Jäähdytyspuhaltimien taajuusmuuttaja-optio

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin ABB Oy Marinelle. Työssä piti kehittää propulsiomoottorin jäähdytinyksikköön puhaltimien taajuusmuuttajakäytön optio, sisältäen moottori-taajuusmuuttaja-paketin jokaiseen jäähdytinyksikkötyyppiin ja ohjauksen suunnittelun sekä kaapituksen tarpeellisuuden. Työssä käsitellään nopeussäädettyä sähkökäyttöä puhallinsovelluksessa ja sen tuomia hyötyjä verrattuna vanhaan järjestelmään.

Opinnäytetyön alussa kerrotaan merenkulun säädöksistä ja vaatimuksista. Tämän jälkeen siirrytään kuvailemaan nykyistä jäähdytinjärjestelmää ja kerrotaan taajuusmuuttajan ja epätahtikoneen ominaisuuksista. Tässä tutustutaan taajuusmuuttajan rakenteeseen, sen pääosiin ja niiden tehtäviin sekä taajuusmuuttajan ohjaus- ja säätötapoihin. Epätahtikoneesta selvitellään oikosulkumoottorin rakennetta, ominaisuuksia ja nopeussäätöä. Työn keskiosassa käsitellään puhallinsovellusta ja keskipakoispuhallinta. Lopuksi edetään nopeussäädettyyn käyttöön ja siihen siirtymiseen liittyvien asioiden huomioimiseen sekä kerrotaan jäähdytinjärjestelmän ohjauksesta ja säädöstä.

Työn tuloksena tuli taajuusmuuttaja-optio jäähdytinyksikköön. Jokaiseen jäähdytinyksikkötyyppiin on moottorista ja taajuusmuuttajasta koostuva paketti, joka soveltuu kolmeen laivojen kelluvaan sähköverkkoon: 400 V/50 Hz, 440 V/60 Hz ja 690 V/60 Hz. Taajuusmuuttajakäyttö tulee rakentaa sähkökaappiin, joka on suojattu IP44-luokituksella ja täyttää EMC-yhteensopivuusvaatimukset. Työssä esitetään ratkaisuja EMC- ja laakerivirtojen haittavaikutusten ehkäisyyn.

Kehitystoimina voi olla adaptiivisella ohjelmoinnilla tehtävä ohjaus ja puhallinmoottorien pyörimisnopeuden yhdenmukaistaminen. Näillä toimenpiteillä päästään paremmin toteutettaviin ratkaisuihin järjestelmän ohjauksessa ja ylläpidossa.

This thesis was made for ABB Oy Marine. The purpose of the thesis was to create a Variable Speed Drive for the Cooling Air Unit of the propulsion motor’s. The thesis discusses a Variable Speed Drive for a fan application and its benefits compared to the old system. All rules and regulations presented in the thesis are in accordance with marine classifications. The following matters were investigated in the thesis: the theoretical features of an asynchronised motor, the frequency converter, the fan application in a cooling air unit, the control of the cooling system and the issues that have to be considered when using a variable speed drive.

The result of the thesis was a variable speed drive option for the cooling air unit. A motor and a frequency control packet for three different floating electrical network was created for every cooling air unit. The conclusion was that a frequency converter should be build in to a cabinet with IP44 protection class and electromagnetic compatibility. This assembly results in improved handling and prevents EMC and bearing current related disturbances.

Further research is required to use adaptive programming for frequency converter and setting the fan motors’ nominal speed to 1800 rpm. With these actions, the system’s operation can be improved and the number of different cooling air units can be reduced.