Was man an einem Wellengenerator / PTO prüft.
Ein Wellengenerator wird mechanisch vom Wellenstrang der Hauptmaschine angetrieben, über ein Übersetzungsgetriebe oder einen direkten Nebenabtrieb (PTO), und wandelt Antriebsleistung in Strom, statt in einem Hilfsdieselgenerator gesonderten Kraftstoff zu verbrennen. Nutzbare Leistung liefert er erst, wenn die Hauptmaschine mit stetiger Seefahrtgeschwindigkeit läuft; beim Manövrieren, im Hafen oder bei verminderter Hauptmaschinenlast braucht das Schiff weiterhin seine Dieselgeneratoren, weshalb ein Wellengenerator neben ihnen eingebaut wird, nicht an ihrer Stelle.
Was einen Wellengenerator abhebt
Ein Wellengenerator wird mechanisch vom Wellenstrang der Hauptmaschine angetrieben, über ein Übersetzungsgetriebe oder einen direkten Nebenabtrieb (PTO), und wandelt Antriebsleistung in Strom, statt in einem Hilfsdieselgenerator gesonderten Kraftstoff zu verbrennen. Nutzbare Leistung liefert er erst, wenn die Hauptmaschine mit stetiger Seefahrtgeschwindigkeit läuft; beim Manövrieren, im Hafen oder bei verminderter Hauptmaschinenlast braucht das Schiff weiterhin seine Dieselgeneratoren, weshalb ein Wellengenerator neben ihnen eingebaut wird, nicht an ihrer Stelle.
Hauptkomponenten
Nebenabtrieb und Getriebe
Ein Getriebe zapft Leistung vom Hauptmaschinenwellenstrang ab, meist über ein Übersetzungsgetriebe vor dem Propeller, bemessen, die niedrige, lastabhängige Wellendrehzahl auf eine für den Generator brauchbare Drehzahl anzuheben.
Generator und Frequenzführung
Weil die Hauptmaschinendrehzahl mit Last und Schlupf schwankt, läuft ein Wellengenerator entweder über einen Frequenzumrichter, der die Generatorfrequenz von der Wellendrehzahl entkoppelt (ein Wellengenerator/-motor-System, SGM), oder er bleibt auf das schmale Drehzahlband beschränkt, in dem die Hauptmaschine eine nahezu konstante Drehzahl hält.
Kupplung und Synchronisiereinrichtung
Eine Kupplung lässt den Wellengenerator ausrücken, ohne die Hauptmaschine zu berühren, und eine Synchronisiertafel gleicht seine Spannung, Frequenz und Phasenlage der Schalttafel an, bevor er mit den laufenden Dieselgeneratoren parallelgeschaltet wird.
Kühlung und Überwachung
Je nach Bemessung luft- oder wassergekühlt, mit Wicklungstemperatur- und Schwingungsüberwachung, da der Generator mechanisch an einen großen umlaufenden Wellenstrang gekoppelt und nicht auf einer eigenen Grundplatte entkoppelt ist.
Auswahl und Auslegung
- Die Nennleistung wird gegen die bei normaler Seefahrtgeschwindigkeit verfügbare Wellenleistungsreserve der Hauptmaschine gesetzt, nicht gegen deren Dauerhöchstleistung.
- Feste Übersetzung passt zu Schiffen, die in einem schmalen, nahezu konstanten Drehzahlband fahren; ein Frequenzumrichter wird gebraucht, wo die Hauptmaschinendrehzahl mit Wetter, Tiefgang oder Fahrtbefehlen schwankt.
- Platz und Gewicht im Bereich des Wellenstrangs sowie die für das Nebenabtriebsgetriebe verfügbare Wellenlänge.
- Redundanz: Die Hilfsdieselgeneratoren müssen die volle elektrische Last weiterhin allein tragen können, wenn der Wellengenerator ausgerückt oder gestört ist.
Vorschriften und Klasse
Die Klassevorschriften für elektrische Anlagen fordern mindestens zwei voneinander unabhängige Mittel der Stromerzeugung, weshalb ein Wellengenerator immer als eine Quelle unter mehreren zählt, nie als einzige. Schutzrelais für Rückleistung, Unsymmetrie und Erregerausfall sind vor dem Parallelschalten mit der Schalttafel gefordert, und die Parallel- und Lastverteilungsanordnung wird bei den Probefahrten zusammen mit den Dieselgeneratoren nachgewiesen.
Typische Fehler
| Fehler | Ursache | Folge |
|---|---|---|
| Lagerverschleiß | Fluchtungsfehler zum Wellenstrang oder Schwingungen aus der Hauptmaschine | Fortschreitende Schwingungen, schließlich Isolationsschaden in den Wicklungen |
| Ausfall des Umrichterkühllüfters | Staubeintrag oder Lagerfresser im Lüftermotor | Der Frequenzumrichter löst unter Last aus, der Generator fällt von der Sammelschiene |
| Parallelschaltversuch außer Phase | Fehlerhafter Synchronoskop oder Bedienfehler | Schwerer mechanischer und elektrischer Stoß, möglicher Schaden an Generator und Schalttafel |
| Kupplungsschlupf | Verschlissene Reibscheiben oder zu geringer Anpressdruck | Verlust des Antriebs zum Generator ohne deutlichen Alarm, die Abgabe fällt still ab |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Eine Generatorbemessung, abgestimmt auf die im wirklichen Betriebsbereich des Schiffs tatsächlich verfügbare Wellenleistung, nicht bloß bei MCR.
- Das Oberwellenverhalten des Frequenzumrichters, denn ein schlecht gefilterter Umrichter kann die ganze Schalttafel verzerren.
- Die Ersatzteilverfügbarkeit für die Umrichterelektronik, die schneller altert als der Generator selbst.
- Die Einbindung in das vorhandene Energiemanagementsystem für automatische Lastverteilung und Rückfall auf die Dieselgeneratoren.
Einen Wellengenerator nie von Hand parallelschalten, ohne zuvor Phasenfolge und Synchronoskopverhalten bestätigt zu haben — eine Zuschaltung außer Phase ist einer der wenigen Fehler an einer Schalttafel, der einen Generator in Sekunden zerstören kann.