Designing and Building a Load Bank for UNIC Modules

Abstract

This Bachelor’s thesis was commissioned by Wärtsilä Marine Solutions in Vaasa, for the team Embedded Automation Testing. The purpose of the thesis was to design, build and document a custom made test rig that will be used for testing of Wärtsilä’s UNIC modules. The loads in the rig simulate Wärtsilä engines’ starting air valve and fuel injectors. The test rig also contains chokes, for testing maximal outputs from the modules.

The reason for building the test rig was to have the correct loads gathered in one place and make the testing procedure easier and possible to conduct in a laboratory environment. The loads used in the load bank consist of chokes, solenoid valves, fuel control valves and resistors and coils in series simulating fuel injectors.

The theoretical part of the thesis explores the theory and function of the loads inside the rig, as well as the theory and execution of Electromagnetic compatibility (EMC). Electromagnetic interferences (EMI), how to take EMC into account when designing and practical methods of reaching EMC are discussed.

The result of the thesis is a custom built test rig that will be used by the Embedded Automation Testing team as well as technical documentation of the rig. This includes construction, electrical installation, way of working and brief function testing.

Detta examensarbete utfördes på uppdrag av Wärtsilä Marine Solutions, för teamet Embedded Automation Testing. Syftet med detta examensarbete var att designa, konstruera och dokumentera en skräddarsydd testrigg som används för att testa Wärtsiläs UNIC moduler. Belastningarna i riggen simulerar Wärtsilämotorernas startluftsventiler och bränsleinjektorer. Riggen innehåller även chokar, för testning av modulernas maximum output.

Anledningen för bygget av testriggen var att kunna ha de korrekta belastningarna samlade på ett ställe. Detta för att göra testproceduren enklare och för att göra det möjligt att testa i laboratoriemiljö. Belastningarna i riggen består av chokar, magnetventiler, bränslekontrollventiler och resistanser och spolar som simulerar bränsleinjektorer.

Examensarbetes teoridel utforskar teorin bakom de olika belastningarna, samt deras funktion. Examensarbetet utforskar också teorin och utförandet av elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). Elektromagnetiska störningar (EMI), hur man tar EMC i beaktande när man designar och praktiska metoder för att uppnå EMC diskuteras.

Resultatet av examensarbetet blev en skräddarsydd testrigg som kommer att användas av teamet Embedded Automation Testing samt en teknisk dokumentation av testriggen. Detta inkluderar konstruktion, elektrisk installation, funktion samt funktiontestning i korthet.

Tämä opinnäytetyö on tehty Wärtsilä Marine Solutions, Embedded Automation Testingosastolle. Opinnäytetyön tarkoitus oli suunnitella, rakentaa ja dokumentoida erikoisvalmisteinen testilaitteisto, jota käytetään UNIC moduulien testaukseen. Kuormat laitteiston sisällä simuloivat Wärtsilä moottorien käynnistysventtiiliä sekä polttoaineen ruiskutuksia. Laitteiston sisällä on myös kuristimia moduulien maksimi tehon testaukseen.

Testilaitteiston rakentamisen syy oli, että oikeanlaiset kuormat olisivat kerätty samaan paikkaan, mikä helpottaisi testausmenettelyä. Testauslaitteisto mahdollistaa myös laboratoriotestausta. Kuormat testauslaitteistossa koostuvat kuristimista, käynnistysventtiileistä, polttoaineen ruiskutuksista sekä vastuksista ja keloista, jotka simuloivat polttoainesuutimia.

Opinnäytetyön teoriaosa tutkii kuormitusten ja niiden toiminnan teoriaa. Opinnäytetyö tutkii myös sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) teoriaa ja suoritusta. Keskustellaan myös sähkömagneettisista häiriöistä (EMI), miten otetaan EMC huomioon suunnittelussa, sekä miten saavutetaan EMC käytänössä.

Opinnäytetyön tulos on erikoisvalmisteinen testilaitteisto, jota käytetään Embedded Automation Testing osastolla, sekä tekninen dokumentaatio testilaitteistosta. Tekninen dokumentaatio testilaitteistosta sisältää rakentamisen eri vaiheet, sähköasennuksen, toiminnan sekä toiminnan testauksen.