High temperature cooling water system energy saving

Transcriptie

1 MIWB High temperature cooling water system energy saving Tom Voorend Begeleiders: M. v.d. Velde & H.J. v.d. Ende Maritiem Instituut Willem Barentsz Studiejaar i

2 Summary This report contains a research about optimizing the high temperature cooling water system. To produce a good quality of research, two different options for the adjustments on the high temperature cooling water system have been looked at. The two different options to optimize the high temperature cooling water system are a harbour pump and a frequency drive on the original pump. To find the right products for the two different options the minimum water flow in the system has to be determined. This water flow should be as low as possible for the best saving. When there is a harbour pump, the minimum water flow has to be 165 m 3 /h but when there is a frequency drive, the minimum water flow has to be 245 m 3 /h. The water flow of the harbour pump is smaller than the water flow of the frequency drive because when the harbour pump is used, new pipes will be installed which ensure that the auxiliary- and the main engines are switched in series instead of parallel. To get the best results, the best products are needed. To find these best products, there has to be three quotations for the harbour pump and three quotations for the frequency drive. After comparing the three quotations on the harbour pumps, the best pump found was the pump of the company Facta, type: NB /188 A-F-A BAQE. This pump has the best price for quality. This harbour pump will save up to ,16 a year. The saving of the Facta pump is 14,36 less than the saving of the AMPCO pump. However, the AMPCO pump is more expensive than the Facta pump and will not save more money in the long run because the higher price of the AMPCO pump. The best frequency drive for this system is the FC 302 drive from Danfoss. This frequency drive is chosen because it has the best savings in a year, together with the frequency drive from Emotron. The savings will be ,07 a year. The frequency drive from Danfoss is chosen over the frequency drive from Emotron because it can handle more power. Also the service from Danfoss is better than the service from Emotron. When problems occur, Danfoss will react immediately in contrast to Emotron. The cost of the Danfoss frequency drive is higher than the cost of the Emotron frequency drive; however this difference will take just 17 extra days to pay back. This is why the Danfoss frequency drive is the best choice. After the decision was made for which products best suited this system, a price estimation has to be made for the products installation, this will include items like valves and pipes. The estimated cost to install a NB /188 A-F-A BAQE harbour pump comes to (including the harbour pump itself). The estimated cost to install a FC 302 Danfoss frequency drive is (including the frequency drive). The costs of the installation of the harbour pump will pay back after only 154 days. Although the cost to install the frequency drive is less than the cost of the installation of the harbour pump, it will take 233 days for the frequency drive to make its money back. After the frequency drive has been installed, the total savings in 10 years will be ,70. However the harbour pump would safe ,60. The conclusion of this research is that when a harbour pump is used, 109,8% more will be saved than when using a frequency drive. In addition to the better savings, the time in which the harbour pump pays itself back is also less than the time of the frequency drive. Therefore, the advice is to make an investment in the harbour pump. This will save ,60 in 10 years on base of the current fuel prices. ii

3 Samenvatting In dit verslag wordt er onderzoek gedaan hoe het gebruik van de hoge temperatuur koelwaterpomp geoptimaliseerd kan worden. Om het onderzoek kwalitatief hoog te kunnen maken is er onderzoek gedaan naar twee verschillende opties wat betreft aanpassingen in het hoge temperatuur koelwatersysteem. De twee opties betreffen het installeren van een havenpomp, of een frequentieregelaar op de bestaande hoge temperatuur koelwaterpomp. Om deze producten te kunnen vinden is er eerst bepaald wat de minimale volumestroom moet zijn. Deze moet zo klein mogelijk zijn omdat er dan met zo min mogelijk vermogen kan worden gewerkt. Bij de havenpomp blijkt dit een volumestroom van 165 m 3 /u te zijn en bij de frequentieregelaar blijkt deze 245 m 3 /u te zijn. De volumestroom bij de havenpomp is kleiner dan bij de frequentieregelaar omdat bij de havenpomp de hulp- en hoofdmotoren in serie worden geschakeld. Hierbij worden er nieuwe leidingen aangelegd waardoor er een nog kleinere volumestroom door de motoren kan stromen. Om voor deze twee verschillende opties het beste resultaat te kunnen bewerkstelligen zijn er voor zowel de havenpomp als de frequentieregelaar verschillende offertes gedaan bij verschillende leveranciers. Na het vergelijken van de verschillende havenpompen is de havenpomp van Facta, type: NB /188 A- F-A BAQE gekozen. Deze pomp heeft van de drie verschillende pompen de beste prijs kwaliteit verhouding en zorgt voor een grote besparing van ,16 per jaar. Deze besparing ligt 14,36 per jaar lager dan bij de pomp van AMPCO. De frequentieregelaar welke als beste naar voren komt is de frequentieregelaar van Danfoss, type: FC 302. Er is gekozen voor deze frequentieregelaar omdat deze samen met de frequentieregelaar van Emotron de beste besparing heeft, namelijk ,07 per jaar. De frequentieregelaar van Danfoss wordt boven de frequentieregelaar van Emotron verkozen omdat deze zwaarder uit is gevoerd en de service van het bedrijf er goed is. Er is wel een prijsverschil in aanschafkosten maar deze worden in 17 dagen extra terugverdiend. Na het uitzoeken van de beste producten is er gekeken naar het systeem om de pomp en de frequentieregelaar. Voor het systeem van de twee producten is een prijsschatting gemaakt waardoor de totale installatiekosten van een havenpomp uitkomen op , terwijl de totale kosten voor de frequentieregelaar uitkomen op De totale kosten van de havenpomp worden terugverdiend in 154 dagen terwijl de totale kosten van de frequentieregelaar terug worden verdiend in 233 dagen. De snellere terugverdientijd met hogere aanschafkosten komt door de grotere besparing met de havenpomp. Na 10 jaar met de havenpomp is er ,60 bespaard terwijl er bij de frequentieregelaar ,70 wordt bespaard. Met de havenpomp wordt dus 109,8% meer bespaard dan met de frequentieregelaar. Hieruit wordt de conclusie getrokken dat de investering van de havenpomp wel is waar hoger is dan bij de frequentieregelaar, maar dat er 109,8 % meer kan worden bespaard in een tijdsbestek van 10 jaar. Hiernaast is de installatie van de havenpomp ook nog sneller terug verdiend. Om deze redenen wordt er geadviseerd om een havenpompinstallatie aan te schaffen. iii

4 Inhoud Summary... ii Samenvatting... iii Symbolen- en afkortingen lijst... vi Figuren, Tabellen en Formules... vii 1 Inleiding Huidige situatie HT koelwatersysteem Brandstofkosten HT koelwatersysteem Bepaling benodigde volumestroom Huidige situatie Minimale vloeistofstroom Pomp met frequentieregelaar Kleine havenpomp Energieoverdrachten Benodigde modificaties in het HT koelwatersysteem Frequentieregelaar Leidingsysteem Besturing Havenpomp Leidingsysteem Havenpomp Besturing Havenpomp Pomp 1; AMPCO ZCH2 4x3 C Pomp 2; Johnson Pump CombiBloc CL/CI Pomp 2; Facta NB /188 A-F-A BAQE iv

5 5.4 Besparing door havenpomp Besparing pomp Besparing pomp Besparing pomp Keuze havenpomp Frequentieregelaar Minimaal vermogen frequentieregelaar Frequentieregelaar 1; Danfoss FC Frequentieregelaar 2; Emotron VFX Frequentieregelaar 3; Omron SX (690 V) Besparing frequentieregelaar Keuze frequentieregelaar Nieuwe kleppen & leidingen Leidingen en kleppen havenpomp Kleppen frequentieregelaar Havenpomp of frequentieregelaar? Conclusie Aanbevelingen Literatuurlijst Logboek Bijlage A, Temperatuurmetingen HT koelwater v

6 Symbolen- en afkortingen lijst HT LT AC P U I be mb Qe BB SB Q V ΔT c NPSH J MJ Hoge temperatuur Lage temperatuur Air conditioning Vermogen (W of kw) Spanning (V) Stroom (A) Specifiek brandstofverbruik (kg/kwh) Massa Brandstof (kg) Effectieve energie (kwh) Bakboord Stuurboord Warmte per uur (MJ/u) Volumestroom (l/u) Temperatuur verschil (ºC) Soortelijke warmte (J/kg/K) Net Possible Suction Head (m) Joule Mega Joule vi

7 Figuren, Tabellen en Formules Figuren: Figuur 3-1 Schematisch overzicht parallel geschakelde motoren HT koelwatersysteem Figuur 3-2 Schematisch overzicht van serie geschakelde motoren HT koelwatersysteem Figuur Figuur Tabellen: Tabel 3-1 Energievergelijking... 9 Tabel Tabel Tabel Tabel Vergelijkingen: Vergelijking Vergelijking vii

8 1 Inleiding In dit verslag wordt een onderzoek beschreven waarin is gekeken of, en op welke manier het mogelijk is om door enige aanpassingen in het hoge temperstatuur koelwatersysteem energie, en dus geld te besparen. In dit onderzoek is er gekeken naar twee verschillende mogelijkheden om het systeem aan te passen. Het gaat hierbij om een havenpomp welke minder energie vraagt dan de huidige hoge temperatuur koelwaterpomp en om een frequentieregelaar, welke er voor zorgt dat de huidige hoge temperatuur koelwaterpomp minder energie verbruikt. In het onderzoek zullen verschillende pompen en frequentieregelaars met elkaar worden vergeleken om een zo goed mogelijk resultaat te kunnen boeken. 1

9 2 Huidige situatie In dit hoofdstuk zal een beschrijving worden gegeven van het hoge temperatuur koelwatersysteem, ook wel het HT koelwatersysteem genoemd. Het HT koelwater is er voor bedoeld om de motoren zodanig te koelen dat deze niet oververhit raken. Hiervoor wordt er HT koelwater door de motoren gepompt zodat dit water de warmte uit het motorblok kan opnemen. Er zijn een aantal verschillende manieren om de warmte uit de motoren af te voeren. Hiernaast wordt er in dit hoofdstuk ook gekeken naar de kosten om het HT koelwatersysteem te laten draaien. 2.1 HT koelwatersysteem Omdat de hoofd- en hulpmotoren aan boord van de Pride of Rotterdam vaak worden gestopt en worden gestart is het belangrijk dat de motoren op een juiste temperatuur worden gehouden. Dit zal er voor zorgen dat de thermische belasting van de motoren niet te groot wordt. Dit zou ook kunnen worden gedaan met een andere manier van verhitten maar hiervoor zou er speciaal warmte moeten worden opgewekt. De warmte welke de draaiende motoren als afval hebben kan hier ook worden gebruikt en op deze manier wordt er dus optimaal gebruik gemaakt van het HT koelwater. Naast het verwarmen van de stilstaande motoren kan er ook nog wat anders met de overgebleven warmte worden gedaan. Als er naast het warmhouden van de hoofdmotoren nog warmte overblijft in het HT koelwatersysteem kan dit water ook worden afgekoeld met de Central Heating water. Het Central Heating water is een tussenmedium om warmte over te dragen van een warmtebron naar het drinkwater. Door het HT koelwater af te koelen met Central Heating water zal dit Central Heating water in temperatuur stijgen. Met dit warm gemaakte Central Heating water wordt vervolgens weer het drinkwater verwarmd. Wanneer dit Central Heating water indirect niet wordt verwarmd door het HT koelwater zal er een elektrische verwarmer aan moeten worden gezet. Het elektrisch verwarmen van het drinkwater kost een hoop extra energie. De energie voor de elektrische verwarmer moet apart worden opgewekt wat men zal terugzien in de brandstofkosten. Om het drinkwater indirect op te laten warmen met het HT koelwater hoeft er alleen water door de 2

10 warmtewisselaar worden gepompt. De warmte van het HT koelwatersysteem is in feite alleen maar afval wat nog een keer wordt gebruikt. De laatste mogelijkheid om het HT koelwater af te koelen is door het HT koelwater door een HT koeler te pompen. In deze HT koeler wordt het HT koelwater afgekoeld met lage temperatuur koelwater (LT koelwater). Dit LT koelwater kan later eventueel weer worden afgekoeld met zeewater. Hierbij wordt de warmte uit het HT koelwater dus in de zee gepompt. Het systeem zal deze koelers dus ook pas gebruiken wanneer de warmte nergens anders meer kan worden gebruikt. In het havenbedrijf staat er één dieselgenerator bij om het schip van de nodige elektriciteit te voorzien. Dit geld alleen niet voor de drie warmste zomermaanden. Hierbij moet er vaak een extra AC compressor worden bijgezet om het schip op temperatuur te houden. Hiervoor is er een extra dieselgenerator nodig. In de overige 9 maanden is er maar één dieselgenerator welke op het schip draait wanneer het schip in de haven ligt. Dit betekend dat er meer warmte door de koeler moet worden opgenomen wanneer de twee dieselgeneratoren draaien. Om het HT koelwater met de juiste temperatuur de dieselgenerator in te pompen is het HT koelwatersysteem zo ontworpen dat er een koude en een warme tak is. Voor elke motor bevindt er zich een meng klep waar het HT koelwater op de juiste temperatuur wordt gemengd. In het HT koelwatersysteem komen de uitgaande HT koelwaterleidingen vanaf de motoren uit op de HT koelwaterpomp. Deze pomp verpompt dus het hete HT koelwater. Na de pomp bevindt zich een drieweg regel klep. Deze klep regelt in het systeem hoeveel heet water er door de hete tak van het HT koelwatersysteem stroomt en hoeveel koud water er door de koude tak van het HT koelwatersysteem stroomt. Wanneer het water vanaf de klep door de warme tak van het systeem wordt gestuurd komt dit direct uit bij de meng kleppen voor de motoren. Wanneer het water vanaf de klep door de koude tak wordt gestuurd zal dit water in ieder geval gedeeltelijk door de Central Heating koeler stromen. Het water wordt hier dus in ieder geval al gedeeltelijk afgekoeld. Naast de Central Heating koeler komt het water uit bij een regelklep. Deze regelklep regelt hoeveel van het water er ook nog door de HT koelers stroomt. Wanneer het water na de Central Heating koeler nog te warm is zal dit water geheel of gedeeltelijk door de HT koelers stromen. Nadat er water door 3

11 deze HT koelers is gestroomd komt het water dat door de HT koelers is gestroomd en het water dat niet door de HT koelers is gestroomd weer bij elkaar. Hierna gaat het water verder tot de meng kleppen welke zich voor de motor bevinden. Om een duidelijker beeld te verkrijgen van het HT koelwatersysteem is er in Bijlage A een tekening toegevoegd. Deze tekening is een simpelere versie van de originele tekening om snel een duidelijk beeld te verkrijgen van het huidige HT koelwatersysteem. Om de tekening overzichtelijk te houden is er maar één motor getekend. Voor de overige motoren gelden de zelfde leiding situaties. In deze tekening gelden de volgende regels : Lichtblauwe lijnen zijn heet HT koelwater Donkerblauwe lijnen zijn koud HT koelwater Zwarte lijnen zijn gemengd HT koelwater. De verder onderdelen van deze tekening zijn in onderstaande tabel terug te vinden. Hoofdmotor Hulpmotor HT koelwaterpomp Regelbare meng klep Instelbare volumestroom klep afsluiter Terugwegslagafsluiter 4

12 MIWB

13 MIWB Brandstofkosten HT koelwatersysteem Om het HT koelwatersysteem te laten draaien is er een HT koelwaterpomp nodig. De HT koelwaterpomp is een pomp welke werkt op een spanning van 725 V, een stroomsterkte van 147 A, een Cos φ van 0.84 en een frequentie van 60 Hz. Met deze gegevens kan het vermogen worden bepaald van de elektromotor welke de HT koelwaterpomp aandrijft. Dit is te zien in vergelijking 2.1 P = U I cos φ 3 Vergelijking 2-1 Wanneer de gegevens van de elektromotor worden ingevuld in deze formule zal men komen op een vermogen van 155,1 kw. Om te kunnen berekenen hoeveel brandstof het kost om de HT koelwaterpomp te laten draaien is de hoeveelheid energie nodig welke wordt verbruikt door de HT koelwaterpomp. Bij een vermogen van 1 kw zal er, wanneer dit apparaat 1 uur lang draait, 1 kwh aan energie worden verbruikt. De HT koelwaterpomp verbruikt per uur dus 155,1 kwh. Om te bepalen hoeveel brandstof dit kost is het specifiek brandstofverbruik van de hulpmotor nodig. Dit specifieke brandstofverbruik kan worden berekend met de vergelijking 2.2. bb = mm QQ Vergelijking 2-2 In deze vergelijking is: be: mb: Qe: Specifiek brandstofverbruik (kg/kwh) Massa brandstof (kg) effectieve energie (kwh) 6

14 Om te bepalen wat het specifieke brandstofverbruik van de hulpmotor is, zijn er twee gegevens verzamelt. De massa brandstof in een bepaalde tijd en de effectieve energie in de zelfde tijd is gemeten. Hier kwam uit dat bij een verbranding van 804 kg brandstof, een hoeveelheid energie van 3630 kwh is opgewekt. Wanneer dit wordt ingevuld in vergelijking 2.2 komt hieruit dat het specifieke brandstofverbruik 0.,222 kg/kwh is. Om te bepalen hoeveel brandstof het per jaar kost om de HT koelwaterpomp te laten draaien moet de hoeveelheid energie vermenigvuldigd worden met het specifieke brandstofverbruik. Het aantal uur dat de HT koelwaterpomp per jaar draait is 8760 uur. Hiervoor wordt er 8760 * 155,1 = kwh aan energie opgewekt. Het aantal kilogram brandstof dat hiervoor nodig is, is * = ,1 kg. Met een brandstofprijs van 770,78 per ton zal het per jaar ,41 kosten om de HT koelwaterpomp te laten draaien. 7

15 3 Bepaling benodigde volumestroom 3.1 Huidige situatie Om de draaiende generator in het havenbedrijf goed te laten functioneren, moet deze worden gekoeld met HT koelwater. De voorgeschreven hoeveelheid water dat door de hulpmotoren moet stromen is bij de hulpmotor aan bakboord 80 m 3 /h en bij de hulpmotor aan stuurboord 85 m 3 /h. Het moet mogelijk zijn om allebei de hulpmotoren los van elkaar te laten draaien. Er is dus een minimale volumestroom nodig van 85 m 3 /h wanneer er wordt gekeken naar de benodigde volumestroom voor de hulpmotoren. Naast de benodigde volumestroom door de hulpmotoren moet er ook rekening worden gehouden met het verwarmen van de overige stilstaande motoren. Deze motoren moeten op de juiste temperatuur kunnen worden gehouden met het water dat op wordt gewarmd door de hulpmotor. In de huidige situatie wordt er met de flowkleppen geregeld dat er 85 m 3 /h koelwater wordt opgewarmd door de hulpmotor. Het HT koelwater gaat met 82/83 C de hulpmotor in en komt de hulpmotor uit met ongeveer 88 C. De energie in deze 85 m 3 /h wordt onder de verschillende motoren verdeeld. Dit wordt gedaan door 200 m 3 /h door de hoofdmotoren en 80/85 m 3 /h door de hulpmotoren te sturen. Hierbij wordt er warm HT koelwater en koud HT koelwater met elkaar gemengd tot de juiste temperatuur. De temperatuur van het HT koelwater dat de stilstaande motoren in gaat, moet ongeveer 82/83 C zijn. Hierna komt het HT koelwater weer uit de motoren met een temperatuur van 82/83 C. Na het exact meten van de temperatuurverschillen blijkt dat dit zich tussen de 0.3 C en de 0.4 C bevindt. De temperatuurverschillen zijn gemeten bij de HT inlaat en de HT uitlaat leiding om een zo nauwkeurig mogelijke meting te verkrijgen. Op de volgende pagina is er een energieoverzicht te zien van de motoren. In deze situatie draait de generator aan bakboord. Deze gegevens zijn gemiddelden uit tien verschillende metingen. Om het overzicht duidelijk te houden zijn er alleen metingen gedaan toen de hulpmotor aan bakboord draaide. 8

16 Motoren Koelwaterdruk T in T uit Δ T V in m3/h Afgegeven/opgenomen energie in MJ Hulpmotor BB 3,3 80,3 86,1 5, Hulpmotor SB 3,2 80,3 79,9-0, Hoofdmotor BB voor 3,2 80,8 80,5-0, Hoofdmotor BB achter 3,3 80,8 80,4-0, Hoofdmotor SB voor 3,2 81,3 80,9-0, Hoofdmotor SB achter 3,2 80,7 80,4-0, Koelers 81,6 80,1-1,5 96,5-606 Tabel 3-1 Energievergelijking Totaal opgenomen 1942 Totaal afgegeven Verschil totaal 22 In deze tabel is te zien dat er in totaal 1942 MJ op wordt genomen en 1920 MJ af wordt gegeven. De formule om het aantal MJ uit te rekenen is hieronder te zien. De normale eenheid is Joule per seconde maar omdat het bij deze installatie om een dusdanige hoeveelheid energie gaat wordt er direct in Mega Joule per uur gerekend. Dit is om de getallen handzamer te houden en makkelijker te kunnen berekenen hoeveel energie er per dag wordt bespaard. Formule 3.1 Q = V T c In deze formule is: Q = Warmte in MJ/uur V = Volumestroom in liters per uur T = Verschil van temperatuur in C c = Soortelijke warmte van water (4186) in J/kg/K Het totale verschil kan komen door eventuele kleine fouten welke gemaakt zijn in de metingen en/of door leidingweerstanden. Dit is echter maar een heel klein deel van de totale waarde dus deze kan worden verwaarloosd. 9

17 3.2 Minimale vloeistofstroom In theorie kan er een minimale volumestroom door het systeem lopen van de gevraagde volumestroom van één hulpmotor. Dit zou neerkomen op 85 m 3 /h. Deze minimale volumestroom zou ook kunnen worden gerealiseerd. Er is echter een punt waardoor dit beter is om niet te doen. Het is altijd gewenst, ook in de haven, om een andere hulpmotor te starten wanneer de draaiende hulpmotor uitvalt. Het is de bedoeling dat deze tweede hulpmotor zo snel mogelijk kan worden gestart. Hierbij is het dus niet gewenst om eerst een aantal afsluiters open en dicht te draaien. Om deze reden is de minimale volumestroom van 85 m 3 /h niet te halen. De tweede mogelijkheid is om te zorgen dat beide hulpmotoren de minimale volumestroom aangeboden krijgen. De minimale volumestroom van de hulpmotor aan bakboord is 80 m 3 /h en van de hulpmotor aan stuurboord is deze 85 m 3 /h. Er zou hier dus een minimale volumestroom van 165 m 3 /h moeten worden geleverd. 10

18 3.2.1 Pomp met frequentieregelaar Wanneer er gebruik wordt gemaakt van een frequentieregelaar wordt het systeem te complex om dit op de zelfde manier te realiseren als bij een kleine havenpomp. Wanneer er gekozen wordt voor een frequentieregelaar blijven alle motoren dus parallel staan. Wanneer de alle motoren parallel zijn aangesloten op het HT koelwatersysteem zal dit er schematisch uitzien als in figuur 3.1. Wanneer er in de situatie zoals in figuur 3.1 het HT koelwatersysteem zou draaien met 165 m 3 /h zal dit moeten worden verdeeld over alle zes de motoren. De hulpgeneratoren zullen ook in deze situatie samen 165 m 3 /h aan koelwater nodig hebben. Er is in deze situatie dus te weinig koelwater beschikbaar. Hiervoor zal er meer koelwater moeten worden verpompt om de minimale volumestroom door de hulpmotoren te laten stromen en ook nog genoeg koelwater door de hoofdmotoren. In deze situatie zal er minimaal 165 m 3 /h door de hulpmotoren moeten stromen en Figuur 3-1 Schematisch overzicht parallel geschakelde motoren HT koelwatersysteem hiernaast nog een bepaalde volumestroom door de hoofdmotoren. Uit de formule 3.1 kan af worden geleid dat wanneer de volumestroom omlaag gaat, bij een zelfde hoeveelheid energie, het temperatuurverschil omhoog zal gaan. Het temperatuurverschil mag niet te hoog worden. Het koelwater uit de hulpmotor komt eruit met een temperatuur van ongeveer 86 C. Wanneer het temperatuurverschil in de hoofdmotoren groot wordt, zal de temperatuur van het koelwater te veel dalen. Met dit te koude koelwater moet vervolgens de hulpmotor weer worden gekoeld. Hierdoor ontstaat er een te grote thermische spanning in de motor. Vanwege deze reden is er gekozen om een temperatuurverschil van ongeveer 4 C aan te houden. Wanneer het koelwater van 86 C af wordt gekoeld met 4 C, zal de temperatuur van het koelwater dat de hulpmotor weer in stroomt ongeveer 82 C zijn. Dit is de normale temperatuur waarmee het koelwater de draaiende hulpmotor in stroomt. 11

19 Wanneer er uit wordt gegaan van een temperatuurverschil van 4 C, zal er volgens de formule 3.1 een volumestroom uit komen van 20 m 3 /h. Dit betekend dat wanneer het systeem uit wordt gerust met een HT koelwaterpomp, aangestuurd door een frequentieregelaar, een minimale volumestroom moet leveren van 245 m 3 /h. In hoofdstuk wordt verder ingegaan op de energie welke de hulpmotor afgeeft en hoe deze warmte weer op wordt genomen. Een voordeel van deze installatie met een frequentieregelaar is dat wanneer de twee hulpmotoren afvallen/weigeren te starten, er zonder het openen en dichten van kleppen over kunnen worden geschakeld op een hoofdmotor welke is gekoppeld aan een as generator. Wanneer dit probleem zich voordoet hoeft alleen de frequentieregelaar een ander signaal door te geven aan de elektromotor van de HT koelwaterpomp. 12

20 3.2.2 Kleine havenpomp Wanneer er wordt gekozen voor een kleine HT koelwaterpomp voor in de haven is het mogelijk om een volumestroom te realiseren van 165 m 3 /h. Dit kan pas worden gerealiseerd wanneer er een aantal modificaties in het leidingsysteem worden toegepast. Deze modificaties in het leidingsysteem worden verder uitgelegd in hoofdstuk 4. Een kleine havenpomp hoeft dus maar een capaciteit van 165 m 3 /h te hebben. Dit is een voordeel ten opzichte van een pomp met frequentieregelaar omdat er 80 m 3 /h minder verpompt hoeft te worden. Het is mogelijk om een volumestroom van 165 m 3 /h te realiseren wanneer de hulpmotoren en hoofdmotoren in serie worden gezet. In figuur 3.2 is er een schematisch overzicht te zien van het koelwater systeem wanneer de hulpmotoren en de hoofdmotoren in serie staan geschakeld. Door de hulpmotoren en de hoofdmotoren in serie te schakelen wordt het mogelijk om het door de hulpmotor Figuur 3-2 Schematisch overzicht van serie geschakelde motoren HT koelwatersysteem opgewarmde HT koelwater, direct de hoofdmotoren te verwarmen. In deze situatie worden alle twee de hulpmotoren voorzien van de minimale hoeveelheid koelwater. Dit zorgt er voor dat wanneer er een hulpmotor afvalt, de andere hulpmotor, zonder enige schakelingen het bedrijf over kan nemen. 13

21 Het is hierbij niet mogelijk om er voor te zorgen dat wanneer beide hulpmotoren afvallen de hoofdmotor welke de as generator aanstuurt te voorzien van voldoende HT koelwater. Hiervoor zal eerst de huidige pomp moeten worden ingeschakeld en de benodigde afsluiters worden bediend. Wanneer de twee generatoren zouden weigeren zal de havenpomp nog blijven draaien tot dat de huidige HT koelwaterpomp bijspringt. Hierdoor zal de motor enig koelwater ontvangen tot dat de huidige HT koelwaterpomp op is gestart. Dit zou als een nadeel van kunnen worden opgevat. Echter de kans dat beide generatoren af vallen tijdens havenbedrijf is al klein. Wanneer er bijvoorbeeld onderhoud wordt gepleegd aan één van de hulpmotoren kan er voor worden gekozen om de huidige HT koelwaterpomp te laten draaien. Bij het afvallen van de hulpmotor zullen er dan geen complicaties optreden. 14

22 3.2.3 Energieoverdrachten Het HT koelwater wordt door de hulpmotor 5 C, tot 6 C opgewarmd. In deze berekening wordt er van de slechtste situatie uit gegaan. Dit is de 5 C welke de motor het HT koelwater doet stijgen. Om het HT koelwater 5 C op te warmen is er een bepaalde hoeveelheid energie nodig. De hoeveelheid energie wordt m.b.v. formule 3.1 berekend. Wanneer hier de temperatuur van 5 C en 80 m 3 /h in wordt gevuld zal er een waarde van 1674 MJ worden gevonden. Q = = 1674 MM Als er wordt gekeken naar de energievraag van de stilstaande motoren wordt er bij de meting in tabel 3.1 gevonden dat de hoofdmotoren een gemiddelde energievraag hebben van 335 MJ en de stilstaande hulpmotor een energievraag heeft van 142 MJ. Wanneer er gebruik wordt gemaakt van de minimale volumestroom zal er dus net zo veel energie in het water worden overgebracht als in de huidige situatie. Het verschil is alleen dat wanneer deze minimale volumestroom moet worden opgedeeld over de stilstaande motoren hier maar weinig water doorheen stroomt. Bij de kleine volumestroom moet er net zo veel energie over worden gezet als bij de grote volumestroom. Als er wordt gekeken naar formule 3.1 wordt het duidelijk de enige overgebleven variabele de temperatuur is. Omdat de volumestroom kleiner wordt zal het temperatuurverschil in de stilstaande motoren groter worden. Hierdoor zal er genoeg energie in de stilstaande motoren worden overgebracht. Hierbij is het wel zo dat het koelwater een stuk warmer de stilstaande motor in moet worden gepompt. Omdat in normaal bedrijf het water ook een stuk warmer wordt in de motor maakt dit niet uit. 15

23 Bij de frequentieregelaar zal de volgende situatie aan de hand zijn: De hulpmotor zal in het slechtste geval 1674 MJ aan warmte leveren aan het HT koelwater. De volumestroom hierbij is 80 m 3 /h. Hiernaast gaat er door elke hoofdmotor 20 m 3 /h en 85 m 3 /h door de stilstaande hulpmotor. Door de stilstaande hulpmotor zal 85 m 3 /h aan HT koelwater lopen. Dit kan dus net zo worden geregeld als in de huidige situatie. Hierbij stroomt het HT koelwater met ongeveer 80 C door de hulpmotor en wordt ongeveer 0.3 C afgekoeld. Q = = 142 MM Omdat er in het HT koelwatersysteem een koude en een warme tak aan HT koelwater is, kan de temperatuur voor het de motoren in stroomt worden geregeld met temperatuurregelkleppen. Door de hoofdmotoren zal 20 m 3 /h aan HT koelwater stromen. Per hoofdmotor moet er 335 MJ aan de motor worden afgegeven via het HT koelwater. Het temperatuurverschil kan berekend worden wanneer formule 3.1 om wordt gebouwd tot de onderstaande formule. Formule 3.2 Q 1000 ΔΔ = = V c = 4 C Hieruit blijkt dat het temperatuurverschil van het koelwater 4 C moet zijn. Dit betekent dat er dus HT koelwater van ongeveer 86 C/87 C de motor in stroomt. De temperatuurregelkleppen van de hoofdmotoren zullen dus veel en alleen maar heet HT koelwater laten stromen naar de motor. 16

24 Wanneer er een kleine havenpomp wordt gebruikt zal er het volgende aan de hand zijn: De hulpmotor zal in het slechtste geval 1674 MJ aan warmte leveren aan het HT koelwater. De volumestroom hierbij is 80 m 3 /h. De totale volumestroom bij deze situatie is 165 m 3 /h. Deze 165 m 3 /h moet nadat het door de hulpmotoren is gestroomd, ook nog door de hoofdmotoren stromen. Ook in deze situatie moet er weer 335 MJ aan warmte af worden gegeven. Per motor stroomt er ongeveer m 3 /h HT koelwater. Hierbij kan ook een temperatuurverschil worden gevonden. Q ΔΔ = = V c C Omdat de volumestroom meer dan twee keer zo veel is door de hoofdmotoren als door de hoofdmotoren bij de frequentieregelaar, is het temperatuurverschil de helft kleiner. In deze situatie wordt het warme en koude HT koelwater van na de twee hulpmotoren samengevoegd en door de hoofdmotoren gepompt. Hierbij wordt een gemiddelde temperatuur van het koude HT koelwater van de stilstaande hulpmotor en het warme HT koelwater van de draaiende hulpmotor gecombineerd. Hierdoor wordt er een temperatuur van ongeveer 83 C verkregen. Wanneer dit HT koelwater door de hoofdmotoren stroomt en het ongeveer 2 C afkoelt zal de eindtemperatuur van het HT koelwater ongeveer 81 C zijn. Er doen zich dus ook geen problemen voor bij de hoofdmotoren. 17

25 4 Benodigde modificaties in het HT koelwatersysteem Om een energiezuiniger bedrijf te kunnen creëren zullen er een aantal modificaties moeten worden gedaan. De modificaties zullen echter wel verschillen tussen de twee verschillende opties. Als eerst zullen de modificaties worden besproken voor wanneer er een frequentieregelaar wordt geïnstalleerd. Dit zal worden beschreven in hoofdstuk 4.1. De modificaties voor een havenpomp worden besproken in hoofdstuk

26 4.1 Frequentieregelaar Omdat er in het HT koelwatersysteem een aantal verschillende dingen moeten worden veranderd wordt dit, om het overzichtelijk te houden, vermeld in een aantal verschillende subhoofdstukken. In elk subhoofdstuk zal er informatie te vinden zijn over een ander onderdeel van het HT koelwatersysteem Leidingsysteem Door de complexiteit van het HT koelwater leiding systeem zullen er bij een frequentieregelaar geen grote modificaties worden gedaan in het leidingsysteem. Wanneer er gebruik wordt gemaakt van een frequentieregelaar zullen de volumestromen door de twee hulpmotoren hetzelfde zijn als in de huidige situatie. Hierbij zullen dus geen modificaties worden verricht. Door de hulpmotoren blijft een volumestroom lopen van 165 m 3 /h. Hiernaast zal er een volumestroom door elke hoofdmotor lopen van 20 m 3 /h. Om een volumestroom door de hoofdmotoren te kunnen realiseren is er voor elke hoofdmotor een volumestroom regelende klep nodig. In de huidige situatie bevinden zich al volumestroom regelende kleppen. Deze kleppen zijn echter alleen met de hand te bedienen en het is moeilijk om elke dag met de juiste volumestroom in te stellen. Hiervoor moeten er volumestroom regelende kleppen komen welke vanaf het besturingssysteem te bedienen zijn. Wanneer er nieuwe volumestroom regelende kleppen worden geïnstalleerd zijn er twee verschillende opties mogelijk. Er kan worden gekozen om de huidige volumestroom regelende kleppen te laten zitten en de nieuwe kleppen op een andere locatie te plaatsen. De andere optie is om de oude kleppen te vervangen met de nieuwe regelbare kleppen. Omdat het leidingsysteem in vrij krappe plaatsen kan zitten is de meest logische optie om de oude kleppen te vervangen door nieuwe, bestuurbare kleppen. Wel is het belangrijk dat deze kleppen altijd met de hand kunnen worden bediend. In geval van het falen van een regelsysteem rond de klep moet het schip altijd weg kunnen varen en dus genoeg koelvermogen hebben. Naast deze nieuwe regelbare kleppen zullen er geen verdere modificaties worden uitgevoerd in het leidingsysteem. 19

27 4.1.2 Besturing Wanneer er een frequentieregelaar wordt geïnstalleerd kan er voor worden gekozen om dit lokaal of op afstand bestuurbaar te maken. Wanneer de frequentieregelaar alleen lokaal te bedienen is zal er iemand elke ochtend en elke avond de frequentieregelaar aan moeten passen om de juiste volumestroom HT koelwater te kunnen leveren. Dit is een nadeel omdat dit een stuk meer tijd kost dan het instellen van de frequentieregelaar op de computer via het besturingssysteem. Wanneer het schip aan is gekomen en de hoofdmotoren af worden gezet worden er een aantal modificaties in het systeem gedaan. Hierbij wordt bijvoorbeeld de machinekamer ventilatie gedeeltelijk af gezet, de zee koelwaterpompen op een lagere stand gezet etc. Hierbij zal het een kleine moeite zijn om op een knop te drukken waarbij de HT koelwaterpomp omschakelt van zee modus naar haven modus. Dit geld ook wanneer het schip vertrekt. Een nadeel van de frequentieregelaar bestuurbaar te maken via het besturingssysteem is dat er extra kabels moeten worden getrokken om signalen richting het besturingssysteem te sturen en te ontvangen. Dit is echter een eenmalige onderneming in tegenstelling tot het lokaal bedienen van de frequentieregelaar. Wanneer er dus zal worden gekozen voor een frequentieregelaar zal er worden gekozen om een installatie te realiseren waarbij de frequentieregelaar via het besturingssysteem is te bedienen. 20

28 4.2 Havenpomp Net als bij de frequentieregelaar zullen er een aantal verschillende subhoofdstukken zijn waarbij verschillende onderdelen worden besproken welke aan moeten worden gepast. Ook deze modificaties in het systeem zullen mee worden genomen in de eindconclusies. De verschillende modificaties hebben allemaal een ander prijskaartje wat uiteindelijk een rol zal spelen in de terugverdientijd van de investering die wordt gemaakt Leidingsysteem Wanneer er een kleine havenpomp in het systeem wordt geïntegreerd, zullen er meer modificaties moeten worden gedaan in het leidingsysteem ten opzichte van de modificaties bij het kiezen van een frequentieregelaar. Bij het installeren van een havenpomp moet er ook rekening worden gehouden met de volumestromen door de hoofdmotoren. Dit probleem kan op de zelfde manier worden gelost als wanneer er voor een frequentieregelaar wordt gekozen. De volumestroom regelende kleppen zullen dus automatisch bedienbaar zijn. Deze kleppen zullen worden geïnstalleerd op dezelfde plek als waar de oude volumestroom regelende kleppen zitten. Om een kleine havenpomp te kunnen realiseren met een zo klein mogelijke volumestroom zullen er een aantal nieuwe componenten worden geïnstalleerd. De nieuwe componenten voor het systeem zijn: Leidingen (groen gekleurd in de tekening) Havenpomp (boven de huidige pompen in de tekening) Bestuurbare volumestroom regelende kleppen (achter elke hoofdmotor) Bestuurbare open/close kleppen (uitgaande HT leiding van hulpmotoren en in de nieuwe HT koelwaterleiding in de nieuwe leiding) In de tekening zijn de leidingen op dezelfde wijze gekleurd als in de tekening van het huidige systeem. Lichtblauwe lijnen zijn heet HT koelwater, donkerblauwe lijnen zijn kouder HT koelwater en nieuw in de tekening zijn de groene lijnen. Deze zijn net als de lichtblauwe lijnen heet HT koelwater maar nieuw aangesloten. 21

29 MIWB Figuur 4-1

30 MIWB Hoofdmotor Hulpmotor HT koelwaterpomp Havenpomp Regelbare meng klep Instelbare volumestroom klep Afsluiter Terugwegslagafsluiter Regelbare afsluiter Tabel Instelbare, regelbare volumestroom afsluiter De nieuwe havenpomp zal verder worden besproken in hoofdstuk 5. Hierin wordt dieper ingegaan op verschillende pompen waarvan er uiteindelijk één zal worden gekozen. Verder zal er in hoofdstuk 7 meer informatie worden gegeven over de nieuwe kleppen welke geïnstalleerd moeten worden. 23

31 4.2.2 Havenpomp De nieuwe havenpomp welke moet worden geïnstalleerd zal worden beschreven in hoofdstuk 6. Hiernaast moet er ook rekening gehouden worden met de plaatsing van de motor en het aanleggen van de benodigde kabels om de elektromotor van vermogen te voorzien. Deze kabels moeten naar en schakelbord worden getrokken waar zich de breaker zal bevinden voor de elektromotor. Er moet rekening mee worden gehouden dat er nog een plek over is op het betreffende schakelbord. Dit zal echter geen probleem veroorzaken omdat op elk groot schakelbord er wel een reserve aansluiting is Besturing Om het systeem zo gebruiksvriendelijk mogelijk te maken zal besturing komen op een aantal componenten. Hierbij gaat het om de havenpomp, de bestuurbare volumestroom regelende kleppen en de open/close afsluiters. Voor al deze onderdelen zal er een kabel moeten worden getrokken om aan te sluiten op het besturingssysteem. Naast de bekabeling zullen er in het huidige besturingssysteem aanpassingen moeten worden gedaan om de componenten vanaf het beeldscherm te kunnen bedienen. Hierbij moet de havenpomp kunnen worden gestart, de open/close kleppen worden geopend en gesloten en de bestuurbare volumestroom regelende kleppen moeten in verschillende standen kunnen worden geschakeld. 24

32 5 Havenpomp In hoofdstuk 5 zal er worden besproken uit welke drie verschillende havenpompen er worden gekozen. Hierbij zullen de drie verschillende havenpompen worden vergeleken en hieruit zal de beste naar voren worden gebracht. 5.1 Pomp 1; AMPCO ZCH2 4x3 C De eerste pomp is een pomp van het merk AMPCO. Het gaat om het model ZCH2 4x3 C. Deze pomp is een centrifugaalpomp en gemaakt van nikkel, aluminium en brons. Deze pomp heeft de volgende specificaties: Volumestroom: 165 m 3 /u Opvoerdruk: 4.22 bar Toeren: 3500 rpm Rendement: 76% Vermogen: 25.3 kw NPSH: 6.05 m Deze pomp kan precies de juiste volumestroom leveren. De opvoerdruk is echter iets te groot. In de ideale situatie is deze rond de 3.5 bar. De te hoge druk kan echter wel weg worden genomen door het leidingsysteem door de relatief dunnen leiding over te laten gaan in een wat dikkere leiding. Hierbij zal er door het grotere oppervlak van de doorsnede van de leiding de vloeistof zorgen voor een kleinere druk. De NPSHr zal geen problemen met zich meenemen omdat het systeem standaard onder een druk staat en de pomp hoeft dus alleen maar het water weg te persen. Wanneer er voor deze pomp wordt gekozen zal er een bedrag van 5322,20 moeten worden gerekend voor de pomp. Dit is vrij duur voor een pomp van dit formaat. Dit komt door het dure materiaal wat gebruikt wordt voor de pomp. 25

33 5.2 Pomp 2; Johnson Pump CombiBloc CL/CI De tweede pomp is een pomp van Johnson Pump. Het gaat om het model CombiBloc CL/CI. Deze pomp is een centrifugaalpomp en gemaakt van gietijzeren onderdelen. De pomp heeft de volgende specificaties: Volumestroom: m 3 /u Opvoerdruk: 4.13 bar Toeren: 3550 rpm Rendement: 72.4% Vermogen: kw NPSH: 5.3 m Ook deze pomp levert de juiste volumestroom en ook hier is de druk net wat te hoog. Dit is echter op de zelfde manier op te lossen als bij pomp 1. De NPSHr zal geen problemen met zich meenemen omdat het systeem standaard onder een druk staat en de pomp hoeft dus alleen maar het water weg te persen. Wanneer er voor deze pomp wordt gekozen zal er een bedrag van 3285,- moeten worden gerekend voor de pomp. Dit bedrag is een stuk minder dat pomp 1 omdat deze pomp van gietijzer is gemaakt wat relatief goedkoop is. 26

34 5.3 Pomp 2; Facta NB /188 A-F-A BAQE De derde pomp is een pomp van het bedrijf Facta. Het gaat om het model pomp NB /180 A-F-A BAQE. Ook deze pomp is een centrifugaal pomp en is gemaakt van gietijzeren onderdelen. De pomp heeft de volgende specificaties: Volumestroom: 168 m 3 /u Opvoerdruk: 4,11 bar Toeren: 3550 rpm Rendement: 75,3% Vermogen: 25,50 kw NPSH: 3,44 m Ook deze pomp levert de juiste volumestroom en ook hier is de druk net wat te hoog. Dit is echter op de zelfde manier op te lossen als bij pomp 1 & 2. De NPSHr zal geen problemen met zich meenemen omdat het systeem standaard onder een druk staat en de pomp hoeft dus alleen maar het water weg te persen. Wanneer er voor deze pomp wordt gekozen zal er een bedrag van 4268,- moeten worden gerekend voor de pomp. Ondanks dat de pomp van gietijzer is gemaakt is deze toch een stuk duurder dan pomp 2. 27

35 5.4 Besparing door havenpomp De tijd dat de havenpomp kan worden gebruikt is alleen wanneer het schip zich in de haven bevind. Dit is over het algemeen van ongeveer half 9 in de ochtend tot half 9 in de avond. De havenpomp kan dus in theorie 12 uur per dag draaien. Om de besparing niet groter te laten lijken dan dat deze zal worden zal er van 11.5 uren per dag uit worden gegaan. In het weekend komt het schip later aan en vertrekt meestal vroeger. Om dit te compenseren zal er van uit worden gegaan dat de gemiddelde draaiuren van de havenpomp op 11.5 uur per dag zal liggen. De totaaltijd dat de pomp per jaar zal draaien is 365 maal 11.5 uur. Na een heel jaar zal de havenpomp dus 4197,5 uren draaien Besparing pomp 1 De huidige HT koelwaterpomp heeft een vermogen van 155,1 kw. De eerste havenpomp heeft een vermogen van 25.3 kw. Dit betekend dat er een totaal verschil tussen deze pompen is van 129,8 kw. Dit is 129,8 kwh per uur. Het gewicht aan brandstof wat er per uur wordt bespaard met deze pomp is 28,82 kg diesel. Wanneer er naar een jaarlijks overzicht wordt gekeken waarbij uit wordt gegaan van de 4197,5 uur per jaar, zal er een totaal verschil in kwh zijn van: 4197,5 129,8 = ,5 kkh Met een totaal verschil van ,5 kwh per jaar zal er ,48 kg aan diesel worden bespaard. De huidige brandstofprijs van de diesel welke hier aan boord wordt verstookt is 770,78 per MT. In de toekomst is het vrij zeker dat deze prijzen alleen maar meer gaan stijgen dus zal er voor de berekening uit worden gegaan van de huidige prijs. Met dit bedrag en de besparing van 120,95 ton aan diesel zal er een bedrag van ,52 worden bespaard. 28

36 5.4.2 Besparing pomp 2 Het verschil tussen pomp 1 en pomp 2 is 0,02 kw. Deze pomp met een vermogen van kw is dus een heel klein beetje zwaarder uitgevoerd. Het verschil in vermogen met de huidige HT koelwaterpomp is bij deze pomp dan ook iets kleiner, namelijk 129,78 kw. Hieruit blijkt dat bij het draaien van 4197,5 uur er een hoeveelheid energie wordt bespaard van ,6 kwh. Om deze hoeveelheid energie op te kunnen wekken zal er ,84 kg aan diesel moeten worden verstookt. Deze hoeveelheid brandstof staat gelijk aan een bedrag van ,16. Deze 0.2 kw verschil met pomp 1 betekend een kleinere besparing. Het verschil van deze besparing is echter maar 14,36 per jaar. Dit bedrag is zo klein dat dit te verwaarlozen is. 29

37 5.4.3 Besparing pomp 3 Pomp 3 is van de drie pompen het zwaarst uitgevoerd met 25,50 kw. Dit is dus maar iets meer als de andere twee pompen. Het verschil met de huidige HT koelwaterpomp is 129,6 kw. Na 4197,5 uur te draaien met de havenpomp zal er kwh worden bespaard. Om deze hoeveelheid energie op te wekken zou er ,11 kg aan diesel moeten worden verbrand. Met een besparing van deze hoeveelheid wordt er een bedrag van ,87 worden bespaard aan brandstofkosten. In vergelijking met pomp 1 wordt er hier 143,65 per jaar minder bespaard. Met pomp 2 komt dit verschil op 129,29. In tegenstelling tot het verschil tussen pomp 1 en 2, zou dit verschil mee kunnen worden genomen in de uiteindelijke beslissing. 30

38 5.5 Keuze havenpomp De drie verschillende havenpompen zijn in opbrengst en opvoerdruk ongeveer gelijk aan elkaar. Het grote verschil tussen pomp 1 en pompen 2 & 3 is de materiaalkeuze van de pomp. Bij pomp 1 gaat het om een pomp welke gemaakt is van nikkel, aluminium en brons. Door het gebruik van deze materialen is de pomp slijtvaster dan een pomp van gietijzer en ondervind de pomp minder schade door cavitatie. Echter door het gebruik van nikkel, aluminium en brons is de pomp een stuk duurder dan een pomp gemaakt van gietijzer. De prijs van de pompen zal uiteindelijk een doorslaggevende rol hebben waarbij wel de materiaalkeuze van pomp 1 in het achterhoofd zal worden gehouden. In tabel 5.1 is een overzicht te zien waarin de aanschafkosten, de besparing en de terugverdientijd zijn. Pompen Aanschafkosten Besparing per jaar Terugverdientijd in dagen Pomp , ,52 21 Pomp ,16 13 Pomp ,87 17 Tabel 5-1 Uit deze tabel blijkt dat welke pomp er ook wordt gekozen, de terugverdientijd van alleen de pomp is minder dan 1 maand. Omdat pomp 3 een pomp is van gietijzer, de kosten relatief hoog zijn en de besparing per jaar het minst, valt deze pomp af. Hierdoor blijven alleen pomp 1 & 2 over. Pomp 1 heeft de grootste besparing per jaar met een verschil van 14,36. Hiernaast is het materiaal van de pomp een stuk slijtvaster dan van pomp 2. Er kan hier dus worden uitgegaan van minder intensief onderhoud. Echter zullen de onderdelen van pomp 1 duurder zijn dan van pomp 2 vanwege het dure materiaal. Het verschil in onderhoud zal dus te verwaarlozen zijn. De manuren welke in pomp 1 gestoken worden zullen door het mindere onderhoud wel lager zijn dan bij pomp 2. Dit verschil zal echter pas na vele jaren dienst te zien zijn en dus lastig in te schatten. De uiteindelijke keuze van de havenpomp zal pomp 2 zijn. Deze pomp is het goedkoopst in aanschaf en hiermee wordt bijna net zo veel geld bespaard als met pomp 1. Omdat er alleen maar schoon, zoet water verpompt hoeft te worden is het niet noodzakelijk om een pomp te nemen met een kwaliteit zoals die van pomp 1. 31

39 6 Frequentieregelaar 6.1 Minimaal vermogen frequentieregelaar In de huidige situatie vraagt de HT koelwaterpomp 155,1 kw. Om de minimale hoeveelheid vermogen te kunnen bepalen moet er worden gekeken naar de pompkarakteristiek. Wanneer er wordt gekeken in figuur 6.1 bij een volumestroom van 245 m 3 /u wordt, ziet met dat dit bij de huidige HT koelwaterpomp (Ø ), het benodigde vermogen 90 kw is. Figuur

40 6.2 Frequentieregelaar 1; Danfoss FC 302 Het bedrijf Danfoss produceert verschillende soorten frequentieregelaars. Een van deze frequentieregelaars uit het assortiment van Danfoss kwam als best naar voren voor de HT koelwaterpomp. Deze frequentieregelaar heeft de volgende specificaties: Voltage ingang: V ± 10 % Voltage uitgang: % Vermogens bereik: kw Frequentie ingang: 50/60 Hz Frequentie uitgang: Hz Behuizing: IP 20 / IP 54 Rendement: 98 % Mogelijkheid automatisering: Ja Het huidige voltage van de pomp is 725 V. In een eerdere situatie was dit wel 690 V maar om enige praktische redenen is dit op gevoerd tot 725 V. De voltage ingang moet binnen de % liggen om deze frequentieregelaar te kunnen gebruiken. Wanneer er tien procent bij 690 V op wordt geteld komt men uit op 759 V. Dit is het maximale voltage wat de frequentieregelaar in mag. In de huidige situatie wordt er dus aan deze eis voldaan. Deze frequentieregelaar heeft een opmerkelijk groot vermogensbereik. Deze ligt erg hoog en kan dus eventueel grote vermogens hanteren. Een frequentieregelaar van Danfoss met een minder groot vermogen is er niet welke voldoet aan de eisen welke benodigd zijn voor de HT koelwaterpomp. Het benodigde vermogensbereik is maar ± 50 kw tot ± 170 kw. De bovenste waarde van 170 kw is iets te veel maar dit zal nodig zijn om eventuele pieken op te kunnen vangen. De 50 kw als laagste vermogen kan nodig zijn wanneer er een andere HT koelwaterpomp wordt geïnstalleerd welke minder vermogen nodig heeft bij een lage volumestroom dan de huidige HT koelwaterpomp. 33

41 Bij deze frequentieregelaar kan voor twee verschillende soorten behuizing worden gekozen. Het gaat om een IP 20 behuizing of een IP 54 behuizing. De IP code bestaat altijd uit twee verschillende cijfers. Deze twee cijfers hebben allebei een andere betekenis. Het eerste cijfer staat voor de bescherming tegen vaste stoffen. Dit verschilt van 0, niet beschermt, tot 6, beschermt tegen fijn stof. Het tweede cijfer staat voor de bescherming tegen water. Dit verschilt van 0, niet beschermt, tot 7, tijdelijk geheel onder water. De 2 uit IP 20 betekend dat de behuizing bestand is tegen vaste stoffen met een diameter van 12,5 mm of groter. De 0 uit IP 20 betekend dat de behuizing totaal niet is beschermt tegen water. De 5 uit de IP 54 betekend dat de behuizing bestand is tegen stof. De 4 uit de IP 54 betekend dat de behuizing bestand is tegen spetterend water van elke kant. Het rendement van deze frequentieregelaar is 98 %. De frequentieregelaar moet een vermogen van 90 kw moeten leveren aan de elektromotor. Dit vermogen is dus 98 % van het vermogen wat de frequentieregelaar vraagt van het scheepsnet. Het gaat hier om gevraagd vermogen van 91,8 kw. VVVVVVVV = = 91.8 kk 98 De zelfde berekening kan ook worden gemaakt voor de andere vermogens en frequentieregelaars. De pomp zonder frequentieregelaar vraagt een vermogen van 155,1 kw dus zal er een totaal verschil in vermogen zijn van 63,3 kw. Wanneer de pomp in normaal bedrijf draait en dus 155,1 kw vermogen aan het scheepsnet zal vragen, zal dit ook via de frequentieregelaar gaan. Hierbij moet er ook rekening worden gehouden met het twee procent verlies welke de frequentieregelaar maakt. Om de 155,1 kw aan vermogen op te wekken zal de frequentieregelaar hier 158,3 kw vermogen voor vragen van het scheepsnet. Dit scheelt dus 3,2 kw aan vermogen wanneer de HT koelwaterpomp in zee bedrijf draait. 34