Automatization of cruise ship's potable freshwater circulation control

Abstract

Työn tarkoituksena oli suunnitella ja toteuttaa referenssi laivaan täysautomaattinen makeanveden kierron hallintajärjestelmä. Järjestelmän suunnittelu perustui ajatukselle, että laivan makeavesikierron hallinta perustuu lämpötilan ja virtauksen säätelyyn. Virtaus- ja lämpötila-arvot järjestelmä lukee reaaliajassa antureilta ja näiden arvojen perusteella se säätelee itseään optimaalisiin lämpötila-arvoihin.

Makeavesijärjestelmä suunniteltiin niin, että valittujen komponenttien avulla makeavesikiertojärjestelmä on automatisoitu. Kehitystyö tehtiin suunnittelemalla ja implementoimalla uusi automaattinen makeaveden kierron hallintajärjestelmä, joka integroitiin olemassa olevaan makevesijärjestelmään. Suunnittelu keskittyi laivan makeavesikiertojärjestelmän automatisointiin, ensin suunnitteluvaiheessa, sen jälkeen neuvotteluissa kaikkien osapuolten kanssa, sen jälkeen integrointi materiaalinhallintajärjestelmään, sitten materiaalien hankintavaiheeseen, järjestelmän asennukseen laivalla, järjestelmän testaukseen, käyttöönottoon ja järjestelmän myyntiin laivavarustamolle.

Työn tuloksena referenssilaivassa on nyt toimiva järjestelmä, joka säätelee laivan makeaveden kiertoa antureilta saatavan veden virtaus- ja lämpötila-arvojen mukaisesti. Järjestelmän toteutuksen lopputuloksena on se, että palaavissa kuuman veden kiertolinjoissa kuuman veden lämpötila pysyy riittävän kuumana kaikkina aikoina, ja se oli suuri huolenaihe aikaisemmin kuuman veden järjestelmässä, joka takaa kuuman veden järjestelmän turvallisuuden. Järjestelmä tekee laivan rakennusaikaisen makeavesijärjestelmän käyttöönotosta helpomman, koska järjestelmän toiminta pystytään tarkastamaan automaatiojärjestelmästä. Kehitystyön tulokset tekevät laivan omistajalle laivan makeavesikiertojärjestelmästä helpommin operoitavan ja vähentää huolto ja ylläpitotyötä ja siten tuottaa kustannussäästöjä laivan omistajalle. Kehitystyön uusi automaatiojärjestelmä pitää huolen siitä, että laivan kuumavesi on turvallista ja hygieenistä, koska kuuman veden lämpötilat pysyvät riittävän kuumina kaikkina aikoina, ja myös minimoi riskit, että legionella pneumophila bakteeri pystyisi kehittymään laivan kuuman veden putkistoissa. Kehitystyö johti päätökseen, että kaikki ponnistukset, jotka tehdään kehittämään laivan makeavesijärjestelmien automatisaatiota, ovat arvokkaita ja parantavat laivan makeavesijärjestelmiä tulevaisuutta ajatellen.

The aim of the present Master’s thesis is to design and implement in a reference ship a fully automatic potable fresh water circulation control system. System design was based on the idea that the potable freshwater circulation control and regulation is based on the water flow and temperature measurement values. The system reads the flow and temperature measurement values from the sensors in real time and based on these measurement values, the system regulates itself to optimal temperature values.

The potable freshwater system was designed in such a way that with these components the regulation of potable freshwater circulation is automated. The development work was carried out through designing and implementing a new automatic fresh water circulation control system that was integrated with the existing fresh water system, to make the water circulation system fully automatized. The development work focused on the automatization of the freshwater circulation system, first in the design phase, then in the negotiation phase with all the parties including the yard, ship owner, supplier and subcontracting companies, ERP and logistics phase, then in the purchase phase, assembly phase, testing phase, commissioning phase and, finally, in the delivery to the ship owner.

As the result of the study, the reference ship now has a working system, that regulates the ship’s potable freshwater circulation based on the flow- and temperature measurement values received from the sensors. The system end results show that the temperatures of the returning hot water circulation lines remains hot enough at all times. Hot water circulation lines temperature was a major concern regarding the hot water circulation system, because it has to remain hot enough to ensure the safety of the hot water system. The system makes it easier to commission the potable freshwater system during the ship’s building time, because the functioning of the potable freshwater system can be checked from the automation system. The results of the implemented development work also show that it is easier for the ship owner to operate the ship’s potable freshwater circulation system and reduce the maintenance and supervision work and, therefore, it produces cost savings for the ship owner. The new automation system developed in this study ensures that the ship’s potable hot water is safe and hygienic, because hot water temperatures stays hot enough at all times, and it also minimizes the risk that legionella pneumophila bacteria are able to live in the ship’s hot potable water pipelines. The thesis concludes that all efforts made to progress a cruise ship freshwater system automatization are valuable and improve cruise ship water systems for the future.