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Stromerzeugungsanlage für Dieselmotorschiffe Zur Stromerzeugung auf
Schiffen werden vielfach aus einem Dieselmotor und einem Drehstromgenerator bestehende
Aggregate verwendet, da ein Drehstrombordnetz viele bekannte Vorteile bietet. Da
das Bordnetz praktisch ständig zur Abgabe elektrischer Leistung bereit sein muß,
müssen derartige Dieselaggregate oft über längere Zeit in Betrieb sein. Sie unterliegen
daher einem erheblichen Verschleiß, der zu Betriebsstörungen führen kann und zu
Ersatzbestückungen zwingt, und bedingen eine Lärmbelästigung.
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Insbesondere bei Diesehnotorschiffen besteht aber neben der Aufstellung
eines derartigen gesonderten Stromerzeugungsaggregates im Seebetrieb noch die Möglichkeit,
den Hauptmotor zur Stromerzeugung heranzuziehen. Dies ist zur Vermeidung der genannten
Nachteile in mehreren Fällen bereits ausgeführt worden.
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Da jedoch die Drehzahl der Hauptmotorwelle bzw. Propellerwelle nicht
konstant ist, kann der Drehstromgenerator zur Speisung des Bordnetzes nicht unmittelbar
an die Welle angeschlossen werden, da die Netzfrequenz zumindest annähernd konstant
zu halten ist. Daher ist in dem erwähnten Fall zum Antrieb des für die benötigte
Netzleistung ausgelegten Drehstromgenerators von der Propellerwelle ein Leonardsatz
vorgesehen, dessen Motor (und damit der Drehstromgenerator) durch eine entsprechende
Regeleinrichtung auf eine konstante Drehzahl geregelt wird.
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Es ist eine Stromversorgungsanlage für Dieselmotorschiffe bekannt,
bei der eine Dampfturbine zum Antrieb des Drehstromgenerators vorgesehen ist, die
sowohl von einem Hilfskessel als auch von einem Abgaskessel gespeist wird. Auf das
gleiche Bordnetz arbeitet ferner ein besonderer Generator, der von der Schiffswelle
unmittelbar angetrieben wird. Ferner ist noch ein weiterers Dieselaggregat zur Speisung
des Bordnetzes vorhanden. Die Lastverteilung zwischen Turbogenerator und Wellengenerator
erfolgt durch ein auf die schwankende Frequenz des Bordnetzes ansprechendes Relais,
das den Läuferwiderstand des als Asynchrongenerator ausgebildeten Wellengenerators
verändert. In dieser Anlage findet die Anpassung der Lastverteilung an die jeweils
vorliegende Abgasmenge nur in groben Schaltschritten statt, die außerdem erst dann
vollführt werden, wenn sich die Frequenz des Bordnetzes bereits merklich verändert
hat. Es ist klar, daß hier keine optimale Ausnutzung der Abgasmenge erfolgen kann.
Außerdem muß die unvermeidbare Frequenzänderung des Bordnetzes als nachteilig angesehen
werden.
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Es ist bereits eine Stromerzeugungsanlage für Dieselmotorschiffe vorgeschlagen
worden, bei der ein. für die benötigte Bordnetzleistung ausgelegter Drehstromgenerator
sowohl von der Propellerwelle über einen Leonardsatz mit drehzahlgeregeltem Motor
als auch von einer aus einem Abgasdampfkessel gespeisten Dampfturbine mit einer
von der jeweils verfügbaren Abgasmenge bestimmten Leistungsaufteilung angetrieben
wird, wobei für den Leonardmotor eine Drehzahlregeleinrichtung vorgesehen ist, die
bewirkt, daß die Drehzahl des Leonardmotors mit zunehmendem Drehmoment weniger stark
zurückgeht als die Drehzahl der Dampfturbine. Dadurch soll die aus der Abgaswärme
gewinnbare Leistung voll an den Bordnetzgenerator abgegeben werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Leistungsaufteilung zwischen Propellerwelle
und Dampfturbine ohne Zuhilfenahme eines aufwendigen Leonardsatzes so einzuregeln,
daß die jeweils anfallende Abgasmenge voll ausgenutzt wird.
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Die Erfindung betrifft eine Stromerzeugungsanlage für Dieselmotorschiffe
mit einem für die benötigte Bordnetzleistung ausgelegten Drehstromgenerator, der
sowohl von der Propellerwelle über ein regelbares hydraulisches Übersetzungsgetriebe
als auch von einer aus einem Abgasdampfkessel gespeisten Dampfturbine über eine
Überholkupplung angetrieben wird, und besteht darin, daß zwecks Erzielung einer
die jeweils verfügbare Abgasmenge möglichst restlos ausnutzende Leistungsaufteilung
zwischen Propellerwelle und Dampfturbine für das Getriebe eine auf die Generatordrehzahl
ansprechende Regeleinrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, daß die Drehzahl des
Generators mit zunehmendem Drehmoment weniger stark zurückgeht als die Drehzahl
der Dampfturbine.
Die Überholkupplung rückt selbsttätig aus, wenn
die Dampfturbine infolge geringeren Dampfanfalles langsamer läuft als der Drehstromgenerator,
und rückt ein, wenn die Dampfturbine die Drehzahl des Drehstromgenerators erreicht
und diesen anzutreiben vermag. Neben dem Abgaskessel ist in üblicher Weise noch
ein anderweitig beheizbarer Hilfskessel vorgesehen, der allein oder im Parallelbetrieb
mit dem Abgaskessel die Dampfturbine speisen kann.
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Für Stillstandzeiten (Hafenbetrieb) oder Fahrt mit sehr kleiner Geschwindigkeit
ist in üblicher Weise noch ein Hilfsdieselmotor vorgesehen, der einen zusätzlichen
Drehstromgenerator zur Speisung des Bordnetzes antreibt. Statt mit dem zusätzlichen
Drehstromgenerator kann der Hilfsdieselmotor aber auch, wie bereits vorgeschlagen,
mit dem Drehstromgenerator gekuppelt sein.
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Gemäß der Erfindung wird das zwischen der Propellerwelle und dem Bordnetzgenerator
geschaltete hydraulische Übersetzungsgetriebe mit Hilfe eines mit dem Drehstromgenerator
gekuppelten Tachodynarnos und eines Reglers derart gesteuert, daß die Drehzahl des
Generators mit zunehmendem Drehmoment weniger stark zurückgeht als die Drehzahl
der Dampfturbine. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß bei Zunahme der Leistungsabgabe
der Dampfturbine infolge erhöhter Abgasmenge die Belastung der Propellerwelle für
den Antrieb des Drehstromgenerators sofort zurückgeht. Denn eine Zunahme der Generatordrehzahl
führt infolge des Getriebereglers zu einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses
in dem Sinne, daß die Generatordrehzahl möglichst konstant bleibt. Das ist gleichbedeutend
mit einer Verringerung der Leistungsabnahme von der Propellerwelle.
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Verringert das Schiff seine Fahrt bzw. seine Propellerdrehzahl, beispielsweise
um mehr als 10%, so kann dem Abgaskessel nicht mehr genügend Dampf entnommen werden,
um dem Generator noch eine nennenswerte Leistung zuzuführen. Die überholkupplung
sorgt dann dafür, daß die Dampfturbine nicht über das Übersetzungsgetriebe bzw.
den Generator von der Propellerwelle angetrieben wird. In diesem Falle wird die
gesamte Bordnetzenergie aus der Propelerwelle entnommen, wobei eine konstante Generatordrehzahl
bzw. eine konstante Netzfrequenz sichergestellt ist.
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Das beschriebene Zusammenwirken des geregelten Übersetzungsgetriebes
mit dem Verhalten der Abgasdampfanlage gewährleistet die Bordstromversorgung, ohne
daß der Hilfsdieselmotor in Betrieb genommen werden muß. Infolge dieses Regelverhaltens
kann die Regeleinrichtung des hydraulischen übersetzungsgetriebes sehr einfach und
robust ausgeführt werden, da ihr nur ein Teil der Regelung zufällt. In Abhängigkeit
von der Stellung des Reglers kann bei reduzierter Drehzahl ein Warnsignal ertönen,
so daß der Hilfsdieselmotor rechtzeitig angelassen und parallel geschaltet wird.
Es ist auch denkbar, eine automatische Startvorrichtung vorzusehen.
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Falls bei langsamer Drehzahl für andere Zwecke an Bord des Schiffes
Dampf gebraucht wird, steht (außer dem Hilfsdieselgenerator) der Hilfskessel zur
Verfügung, der für Turbobetrieb mit voller Bordnetzleistung ausgelegt ist.
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Ein Vergleich des für eine Stromerzeugungsanlage nach der Erfindung
benötigten technischen Aufwandes mit den bekannten Ausführungen zeigt unter der
Voraussetzung, daß ein Abgaskessel ohnehin vorhanden ist, daß neben dem günstigeren
Betriebsverhalten noch eine Aufwandverminderung erzielt wird. Darüber hinaus hat
die beschriebene Anlage den Vorteil, daß während des Seebetriebes unabhängig von
der Propellerdrehzahl bis zur unteren Grenze von etwa 50-% der normalen Propellerdrehzahl
kein Hilfsdieselmotor zur Speisung des Bordnetzes in Betrieb zu sein braucht.