DC-syöttöverkko laivaolosuhteissa ja sen vaikutukset käynnistin suunnitteluun

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, miten DC-syöttöverkko voidaan laivaolosuhteissa toteuttaa, ja minkälaisia vaikutuksia sillä on hydraulikoneikon käynnistimen suunnitteluun. Työ tehtiin Rolls-Royce Oy Ab:lle.

Työssä lähdettiin liikkeelle kertomalla laivan sähköverkosta yleisesti ja vertailemalla sitä maasähköverkkoon. Tämän jälkeen käsiteltiin AC- ja DC-syöttöverkkojen järjestelmiä laivassa ja vertailtiin niitä keskenään.

Käynnistimistä ja niiden sähköverkoista kerrottiin yleisesti kappaleessa kaksi. Käynnistin tyypeistä esitettiin yleisimmät, jotka ovat suora käynnistys, tähtikolmiokäynnistys ja pehmokäynnistys.

Kappaleessa kolme käytiin läpi DC-verkon teoriaa yleisesti ja sen erityispiirteitä. Eriteltiin DC-verkon hyviä ja huonoja puolia sekä yleisimpiä haasteita ensisijaisesti verrattuna AC-verkkoon.

Kappaleessa neljä esitettiin alkuperäinen AC-syöttöverkolla toimiva käynnistin. Kappaleessa paneuduttiin käynnistimen toimintoihin, ja sen sisällä oleviin laitteisiin syvemmin.

Kappaleessa viisi esitettiin alkuperäisen AC-käynnistimen kytkentäkaavio, ja kerrottiin siihen tulevista muutoksista, kun siirrytään DC-verkkoon. AC-käynnistimen kytkentäkaavio on tämän työn lähtökohta, josta lähdettiin liikkeelle suunniteltaessa tilalle uutta DC-käynnistintä. Kappaleessa kerrottiin myös yleisimmin käytetyistä DC-jännitteistä laivassa, ja esitettiin ABB:n kaksi lähestymistapaa DC-järjestelmän rakentamiseen.

Kappaleen kuusi alussa käsitellään DC-verkon eri käyttöluokkia. Tämän jälkeen esitetään uuteen DC-käynnistimeen tuleva tankokontaktori, jota ensisijaisesti verrataan alkuperäiseen AC-käynnistimen kontaktoriin. Kappaleessa esitetään myös uusi vaihtoehto järjestelmän virtamittarille. Lisäksi esitettiin muita alkuperäisen käynnistimen laitteita.

The purpose of this thesis was to investigate how DC power grid supply should fulfill on board, and what kind of impacts it causes to electrical designing of hydraulic pump motor starter. This thesis was made for Rolls-Royce plc.

The thesis was started by discussing the ship’s electrical grid in general, and comparing it to electrical grid on land. After that chapter one deals with AC and DC power grid supplies on board and compares them to each other.

About the starters and their electrical grids was commonly reported in chapter two. The most common different types of the starters was presented, which are direct on line start, star-delta start and soft start.

Chapter three told about the theory of the DC power grid in general, and its specific features. It discussed with the good and bad sides of the DC power grid, and its most common challenges, compared in priority to the AC power grid.

In the chapter four was presented the original starter based on AC power grid supply. Chapter focused on trigger functions, and presented the inside devices of the starter.

In the chapter five was presented the original AC starter’s wiring diagram, and was discussed about the future changes to it, when the power supply is DC. AC starter’s wiring diagram is the starting point of this work, where from was started designing the new DC starter. The chapter also discusses about the most common used DC voltages on board, and presented ABB’s two different approaches to construct the DC power grid supply.

In the beginning of the chapter six was discussed about the different utilization categories of the DC systems. After that was presented the new bar contactor of the DC starter, compared in priority to the original AC starter block-contactor. Also the new ammeter is presented. Other devices was also presented from the original starter.