Electrical heater for charge air conditioning on a research engine

Abstract

Summary This thesis work has been done for Wärtsilä, Testing & Performance (T&P). T&P belongs to R&D and the work was done in Waskiluoto Validation Center, which is an engine laboratory. The work has been to plan, dimension and install an electrical heater for the charge air conditioning system on a research engine. To be able to accurately regulate the load to the heater, a control cabinet also needed to be installed. The control cabinet is controlled from the PLC system. The electrical heater is located after the existing liquid heaters and the heater is dimensioned to meet the process requirements. The PLC and Morphee systems are programmed for controlling the heater. Morphee is the user interface for the operator of the engine and it provides the engine operator with an easy, understandable user interface. The electrical heater will be used in certain tests which need high charge air temperatures. It will also be used when the engine is started in order to faster achieve the wanted charge air temperature and save time. The result is a well working electrical heater for the charge air conditioning system, which has good regulation possibilities and is quite easy to use.

Abstrakt Detta ingenjörsarbete har gjorts åt Wärtsilä, Testing & Performance (T&P). T&P hör till R&D och arbetet utfördes vid Waskiluoto Validation Center, som är ett motorlaboraturium. Arbetet gick ut på att planera, dimensionera och installera en elektrisk värmare för laddluftkonditioneringsystemet till en utvecklingsmotor. För att kunna reglera effekten noggrant till värmaren behövs också ett kontrollskåp som regleras från PLC-systemet. Den elektriska värmaren är installerad efter de befintliga vätskevärmarna och är dimensionerad enligt processens behov. PLC och Morphee systemet är programmerade att kontrollera och styra värmaren. Morphee är användargränsnittet för användaren till motorn och är programmerad och planerad att ge en enkel och klar användning av den elektriska laddluftvärmaren. Den elektriska värmaren kommer att användas vid tester som behöver höga temperaturer på laddluften och dessutom kommer värmaren att vara i användning när motorn startas upp, för att snabbare uppnå önskad laddluftstemperatur och därmed spara tid. Resultatet för arbetet var en bra fungerande elektrisk värmare för laddluften. Den har bra reglermöjligheter och är rätt lätt att använda.

Tiivistelmä Tämä opinnäytetyö on tehty Wärtsilälle, Testing & Performance yksikölle (T&P). T&P kuuluu R&D:hen ja työ on suoritettu Waskiluoto Validation Centerissä, joka on moottorilaboratorio. Työhön kuuluu suunnitella, mitoittaa ja asentaa sähköinen ahtoilman lämmitin kehitysmoottorille. Jotta tehoa pystyttäisiin tarkasti säätämään lämmittimelle, tarvitaan säätökaappi, jota ohjataan PLC-järjestelmän kautta. Sähköinen ahtoilman lämmitin on asennettu nykyisten nestemäisten lämmittimien jälkeen ja mitoitettu prosessin tarpeisiin. PLC-ja Morphee-systeemit on ohjelmoitu valvomaan ja ohjamaan lämmitintä. Morphee on käyttäjälle tarkoitettu moottorin käyttöliittymä ja ohjelmoitu ja suunniteltu aikaansaamaan helppo ja selkeä käyttö sähköisestä lämmittimestä. Sähköista ahtoilman lämmitintä tullaan käyttämään jatkossa testeissä, joissa tarvitaan korkeaa ahtoilman lämpötilaa ja startattaessa, että saataisiin haluttu ahtoilman lämpötila nopeammin ja säästettäisiin aikaa. Opinnäytetyön lopputulos on hyvin toimiva sähköinen ahtoilman lämmitin, jolla on hyvät säätömahdollisuudet ja jota on suhteellisen helppo käyttää.