselgeneratoren ikke afmagnetiseres, da den

ikke er over 1500 kVA. Dette ønskes dog gjort alligevel, for at sikre skibets hovedmotor mod

unødvendig belastning.

Der skal til kraftoverførsel kun anvendes beskyttelse på en enkelt fase, da der anvendes DC. Dette

gør installationen enklere at indstille.

Da det skal være muligt at fjernstyre generatorerne, skal disse også kunne styres manuelt fra

skibets hovedtavle.

Der skal være to forskellige anordninger til at synkronisere generatorerne. Heraf kan der

installeres den automatiske synkroniseringsenhed og den manuelle.



36

Styring og PMS

I dette afsnit undersøges det hvordan og hvilke former, der er for automatisk synkronisering og

lastfordeling af nettet ved parallel kørende generatorsæt.

Der skal samtidig laves et forslag til styring af ind- og udkøring af akselgeneratoren på skibets

aktive net for at overtage eller hjælpe til med lasten på nettet.

DC maskinen virker optimalt inden for et bestemt omdrejningstal. Der skal derfor laves en styring,

der kan ind- og udkoble DC maskinen afhængigt af hovedmaskinens omdrejningstal.

Det ønskes at få indkørt akselgeneratoren ind på nettet hurtigst muligt for at opnå den bedste

besparelse.

Det er observeret, at Magnolia Seaways altid har en ekstra generator indkørt på nettet under

havneanløb. Dette gøres for at opnå redundans og skabe en god sikkerhed for skibet, lasten og

dets besætning

Automatisk synkronisering.

Der skal være opfyldt forskellige kriterier ved parallelkobling af to forskellige

vekselstrømssystemer for at undgå strømstød. Kriterierne er som følger:

1. Samme spænding

2. Samme frekvens

3. Faseoverensstemmelse

Afviges der fra de tre idealkriterier kan det føre til, at der skabes en udligningsstrøm imellem de to

systemer.

Når kriterierne er opfyldt, skal synkroniseringsværktøjet sende et signal til generatorbryderen om

at koble ind på nettet. Der bliver generelt skelnet mellem to forskellige former for synkronisering,

statisk- og dynamisk synkronisering.

Statisk synkronisering

Ved statisk synkronisering indkøres generatorens omdrejninger optil, at frekvensen er lig med

frekvensen på nettet 0,2-1,0 Hz. Efterfølgende indkobles generatorbryderen. Når der anvendes

statisk synkronisering, er der ingen sikkerhed for, at generatoren vil overtage last i

indkoblingsøjeblikket. Hovedsageligt anvendes statisk synkronisering ved generatorsæt, der har

elektronisk hastighedsregulering, da denne ofte har en høj frekvensstabilitet.



37

Dynamisk synkronisering.

Ved brug af dynamisk synkronisering ønskes det, at generatoren indkobles oversynkront, for at

generatoren overtager last i indkoblingsøjeblikket. Dette gøres ved at regulere generatoren, så

den ligger inden for idealkriterierne men med en frekvens, der ligger over nettets. Ved denne form

for synkronisering skal der tages højde for generatorbryderens indkoblingstid, der hovedsageligt

er fra 50 – 300 ms. Koblingssignalet skal til generatorbryderen derved sendes indkoblingstiden

inden fasesammenfaldet for generatoren og nettet.

Lastfordeling af nettet.

Når der anvendes automatisk synkronisering af generatorer på et net, foretages der oftest

automatisk lastfordeling bestående af ensartet lastfordeling og asymmetrisk lastfordeling.

Ensartet lastfordeling

Ved brug af den ensartede lastfordeling deler de aktive generatorer lasten fra nettet ligeligt

imellem sig.

Asymmetrisk lastfordeling

Ved brug af asymmetrisk lastfordeling levere én eller flere generatorer 80% af deres mærkeeffekt

til nettet. Hvorefter én eller flere generatorer levere den resterende varierende effekt til nettet.

Ved asymmetrisk lastfordeling bør der skiftes jævnligt imellem varierende og fast kørende

generatorsæt. (Bodi, 1997)

Indkøring af akselgenerator.

Som tidligere beskrevet i rapporten (DC kraftoverførsel), kan akselgeneratoren indkøres, når

hovedmotoren ligger på 56 omdrejninger eller derover. Ifølge skibets propellerkurve (Bilag 5) køre

hovedmotoren på de ønskede omdrejninger, når maskintelegrafen er indstillet på omkring 4, og

styringen er indstillet i seamode (sørejse). Som det kan aflæses på Diagram 3 s. 50, operere

hovedmotoren ikke under 60 omdrejninger, når skibet er under sørejse. Styringen laves derefter

ved, at akselgeneratoren giver klar til signal til indkøring, når styringen skiftes fra manøvre til

sørejse.

For at undgå kraftige belastninger på aksler, kobling og gear ønskes det at køre hovedmotoren ned

i omdrejninger inden indkobling af akselgeneratoren.



38

Efter indkobling af akselgeneratoren ønskes det, at denne overtager lasten fra nettet. Dette

ønskes gjort ved en statisk synkronisering. Dette gøres, for at vekselstrømsgeneratoren overtager

lasten samtidig med, at kraftoverførslen magnetiseres til at opretholde nettets frekvens.

Funktionsbeskrivelse

1) Hovedmotoren har opnået >60 omdrejninger pr. minut

2) Der skiftes styring fra manøvre til sørejse

a. Der gives signal om, at kraftoverførsel kan gøres klar til indkobling

3) Indkobling af kraftoverførsel

a. Hovedmotoren indkøres på 60 omdrejninger pr. Minut

b. Klar signal gives for indkobling af kraftoverførsel

i. Kraftoverførsel indkobles

4) Indkøring af akselgenerator

a. Kraftoverførsel magnetiseres til at levere ønskede omdrejninger pr. Minut.

b. Vekselstrømsgenerator synkroniseres med nettet.

c. Akselgenerator overtager lasten for nettet.

5) Unødvendige generatorsæt udkobles fra nettet.



39

Udkøring af akselgenerator

Som beskrevet virker akselgeneratoren ikke optimalt, når hovedmotoren køre under 56

omdrejninger. Der skal derfor laves en styring, der indkøre et standby generatorsæt til at overtage

lasten, når hovedmotoren går under 60 omdrejninger. Det ønskes, at standby generatorsættet

overtager lasten hurtigst muligt for at undgå en evt. Strømafbrydelse på skibet på bagrund af, at

akselgeneratoren ikke kan levere den ønskede last. Styringen skal derfor indstilles til, at standby

generatoren synkroniseres med nettet via dynamisk synkronisering.

Funktionsbeskrivelser

- Hovedmotoren får et styresignal til at gå under 60 omdrejninger

o Styresystemet udsender signal til et standby generatorsæt om opstart

- Standby generatorsæt startet

o Generatorsæt overtager lasten fra nettet

o Der gives signal til at udkoble akselgenerator fra nettet.

o Kraftoverførsel afmagnetiseres.

o Kraftoverførsel udkobles.



40

Lastfordeling

Det ønskes, at akselgeneratoren kan dele lasten fra nettet med et andet generatorsæt.

Da Magnolia Seaways nuværende generatorsæt er dieseldrevne, og det er lært, at dieselmotorer

har den bedste virkningsgrad, når de yder 80% af deres nominelle ydeevne, ønskes det, at

lastfordelingen foregår som en asymmetrisk lastfordeling. Herved er der mulighed for at aflaste

hovedmotoren samt holde den bedste virkningsgrad på generatorsættet. Der vil også være

mulighed for at lade akselgeneratoren tage størstedelen af lasten fra nettet og lade

generatorsættet opretholde det resterende behov fra nettet.

Samt kan der laves en regulering, der arbejder efter at opnå den bedste virkningsgrad for

systemet.

Funktionsbeskrivelse

- Der er to aktive generatorer indkoblet på nettet.

o Diesel generatorsæt opkøres til 80% last med en effektfaktor på 0,8

o Akselgenerator tager resterende last for nettet og supplere reaktiv effekt til nettets

effektfaktor er opnået.



41

Delkonklusion

Det er blevet undersøgt hvilke former for synkronisering af generatorer, der er til rådighed, samt

hvilke det ønskes at anvende. Det er statisk- og dynamiks synkronisering. Der er fundet ud af, at

begge metoder skal anvendes, da de kun tilsammen kan opfylde de kriterier, der er i de to

forskellige situationer.

Der er blevet udarbejdet et forslag til indkøring af akselgeneratoren.

Dette forslag tager højde for, at skibet er under sørejse og ikke er i gang med havne manøvrering.

Samt tages der højde for, at akselgeneratoren kan levere den fornødne last til nettet og indkobles

uden at spidsbelaste hovedmotoren, skrueaksel og kobling.

Forslaget for udkøring af akselgeneratoren tager højde for, at skibet skal have mulighed for at

operere hurtigt og sikkert. Dette opnås ved, at et generatorsæt overtager lasten hurtigst muligt

ved hjælp af den oversynkrone synkronisering.

Det er samtidig blevet undersøgt, hvordan parallelle generatorsæt deler lasten imellem sig. Det er

her fundet ud af, at en asymmetrisk lastfordeling af nettet er det mest optimale, da det giver

muligheden for at justere lasten på de forskellige generatorsæt til den bedste virkningsgrad.

Installation

I dette afsnit ønskes det afklaret, hvordan akselgeneratoren skal installeres ombord på Magnolia

Seaways.

Det ønskes at undersøge hvordan de forskellige komponenter, der har med akselgeneratoren at

gøre, skal indføres igennem maskinrummet til deres endelige destinationer.

Samt ønskes det, at specificere hvilke yderligere komponenter der skal anvendes, for at

akselgeneratoren kan installeres.

Der skal samtidig redegøres for, hvor akselgeneratorens komponenter har deres endelige

destination.



42

Indføring af komponenter

Der er på Magnolia Seaways lavet en luge i maskinrums casingen til at udskifte hovedmotorens

turbolader. Der er i dette område samtidig kraner og taljer, se Figur 10. Dækket under

traverskranen kan afmonteres, Figur 11, hvorefter det er muligt at nedsænke komponenter i

maskinrummet ved hovedmotoren. Kranen kan, som vist på billedet, transportere 5 tons. DC

maskiner til kraftoverførsel vejer ifølge databladet (Bilag 4) 4950 kg. Pr. Stk.

Lugen til turboladeren måler godt 1,8𝑚 ∗ 1,8𝑚. DC maskinen måler ifølge databladet 2,2𝑚 ∗

0,9𝑚 ∗ 1,2𝑚.

Vekselstrømsgeneratoren vejer ifølge databladet (Bilag3) 2910 kg. Og måler 1,65𝑚 ∗ 0,96𝑚 ∗

1,2𝑚.

Figur 10 – Luge til turbolader (Haug, 2017)



43

Efterfølgende skal komponenterne flyttes til

deres endelige destinationer. Det ønskes at

installere komponenterne lettest muligt og

med mindst muligt arbejde. Det undersøges

derfor, om komponenterne kan flyttes

igennem de åbninger, der er i

maskinrummet i forvejen.

Fra hovedmotoren er der tilgang til

workshoppen via en dobbelt dør med en

bredde på 1,7m. Figur 12

Figur 11 – Dæk (Haug, 2017)

Figur 12 – Opmåling (Haug, 2017)



44

Via workshoppen Figur 13 skal komponenterne igennem til generator rum nr. 1.

Figur 13 – Workshop (Haug, 2017)

Fra generator rum nr. 1 skal komponenterne videreføres til generator rum nr. 2. Dette ønskes

gjort via endnu en dobbelt dør, der måler 1,7m. I dette område er det nødvendigt at demontere

trappen og skabet markeret på Figur 14

Figur 14 – Generator rum nr. 1 (Haug, 2017)



45

Fra generator rum nr. 2 skal dele af komponenterne nedsænkes og installeres langs skrueakslen.

Som det kan ses på, Figur 15, kan komponenterne nedsænkes på agter siden af generatorsæt nr.

4. Her vil det dog være påkrævet at åbne dækket, som skal lukkes inden, der kan ske videre

montering.

Figur 15 – Akseltunnel (FSG, 2003)

Her skal den ene DC maskine, markeret med grøn, til kraftoverførsel installeres sammen med

gearet, markeret med orange, se Figur 16.

Figur 16 – Installation af DC maskine (Haug, 2017)



46

Som det kan ses på Figur 16 og Figur 17, er

der et skot i vejen for installeringen. Da

dette er et bærende skot for generatorsæt

nr. 4, skal der laves nye styrke beregninger

for dette stykke før, det justeres til, at

akselgeneratoren kan installeres.

På Figur 17 er bærelejet mærkeret med

orange. Det ønskes at udskifte bærelejet

med gearet. Som det også angår af billedet,

er der en del rørføring, der skal tages højde

for ved installationen.

I generator rum nr. 2 ønskes det at installere

den anden DC maskine sammen med

vekselstrømsgeneratoren. Se Figur 18

Figur 17 – Bæreleje (Haug, 2017)

Figur 18 – DC maskine og Vekselspændingsgenerator (Haug, 2017)



47

Montering af komponenter

Ligesom bærelejerne er monteret på et forhøjet stålfundament, ønskes det også at montere DC

maskinen og gearet på et lignende fundament.

I generatorrum nr. 2 skal den anden DC maskine monteres sammen med

vekselstrømsgeneratoren. Her bør det være muligt at montere et lignende stålfundament.

Ved at montere de to DC maskiner tæt på hinanden skulle kabelføringen imellem de to være

enklere at udføre. Det bør samtidig være nemmere at føre kabler fra vekselstrømsgeneratoren til

skibets hovedtavler, når denne er monteret i generator rum nr. 2.

Delkonklusion

Det kan konkluderes, at de to DC maskiner samt vekselstrømsgeneratoren kan komme ned i

maskinrummet via lugen til at udskifte hovedmotorens turbolader.

Samt må det konkluderes, at diverse komponenter til akselgeneratoren kan føres igennem

maskinrummet til deres endelige destination uden at lave store ændringer i skibets konstruktion.

Ved at montere DC maskinen på et nyt stålfundament er det muligt at hæve DC maskinen over

rørføringen. Derved undgås der komplikationer med, at skulle føre nye rør og ændre på

eksisterende installationer.

For at udskifte bærelejet med et gear kræves det, at gearet er dimensioneret til at ”bære”

skruakslen samt overføre momentet fra skrueakslen videre til DC maskinen.

Ved at installere vekselstrømsgeneratoren i et generator rum kan der evt. anvendes allerede

udførte føringsveje for kablerne til hovedtavlen.

Økonomi

I dette afsnit vil det blive undersøgt, hvordan økonomien hænger sammen i forhold til at

implementere akselgenerator systemet. Det antages, at installationen af akselgeneratoren sker

under skibets 5 års dokning. Der tages derfor ikke forbehold for prisen af denne.



48

Besparelse i forhold til vedligehold på generatorsæt

Da generatorsættene ikke skal være aktive i løbet af sørejserne, skal det undersøges, hvor stor en

mulig besparelse det evt. ville være muligt at indhente.

Som det kan ses på Diagram 2 er skibet under sørejse med ét aktivt generatorsæt i gennemsnitligt

24 timer pr. Rejse. Spidserne indikerer, hvornår der anvendes thruster ved ankomst og afgang. Det

kan samtidig aflæses på diagrammet, at én rejse fra afgang til afgang tager godt 40 timer.

Diagram 2 – Power Consumption (Haug, 2017)

Da alt vedligehold ombord på skibet er baseret på driftstimer, ønskes det at undersøge, hvor stor

en procentmæssig besparelse, der kan opnås i forhold til vedligehold af generatorsættene.

Der tages i beregningerne ikke forbehold for hvilket generator sæt, der er aktivt, samt hvor mange



49

der er aktive.

Det antages, at skibets generatorer normalt er aktive i de 40 timer, der går fra afgang til afgang

alle dage om året. Samt at ud af de 40 timer er der kun ét generatorsæt aktivt i de 24 timer, hvor

akselgeneratoren skal kunne overtage lasten. Dette vil resultere i 16 timer, hvor akselgeneratoren

ikke skal være aktiv.

𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑚æ𝑠𝑠𝑖𝑔 𝑏𝑒𝑠𝑝𝑎𝑟𝑒𝑙𝑠𝑒 =𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑓ø𝑟

𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑒𝑓𝑡𝑒𝑟∗ 100% →

40

16∗ 100% = 250%

Ligning 8 – Procentmæssig besparelse

Hvis det vælges at have akselgeneratoren aktiv under havneanløb, kan det aflæses på Diagram 3,

at akselgeneratoren har mulighed for at være koblet ind på nettet omkring 31 timer pr. Rejse.

Dette vil med samme antagelser og beregninger resultere i, at akselgeneratoren ikke kan være

aktiv i 9 timer ud af de 40, da hovedmotoren ikke er aktiv.



50

Diagram 3 – ME RPM (Haug, 2017)

𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑚æ𝑠𝑠𝑖𝑔 𝑏𝑒𝑠𝑝𝑎𝑟𝑒𝑙𝑠𝑒 =𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑓ø𝑟

𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑒𝑓𝑡𝑒𝑟∗ 100% →

40

9∗ 100% = 444%

Ligning 9 – Procentmæssig besparelse



51

Besparelse i forhold til brændstof økonomi

Ved at implementere en akselgenerator på skibet vil hovedmotorens brændstofs forbrug

sandsynligt stige. Som det kan ses på (bilag 6) s. 12 og s. 31 (IZAR, 2003), ligger hovedmotorens

maksimale effekt på 20.071 kW og ideal lasten er 75% af dette i forhold til det specifikke

brændstofs forbrug. Samt kan det aflæses, at det specifikke brændstofs forbrug ”falder” fra 50% til

de ideale 75%. Som det kan aflæses på nedenstående Diagram 4, hvor normal lasten er markeret

med blåt, og lasten med en akselgenerator indkoblet er markeret med orange. Den lilla kurve viser

75% last i forhold til ydet kW, hvor den gule viser 50%. Som det kan ses på den blå kurve, ligger

hovedmotoren normalt under eller over den lilla kurve, dog for det meste over den gule.

Diagram 4 – ME Last (Haug, 2017)

Ved implementering af akselgeneratoren rammer eller overstiger den orange kurve den gule

kurve. Dette resulterer (ifølge Bilag 6) i, at hovedmotorens virkningsgrad stiger.



52

Grov sorteres der i den opsamlede data, hvor hovedmotorens stilstand fjernes, kan der laves en

polynomisk tendenslinje af 3 grad. Se Diagram 5 og Diagram 6.

Diagram 5 – Generator Last 1 (Haug, 2017)

Diagram 6 – Generator Last 2 (Haug, 2017)



53

Sættes de to tendenslinjer overfor hinanden, kan det aflæses af grafen Diagram 7, hvor den lilla

graf er belastning sammen med en akselgenerator, og den grønne linje er den normale situation.

Den sorte graf er vist som 50% linje. Ved implementering af en akselgenerator vil det tendenslige

gennemsnit af hovedmotorens belastningsgrad ligge over 50%, hvilket resultere i et bedre

specifikt brændstofs forbrug.

Diagram 7 – Tendenslinjer (Haug, 2017)



54

Ud fra de to tendenslinjer kan der laves et estimeret brændstofs forbrug af de to situationer for

hovedmotoren. Se Tabel 1

Tabel 1 – Brændstofs forbrug pr. År (Haug, 2017)

Faste værdier

Variabler Last SFOC

[g/kWh]

P_e [kW] C_h [g/h] C_h

[mT/h]

C_h

[mT/år]

Maks

Effekt

20071 kW SFOC_1 50% 175,30 10035,50 1759223,15 1,76 11648,87

Tid 31 Timer SFOC_2 55% 174,80 11039,05 1929625,94 1,93 12777,21

Rejser 213,6 Rejser SFOC_3 60% 174,50 12042,60 2101433,70 2,10 13914,85

Der er lavet følgende beregninger i tabellen.

𝐶ℎℎ= 𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠 ∗ 𝐿𝑎𝑠𝑡% ∗ 𝑆𝐹𝑂𝐶

Ligning 10 – g/kWh h

𝐶ℎå𝑟= 𝐶ℎℎ

∗ 𝑡𝑖𝑑 ∗ 𝑛𝑟𝑒𝑗𝑠𝑒𝑟

Ligning 11 – g/kWh år

Der beregnes efterfølgende differensen for de to situationer.

𝐶ℎ𝐷𝑖𝑓𝑓= 𝐶ℎå𝑟2

− 𝐶ℎå𝑟1→ 12777,21 − 11648,87 = 1128,34 𝑚𝑇/å𝑟

Ligning 12 – g/kWh Diff

Som markedet er i december 2017, ligger prisen for ét metrisk tons IFO 180 på godt 400 USD

(Bunkerworld, 2017). Omregnet til DKK er prisen godt 2.522 kr. (Euro Invester, 2017). Det

beregnes derved hvor stor en økonomisk forøgelse, der vil forekomme.

𝑃𝑟𝑖𝑠å𝑟𝑀𝐸= 𝐶ℎ𝐷𝑖𝑓𝑓

∗ 𝑝𝑟𝑖𝑠𝑚𝑇 → 1128,34 ∗ 2522 = 2.845.671,25 𝑘𝑟

Ligning 13 – Pris pr. år ME



55

Generatorsættet er af typen MAN B&W Holeby L21/31 1000 RPM.

Som det kan aflæses på nedenstående diagram, ligger skibets effektoptag ifølge tendenslinjen på

godt 852 kW. Dette svare til 48% af de 1760 kW et af skibets generatorsæt kan levere.

For at beregne det specifikke brændstofs forbrug skal der tages forbehold for, at nogle af

pumperne på generatorsættene er tvungentrukne. (Bilag 7) (MAN Diesel & Turbo, 2014)

𝐿𝑂𝑘 = 1,2 ∗ (110

𝑙𝑎𝑠𝑡% + 10) → 1,2 ∗ (

110

48% + 10) = 12,60%

Ligning 14 – Korrektion LO

𝐿𝑇𝑘 = 0,7 ∗ (110

𝑙𝑎𝑠𝑡% + 10) → 0,7 ∗ (

110

48% + 10) = 7,35%

Ligning 15 – Korrektion LT

𝐻𝑇𝑘 = 0,7 ∗ (110

𝑙𝑎𝑠𝑡% + 10) → 0,7 ∗ (

110

48% + 10) = 7,35%

Ligning 16 – Korrektion HT

Derved skal der korrigeres for det specifikke brændstofs forbrug med:

𝑘 = 𝐿𝑂𝑘 + 𝐿𝑇𝑘 + 𝐻𝑇𝑘 → 12,6 + 7,35 + 7,35 = 27,29%

Ligning 17 – Samlet korrektion

Ifølge databladet ligger det specifikke brændstofs forbrug ved 48% ≈ 50% på 192 g/kWh. Efter

korrektion ligger brændstofs forbruget på:

𝑆𝐹𝑂𝐶𝑘 = 𝑆𝐹𝑂𝐶50 + (𝑆𝐹𝑂𝐶50 ∗ 𝑘) → 192 + (192 ∗ 27,29%) = 244,4 𝑔/𝑘𝑊ℎ

Ligning 18 – Korrigeret SFOC

For at holde det op mod hovedmotorens brændstofs forbrug ved kørsel med akselgenerator

beregnes det, hvor meget brændstof der ca. bliver brugt om året.

𝐶ℎℎ= 𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠 ∗ 𝑙𝑎𝑠𝑡% ∗ 𝑆𝐹𝑂𝐶𝑘 → 1760 ∗ 48% ∗ 244,4 = 0,2 𝑚𝑇/ℎ

Ligning 19 – g/kWh h Gen

𝐶ℎå𝑟= 𝐶ℎℎ

∗ 𝑡𝑖𝑑 ∗ 𝑟𝑒𝑗𝑠𝑒𝑟 → 0,2 ∗ 31 ∗ 213 = 1367,14 𝑚𝑇/å𝑟

Ligning 20 – g/kWh år Gen

Da generatorsættene ikke er udstyret med et scrubber system, forbrændes der olie med et lavt

svovlindhold 0,1%S også kaldet ULSFO. Som markedet er, er prisen for ét metrisk ton ULSFO 575



56

USD (Bunkerworld, 2017). Omregnet til DKK bliver det 3625 kr. (Euro Invester, 2017) Det beregnes

derefter, hvor stor en økonomisk besparelse der kan indhentes.

𝑃𝑟𝑖𝑠𝐺𝑒𝑛 = 𝐶ℎå𝑟∗ 𝑃𝑟𝑖𝑠𝑚𝑇 → 1367,14 ∗ 3625 = 4.955.875,34 𝑘𝑟

Ligning 21 – Pris pr. år Gen

For at give et overblik over den mulige besparelse, beregnes differencen af de to beløb.

𝐷𝑖𝑓𝑓 = 𝑃𝑟𝑖𝑠𝑔𝑒𝑛 − 𝑃𝑟𝑖𝑠𝑀𝐸 → 4.955.875,34 − 2.845.671,25 = 2.110.204,09 𝑘𝑟

Ligning 22 – Pris diff

Besparelse i forhold til reservedele

I forhold til de besparelser, der kan indhentes ved reservedele på generatorsættene, må det

kunne antages, at de lægger sig meget op af de besparelser, der bliver hentet ved vedligehold. Der

er blevet hentet data fra DFDS A/S (Bilag 8), der budgetterer reservedele for et regnskabsår. Her

fremgår det, at der bliver brugt 1.141.000 DKK om året på reservedele. Ved implementering af en

akselgenerator vil driftsbudgettet teoretisk set falde til 278.529 DKK. Dette vil resultere i en årlig

besparelse på 862.470 DKK. Se Tabel 2- Vedligeholdsbudget

Tabel 2- Vedligeholdsbudget (Haug, 2017)

Pris/år 24-7 Pris/24h Pris/h Pris/rejse Pris/år sparet Drift budget

kr. 1.141.000,00 kr. 3.126,03 kr. 130,25 kr. 4.037,79 kr. 862.470,96 kr. 278.529,04



57

Indkøb af akselgenerator system

En akselgenerator koster omkring 400 USD pr. kW alt afhængigt af type, effekt udtag og skibstype.

Installeringen ligger fra 240.000 USD til 600.000 USD. (Bilag 10) (GloMEEP, 2017)

Ud fra disse værdier laves der en estimeret pris. Se Tabel 3

Tabel 3 – Estimeret pris (Haug, 2017)

Pris pr.

kW

kW SG Installation I alt USD Kurs Estimeret pris SG

DKK

Estimeret pris i alt

DKK

$400 1400

$560.000

$600.000

$1.160.000

6,3 $3.528.000 kr. 7.308.000

$400 1400

$560.000

$250.000 $810.000 6,3 $3.528.000 kr. 5.103.000

For at beregne, hvor stor en besparelse, der kan indhentes i smøreolieforbruget på

generatorsættene, bruges der værdier aflæst i databladet. Samt er det prøvet at indhente en liter

pris på smøreolie (T Hansen, 2017)

Som det kan aflæses af Tabel 4 giver dette en besparelse på 407.506 DKK.

Tabel 4 – Smøreolie besparelse (Haug, 2017)

l/cyl 24h cyl l/24h l/h l/rejse l/år pris/l pris/år

4,7 8 37,6 1,566666667 48,56666667 10373,84 kr. 39,28 kr. 407.506,66

Sammen med besparelsen på reservedele og med brændstofs besparelsen giver dette en samlet

besparelse på 3.380.181 DKK se Tabel 5

Tabel 5 – Samlet besparelse (Haug, 2017)

Enhed Besparelse

FO kr. 2.110.204,09

LO kr. 407.506,66

Reservedele kr. 862.470,96

SUM kr. 3.380.181,71



58

Ud fra den samlede besparelse laves der en estimeret tilbagebetalingstid se Tabel 6

Tabel 6 – Tilbagebetalingstid (Haug, 2017)

Tilbagebetalingstid DKK

Pris a kr. 7.308.000,00

Pris b kr. 5.103.000,00

Besparelse kr. 3.380.181,00

År a 2,16

År b 1,56

Som det kan aflæses af tabellen, er den dyreste pris 7.308.000 DKK. Holdes dette op mod

besparelsen, giver det en tilbagebetalingstid på 2,2 år svarende til 26 måneder. Hvor der ved den

billigste estimerede pris har en tilbagebetalingstid på 1,6 år svarende til 19 måneder se Diagram 8.

Dette ender ud i en samlet gevinst på 25,7 millioner over en periode på 10 år.

Diagram 8 – Tilbagebetalingstid (Haug, 2017)



59

Udarbejdes der en break-even analyse, kan det aflæses af Diagram 9, at efter 13 måneder vil det

have kunnet betale sig at investere i akselgeneratoren.

Diagram 9 – Break-even (Haug, 2017)

Delkonklusion

Det kan konkluderes ud fra de ovenstående beregninger, at hvis DFDS A/S vælger at investere i et

akselgenerator system vil det i det dyreste tilfælde ende med en samlet gevinst på 25,7 millioner

DKK efter en periode over 10 år.

Ud fra break-even analysen vil akselgeneratoren have tjent sig selv hjem og begynde at give et

overskud i dens tredje år.



60

Miljømæssigt aspekt

Når det miljømæssige aspekt drages ind konklusionen, kan det ud fra besparelsen hentet i

brændstofs forbruget konkluderes, at der vil blive udledt mindre røggas til miljøet. Dette

resulterer i en positiv konsekvens, når det omhandler det fokus, der er på den maritime udledning

af drivhusgasser og skadelige partikler. Som tidligere omtalt i rapporten er der på hovedmotorens

røggas side installeret en scrubber. Da scrubberen har til opgave at udvaske svovl fra røggassen,

har det altså ikke nogen negativ konsekvens i forhold til røggassen at opretholde skibets elnet ved

hjælp af akselgeneratoren, selvom dette bliver opretholdt af svovlholdigt brændstof.

Drages de miljømæssige overvejelser i forhold til brug af scrubber, vil der ved anvendelse af

akselgeneratoren blive udledt mere svovl til havmiljøet. Dette kan være en negativ miljømæssig

konsekvens, der kan drages til overvejelse med tanke i at implementere akselgeneratoren.

Det kan altså konkluderes, at akselgeneratoren nedsætter udslippet af drivhusgasser og skadelige

partikler, hvilket overholder kravene udstedt af IMO, og at det vil være positivt for det landlige

miljø. Det kan samtidig konkluderes, at akselgeneratoren forhøjer udledning af svovl til havmiljøet,

hvilket antages at være en negativ konsekvens.



61

Konklusion

Det er udledt i rapporten, at skibet har et gennemsnitligt effektbehov på 832 kW. Ud fra dette

behov er der blevet valgt en vekselstrømsgenerator, der kan levere 1400 kVA til skibets elnet.

I vekselspændingsgenerator afsnittet blev det vurderet, at med det gennemsnitlige effektbehov

fra skibet i løbet af sørejse, vil en vekselspændingsgenerator, der kan levere op til 1400 kVA kunne

opretholde elnettet ombord.

I afsnittet DC kraftoverførsel er det blevet undersøgt, hvorledes det var muligt at anvende to DC

maskiner til at overføre kraft fra skrueakslen til vekselspændingsgeneratoren. Her er det fundet ud

af, at med den rigtige gearing kan DC maskinen optage fra 723 kW op til 1392 kW i

hovedmotorens arbejdsområde.

Klassifikations forskrifterne, der skal følges, giver en god sikkerhed for skibet og dets besætning.

Det kan samtidig konkluderes at ved at følge forskrifterne under implementering af

akselgeneratoren sikres, at der er en god spændingskvalitet. Samt er det ud fra forskrifterne nemt

at danne sig et overblik over hvilke krav, der stilles til styring og regulering af generatorsæt.

I afsnittet der omhandler styring og PMS, er det blevet konkluderet, at der både skal anvendes

statisk- og dynamisk synkronisering. Dette er blevet konkluderet ud fra personlig erfaring, som er

opnået i løbet af erhvervslivet til søs sammen med den modtagne undervisning.

Der er i afsnittet installation blevet undersøgt, hvordan komponenterne til akselgeneratoren kan

komme til deres endelige destination i maskinrummet. Det er her konkluderet, at via lugen til at

udskifte turboladeren, at alle komponenter kan komme ned i maskinrummet. Der er behov for at

fjerne en sektion af dækket i generator rum nr. 2 for at kunne installere den ene DC maskine i

akseltunnelen.

I økonomiafsnittet er det blevet estimeret, at en installation af en akselgenerator har en pris på

godt 7,3 millioner DKK. Denne pris er blevet udledt af skøn og forholdstal. Efter installation vil der



62

kunne indhentes besparelser på både brændstof, smøreolie og reservedele. Det er blevet

undersøgt at med den samlede besparelse på 3,3 millioner DKK, vil der være en tilbagebetalingstid

på 2,2 år, hvilket ender ud i en samlet gevinst på 25,7 millioner DKK over en periode på 10 år.

Besparelsen og den endelige gevinst er beregnet ud fra teoretiske værdier udarbejdet enten af

data opsamlet på skibet eller fra data hentet fra producenter. Det kan ud fra økonomi afsnittet

også konkluderes ud fra tendenslinjen, at hovedmotorens virkningsgrad vil forøges.

I den afsluttende konklusion kan det udledes ud fra besparelsen i brændstof, at det vil give en

positiv miljømæssig gevinst at implementere en akselgenerator på skibet.

Skibets samlede virkningsgrad vil samtidig stige. Dette begrundes ud fra den sparede mængde af

brændstof, og at hovedmotoren gennemsnitligt bliver belastet yderligere ved også at skulle

generere effekt til at drive skibets elnet.

Meget af det udstyr, der skal anvendes ved installation af en akselgenerator, består af velkendte

komponenter for en Maskinmester. Udstyret vil derfor være let at installere, indstille og

vedligeholde. Dette ses som positivt, da kendskabet skaber et enklere vedligehold af

akselgeneratorens komponenter.

Rent besparelsesmæssigt kan det betale sig for skibet at investere i en akselgenerator. Der må dog

vises hensyn til, at de data, der er blevet behandlet, strækker sig over en periode på 32 dage, samt

at mange af beregningerne udledes fra tal hentet fra producentens datablade.



63

Perspektivering

I løbet af projektet er der opstået mange nye tanker i forhold til installationen af den ønskede

akselgenerator.

Hydraulik

Det er blevet overvejet at anvende hydrauliske maskiner til at overføre kraften fra skrueakslen til

vekselstrømsgeneratoren. Ved at anvende et sådanne system i stedet for DC maskiner kan det

overvejes, at der vil være mere krævende vedligehold med ventiler, stempler og slanger/rør. Dog

kan det stadig sættes op mod, at der er mange hydrauliske systemer ombord på skibet, hvilket har

et resultat af, at maskinbesætningen har et bedre kendskab til vedligeholdelses metoder.

Installationen vil også være forholdsvis enkel i forhold til rørføringen grundet den korte afstand,

der skal være i mellem de to maskiner. Styringen og regulering af omdrejninger og moment kan

ske via mekaniske tiltag kontra de elektroniske metoder, der skal anvendes ved de to DC maskiner.

Installering på forhenværende generatorsæt

Der har samtidig også været overvejelser omkring at bruge ét af de eksisterende generatorsæt på

skibet som en akselgenerator. Dette vil evt. kunne opnås ved at koble en maskine til

kraftoverførsel fra skrueakslen på den frie ”ende” af generatoren. Det ville med en sådan løsning

være nødvendigt at kunne udkoble begge driv maskiner til generatoren. Med denne løsning vil der

kunne laves en økonomisk besparelse på indkøb af vekselstrømsgenerator. Samt vil det ikke være

nødvendigt at føre nye kabler til hovedtavlen. Der skal ikke laves de store ændringer i skibets

power management system. Der skal dog stadig laves en styring til at omdrejningsregulere efter

nettets frekvens.

Installering på forkant af hovedmotor

Der er efter samtaler med hovedmotor producenten hørt om hvilke installations metoder, der var

mest anvendt ved et retrofit af en akselgenerator. Alt efter hvor meget plads, der er i

akseltunnelen og omkring motoren, tager producenten en beslutning omkring dette. Der blev

fundet frem til, at ved et retrofit vil det i projektets givne situation være bedst at installere den på

forkanten af skibets hovedmotor. Ingen frekvens styring



64

Frekvensregulering i stedet for DC maskiner

I stedet for at anvende de to DC maskiner til at omdrejningsregulere vekselstrømsgeneratoren

kunne det være en mulighed at anvende frekvensomformere. I et sådan system kobles

vekselstrømsgeneratoren på skrueakslen og sender spænding og varierende frekvens til

frekvensomformeren, som ændrer frekvensen til den ønskede.

Anvendelse på andre skibe

Da DFDS har seks næsten identiske skibe, kan der laves et samlet tilbud fra leverandører samt

skibsværfter. Dette vil evt. resultere i at arbejdet bliver lettere for de fagfolk, der skal installerer

systemet ombord. Samt kan der evt. laves en økonomisk besparelse i forhold til produktion og

levering af systemet. Samt kan rederiet vælge at bruge én enkelt person eller gruppe til at

commisionere systemet.

Batteribank

Det kunne overvejes, om det ville have en økonomisk samt miljø venlig gevinst at implementere

en batteribank sammen med installation af akselgeneratoren. Da batteribanken kan oplades af

den ene DC maskine, skal der ikke installeres ensretter broer. Samt skal det være muligt for

batteribanken at trække vekselstrømsgeneratoren via den anden DC maskine. Med en stor nok

kapacitet vil det evt. være muligt at undvære det ekstra generatorsæt, der er koblet ind på nettet

under manøvre i havne anløb. Dette vil resultere i mindre vedligehold af generatorsæt, samt

belaste miljøet mindre.



65

Bibliografi

ABB, 2011. DMI, s.l.: s.n.

ABB, 2015. ABB Library. [Online]

Available at:

https://library.e.abb.com/public/cddb2a55143644a18d29e4f0c2ca5d39/LV%20generator%20catal

ogue%20BM%20EN-201501.pdf?x-

sign=558FczytYWIiTkmEsLpWQ59JXWw0RIpA0qh7OQcENMsgtTh5JtBIlX6+Pq6R/ifA

[Senest hentet eller vist den 10 Dec 2017].

Bodi, K., 1997. Skibshoved- fordelingsanlæg Tekst. 11 red. København: Bogfondens forlag A/S.

Bunkerworld, 2017. Bunkerworld. [Online]

Available at: http://www.bunkerworld.com/prices/


Bunkerworld, 2017. Fuel Prices BWI. [Online]

Available at: http://www.bunkerworld.com/prices/index/bwi


DNV GL, 2017. DNVGL-OS-D201, s.l.: s.n.

Euro Invester, 2017. Valutakurser. [Online]

Available at: http://www.valutakurser.dk/


FSG, 2003. Flensburger Schiffbau-Gesellschaft, s.l.: s.n.

GloMEEP, 2017. Global Maritime Energy Efficiency Partnerships. [Online]

Available at: http://glomeep.imo.org/technology/shaft-generator/


Haug, B., 2017. s.l.: s.n.

IMO, 2017. IMO. [Online]

Available at:

http://www.imo.org/en/OurWork/Environment/PollutionPrevention/AirPollution/Pages/Sulphur-

oxides-(SOx)-%E2%80%93-Regulation-14.aspx


IZAR, 2003. Testbed 9L60MC-C, s.l.: s.n.



66

MAN Diesel & Turbo, 2014. Fuel Oil For Emissions Standard, s.l.: MAN B&W.

Petersen, P. E., 2006. Elektroteknik 3. 4. Udgave red. København: Bogfondens Forlag.

T Hansen, 2017. thansen. [Online]

Available at: http://www.thansen.dk/bil/olie-og-kemi/motorolie/castrol-tection-15w-40-208-

liter/n-496471173/pn-241040882/




67

Figur Liste

Figur 1 – Forløb (Haug, 2017) ............................................................................................................... 7

Figur 2 – BWI (Bunkerworld, 2017) ...................................................................................................... 9

Figur 3 (ABB, 2015) ............................................................................................................................. 15

Figur 4 - DC Maskinens princip (Petersen, 2006) ............................................................................... 17

Figur 5 – Ward-Leonard styring (Petersen, 2006) .............................................................................. 18

Figur 6 – Regulering af moment og omløbshastighed (Petersen, 2006) ........................................... 18

Figur 7 – Akselgenerator (Haug, 2017) .............................................................................................. 19

Figur 8 (ABB, 2011) ............................................................................................................................ 20

Figur 9 – Effekt og omløbshastighed (ABB, 2011).............................................................................. 21

Figur 10 – Luge til turbolader (Haug, 2017) ....................................................................................... 42

Figur 11 – Dæk (Haug, 2017) .............................................................................................................. 43

Figur 12 – Opmåling (Haug, 2017) ..................................................................................................... 43

Figur 13 – Workshop (Haug, 2017) .................................................................................................... 44

Figur 14 – Generator rum nr. 1 (Haug, 2017) .................................................................................... 44

Figur 15 – Akseltunnel (FSG, 2003) .................................................................................................... 45

Figur 16 – Installation af DC maskine (Haug, 2017) ........................................................................... 45

Figur 17 – Bæreleje (Haug, 2017) ...................................................................................................... 46

Figur 18 – DC maskine og Vekselspændingsgenerator (Haug, 2017) ................................................ 46

Diagram Liste

Diagram 1 (Haug, 2017) ..................................................................................................................... 14

Diagram 2 – Power Consumption (Haug, 2017) ................................................................................ 48

Diagram 3 – ME RPM (Haug, 2017) .................................................................................................... 50

Diagram 4 – ME Last (Haug, 2017) ..................................................................................................... 51

Diagram 5 – Generator Last 1 (Haug, 2017) ...................................................................................... 52

Diagram 6 – Generator Last 2 (Haug, 2017) ...................................................................................... 52

Diagram 7 – Tendenslinjer (Haug, 2017) ........................................................................................... 53

Diagram 8 – Tilbagebetalingstid (Haug, 2017) ................................................................................... 58

Diagram 9 – Break-even (Haug, 2017) ............................................................................................... 59



68

Tabel Liste

Tabel 1 – Brændstofs forbrug pr. År (Haug, 2017) ............................................................................ 54

Tabel 2- Vedligeholdsbudget (Haug, 2017) ........................................................................................ 56

Tabel 3 – Estimeret pris (Haug, 2017) ................................................................................................ 57

Tabel 4 – Smøreolie besparelse (Haug, 2017) ................................................................................... 57

Tabel 5 – Samlet besparelse (Haug, 2017) ......................................................................................... 57

Tabel 6 – Tilbagebetalingstid (Haug, 2017)........................................................................................ 58

Lignings Liste

Ligning 1 – Påkrævet effekt ............................................................................................................... 14

Ligning 2 – Påkrævet tilsyneladende effekt ....................................................................................... 14

Ligning 3 - Arbejdsmargin .................................................................................................................. 15

Ligning 4 – Elektromotorisk kraft ....................................................................................................... 16

Ligning 5 - Ampera ............................................................................................................................. 16

Ligning 6 – Omdrejninger DC ............................................................................................................. 20

Ligning 7 – Gearings konstant ............................................................................................................ 20

Ligning 8 – Procentmæssig besparelse .............................................................................................. 49

Ligning 9 – Procentmæssig besparelse .............................................................................................. 50

Ligning 10 – g/kWh h ......................................................................................................................... 54

Ligning 11 – g/kWh år ........................................................................................................................ 54

Ligning 12 – g/kWh Diff ...................................................................................................................... 54

Ligning 13 – Pris pr. år ME.................................................................................................................. 54

Ligning 14 – Korrektion LO ................................................................................................................. 55

Ligning 15 – Korrektion LT .................................................................................................................. 55

Ligning 16 – Korrektion HT ................................................................................................................. 55

Ligning 17 – Samlet korrektion .......................................................................................................... 55

Ligning 18 – Korrigeret SFOC .............................................................................................................. 55

Ligning 19 – g/kWh h Gen .................................................................................................................. 55

Ligning 20 – g/kWh år Gen ................................................................................................................. 55

Ligning 21 – Pris pr. år Gen ................................................................................................................ 56



69

Ligning 22 – Pris diff ........................................................................................................................... 56

akselgenerator ombord m/s magnolia seaways · 2018-03-05 · akselgenerator ombord m/s magnolia...

Documents