Isochronous Load Sharing Setup at STH - HUB

Abstract

At STH in Vasklot, eight test cells have been built for testing customer engines and for research and development purposes. To have solutions ready for special tests in the future, Wärtsilä wanted to have a system installed, where it is possible to perform isochronous load sharing tests. At STH, most of the hardware needed to run these tests was already installed, but no definitive plan on what needs to be addressed in order to get a working system, where it is possible to run in isochronous load sharing mode.

The task of this thesis was to get setup installed at STH-HUB, where it would be easy in the future to carry out isochronous load sharing tests. In order to accomplish this task, a comprehensive understanding of how isochronous load sharing works, how the electrical system was built for engine tests at STH -HUB and the working principles of different electrical apparatuses was necessary.

The methodology consisted of reviewing various documents, such as electrical drawings, user manuals, and functional documentation manuals in addition with an analysis of the current system and practical implementation to establish a functional isochronous load sharing system. The results show a thorough analysis of the electrical system at STH. Requirements identified for isochronous load sharing operation at STH-HUB and solutions needed to get a complete isochronous load sharing system working. Finally, it also shows solutions on how to segment multiple engines into different load sharing groups.

Vid STH i Vasklot har åtta testceller byggts för testning av kundmotorer och för forsknings- och utvecklingsändamål. För att ha lösningar redo för specialtester i framtiden ville Wärtsilä ha ett system installerat, där det är möjligt att utföra isokrona lastfördelningstester. På STH hade man redan installerat det mesta av den hårdvara som behövs för att köra dessa tester, men det fanns ingen definitiv plan på vad som behöver åtgärdas för att få ett system som kan köras i isokron lastfördelningsläge.

Uppgiften i detta examensarbete var att få en lösning installerad vid STH-HUB, så att det i framtiden skulle vara lätt att utföra isokrona lastfördelningstester. För att kunna utföra denna uppgift var det nödvändigt att ha en omfattande förståelse för hur isokron lastfördelning fungerar, hur det elektriska systemet är uppbyggt för motortester vid STH -HUB och hur olika elektriska apparater fungerar.

Metoden bestod av en granskning av olika dokument, såsom elritningar, användarmanualer och manualer för funktionsdokumentation, tillsammans med en analys av det nuvarande systemet och ett praktiskt genomförande för att skapa ett fungerande isokron lastfördelningssystem. Resultaten visar en grundlig analys av STH:s elsystem. Även krav som identifierats för isokron lastfördelning vid STH-HUB och lösningar som behövs för att få ett komplett isokron lastfördelningssystem att fungera studerades. Resultatet visar också förslag på lösningar hur man kan dela in flera motorer i olika lastdelningsgrupper.

STH:n Vaskiluodossa on rakennettu kahdeksan testisolua asiakkaiden moottoreiden testausta sekä tutkimus- ja kehitystoimintaa varten. Jotta Wärtsilä saisi tulevaisuudessa valmiit ratkaisut erikoistestejä varten, yhtiö halusi asentaa järjestelmän, jossa on mahdollista tehdä isokronisia kuormitusjakaumatestejä. STH:ssa suurin osa näiden testien suorittamiseen tarvittavasta laitteistosta oli jo asennettu, mutta ei ollut olemassa lopullista suunnitelmaa siitä, mitä on tehtävä, jotta järjestelmä voisi toimia isokronisessa kuormanjakotilassa.

Tämän opinnäytetyön tehtävänä oli saada STH-HUBiin asennettua järjestelmä, jonka avulla isokronisen kuormanjakotestien suorittaminen olisi tulevaisuudessa helppoa. Tehtävän suorittamiseksi tarvittiin kattava käsitys siitä, miten isokroninen kuormanjako toimii, miten STHHUB:n moottoritestejä varten rakennettu sähköjärjestelmä toimii ja miten eri sähkölaitteiden toimintaperiaatteet toimivat.

Menetelmään kuului erilaisten dokumenttien tarkastelu, kuten sähköpiirustuksia, käyttöoppaita ja toimintakäsikirjoja, sekä nykyisen järjestelmän analyysi että sen käytännön toteutus toimivan isokronisen kuormanjakojärjestelmän luomiseksi. Tulokset näyttävät perusteellisen analyysin STH:n järjestelmästä. Myös STH-HUBin isokronista kuormanjakoa varten tunnistettuja vaatimuksia ja ratkaisuja, joita tarvitaan täydellisen isokronisen kuormanjakojärjestelmän toimintaan, tutkittiin. Lopuksi esitetään myös ratkaisuja siihen, miten useat moottorit voidaan jakaa eri kuormituksenjakoryhmiin.