Risteilylaivan sähköntuotto ja -jakelu

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutustua ison ja nykyaikaisen risteilyaluksen sähköntuotantoon ja -jakeluun sekä niihin liittyvien järjestelmien huolto- ja kunnossapitotöihin sähkökadettina kuuden kuukauden ajan.

Jewel of the Seas tuottaa tarvitsemansa sähkön normaaliolosuhteissa merellä kahden kaasu- ja yhden höyryturbiinin avulla. Kaasuturbiinien tuottamat kuumat pakokaasut otetaan talteen ja niillä käytetään höyryturbiinia, jolloin turbiinien hyötysuhdetta saadaan merkittävästi parannettua. Kaasuturbiinien polttoaineen korkean hinnan sekä osakuorman aikaisen korkean polttoaineen kulutuksen johdosta laivalle asennettiin kolmas dieselgeneraattori, jota käytetään pääasiassa kun laiva on satamassa eikä propulsiolle ole tarvetta. Lisäksi laivalla on yksi apudieselgeneraattori sekä hätädieselgeneraattori, jota käytetään ainoastaan mahdollisen sähkökatkoksen aikana.

Generaattoreissa tuotettu 11 kV sähkö siirtyy ensin pääsähkötauluun, joka on kolmiosainen. 11 kV sähköverkosta syötetään seitsemää isoa moottoria, jotka ovat kaikki välttämättömiä laivan toiminnan kannalta, näitä ovat kolme keulapotkuria sekä neljä kompressoria. Pääsähkötaulusta sähkö siirtyy konehuoneen moottorikontrollikeskuksille ja muuntoasemille 11 kV/690 V muuntajien kautta. Pääsähkötaulu syöttää lisäksi laivan jokaista seitsemää paloaluetta, joilla jokaisella on oma muuntajansa. Paloalueen sisällä sähkön jakelu kuluttajille suoritetaan pääasiassa virtakiskojen avulla. Laivan suurta keittiötä syötetään sähkötaulusta GD10, joka on jaettu kahteen osaan. Molempia osia syöttää oma 11 kV/450 V muuntajansa.

Generaattorit ovat elintärkeitä laivan normaalin toiminnan kannalta, joten niiden huoltoihin käytetään paljon aikaa. Suuri osa kunnossapitotyöstä on joko yksinkertaisesti siivousta ja puhdistusta tai automaattihälytyksien testausta eri järjestelmien sensoreita testaamalla. Laivan valvomossa on vahdissa konemestari ympäri vuorokauden, jonka täytyy koko ajan tietää mitä laivan lukuisissa järjestelmissä tapahtuu. Yksi laivan suurimmista testeistä on kerran neljässä kuukaudessa tapahtuva sähkökatkostesti, jolla testataan hätäjärjestelmien toiminta mahdollisen sähkökatkoksen sattuessa. Lisäksi hätäjärjestelmien testaukseen kuuluu kerran kuukaudessa tapahtuva UPS-järjestelmien akkujen testaus, joiden vaatimuksena on kestää vähintään puoli tuntia

The purpose of this thesis was to get to know the production and distribution of electricity onboard a big and modern cruise ship including the maintenance of these systems while working as an electrical cadet onboard for six months.

Under normal sea conditions the electricity onboard the Jewel of the Seas is produced with two gas turbine generators and one steam turbine generator. The hot exhaust gases of the gas turbines are collected and used to run the steam turbine which helps to improve the power factor considerably. Due to the high fuel price and bad fuel consumption when not using a full load, an additional diesel generator was installed which is used when the ship is docked and no propulsion is needed. There is also one auxiliary diesel generator and one emergency diesel generator onboard of which the emergency generator is used only during a blackout.

The 11 kV electricity produced in the generators is first transferred to the main switchboard which consists of three different parts. The 11 kV network supplies seven big motors which are all essential to the ship’s operation. These motors are three bow thrusters and four compressors. Electricity is transferred from the main switchboard to the motor control centers and distribution centers in the engine room with the help of 11 kV/690 V transformers. The main switchboard also supplies the seven fire zones onboard and their own transformers. The consumers within the fire zones are supplied mainly by bus-bars. The ships big galley is being fed from the two-part galley switchboard GD10. Both parts have their own 11 kV/450 V transformer.

The generators onboard are essential to the ship’s operation which is why a lot of time and effort are put in to maintain them. A big part of this maintenance work is simply either cleaning or testing the alarms for ship’s automation by testing the numerous sensors for the different systems. There is an engineer on watch in the engine control room 24 hours a day who has to know what is going on with the ship’s systems at all times. One of the biggest tests onboard is the blackout test that takes place every four months and is used to test the emergency systems if a blackout was to oc-cur. The testing of ship’s UPS batteries is also performed to test the emergency systems and the requirement for the batteries to last is half an hour.