Was man an einem Generatorsatz prüft.
Ein Generatorsatz, kurz Genset, ist ein Dieselmotor mit einem Synchrongenerator auf einem gemeinsamen Bett, mit fester Drehzahl getrieben, der dreiphasigen AC-Strom in Bordspannung und -frequenz liefert. Er ist in sich geschlossen und lässt sich unabhängig von der Antriebsanlage starten, belasten und stoppen. Das trennt ihn vom Wellengenerator, der ans Untersetzungsgetriebe der Hauptmaschine gekuppelt ist und die Frequenz nur halten kann, solange das Schiff mit ausreichender Fahrt unterwegs ist, und vom Notgenerator, einer eigenen, getrennt aufgestellten Einheit, die nur die Sicherheitslasten nach einem Blackout decken soll.
Was einen Generatorsatz anders macht
Ein Generatorsatz, kurz Genset, ist ein Dieselmotor mit einem Synchrongenerator auf einem gemeinsamen Bett, mit fester Drehzahl getrieben, der dreiphasigen AC-Strom in Bordspannung und -frequenz liefert. Er ist in sich geschlossen und lässt sich unabhängig von der Antriebsanlage starten, belasten und stoppen. Das trennt ihn vom Wellengenerator, der ans Untersetzungsgetriebe der Hauptmaschine gekuppelt ist und die Frequenz nur halten kann, solange das Schiff mit ausreichender Fahrt unterwegs ist, und vom Notgenerator, einer eigenen, getrennt aufgestellten Einheit, die nur die Sicherheitslasten nach einem Blackout decken soll.
Die meisten Schiffe führen zwei bis vier Gensets, damit die Last geteilt werden kann, eine Einheit zur Überholung herausgenommen werden kann, ohne die Redundanz zu verlieren, und Sätze parallel laufen können, wenn die Spitzenlast aus Ladungspumpen, Bugstrahlruder oder Vertäuwinden übersteigt, was eine Maschine allein tragen kann.
Hauptkomponenten
Antriebsmaschine
Ein mittelschnelllaufender Viertakt-Dieselmotor, typisch mit 720-1000 rpm auf einem 50 Hz-Schiff oder 900-1200 rpm bei 60 Hz, mit einer Nenndrehzahl, die sich über die Polzahl des Generators glatt in die geforderte Frequenz teilt.
Generator
Ein bürstenloser Synchrongenerator mit einem automatischen Spannungsregler (AVR), der die Ausgangsspannung bei Lastwechseln konstant hält und die für den Parallelbetrieb nötige Erregung liefert.
Regler
Steuert die Regelstangenstellung, um Drehzahl und damit Frequenz bei plötzlichen Lastwechseln in den Klassegrenzen zu halten. Die meisten neueren Installationen nutzen elektronische Regler, ins Energiemanagementsystem integriert, statt der älteren mechanisch-hydraulischen Bauart.
Steuer- und Schutztafel
Beherbergt die Synchronisiereinrichtung, Schutzrelais für Rückleistung, Überstrom, Erdschluss und Über-/Unterfrequenz sowie die Schnittstelle zum Energiemanagementsystem (PMS) des Schiffs.
Kühlung, Start und Abgas
Zylinderwasser- und Ladeluftkühlkreise, ein Druckluft- oder Elektrostartsystem und eine Abgasleitung mit Schalldämpfer und, auf neuerer Tonnage, selektiver katalytischer Reduktion (SCR) oder Abgasrückführung (EGR) zur NOx-Minderung.
Auswahl und Auslegung
- Die Nennleistung in kW bei einem genannten Leistungsfaktor, üblich 0.8, denn Generatoren werden in kVA bemessen
- Spannung und Frequenz: 440 V / 60 Hz ist auf vielen Handelsschiffen üblich, 690 V auf Schiffen mit großen elektrischen Antriebs- oder Strahlruderlasten
- Die Zahl der Sätze gegen die geforderte Redundanz, die Kapitalkosten gegen die Fähigkeit abwägend, einen Satz zu verlieren und die wesentliche Last dennoch zu decken
- Die Brennstoffflexibilität: nur MDO/MGO, Dual-Fuel-Fähigkeit oder schwerölfähig mit der nötigen Aufbereitungsanlage
Vorschriften und Klasse
NOx-Emissionen fallen unter MARPOL Anlage VI und werden je Motor über ein EIAPP-Zeugnis zertifiziert, das die Erfüllung der für Baudatum und Fahrtgebiet des Schiffs einschlägigen Tier-Grenze bestätigt. Die Klassifikationsgesellschaften fordern, dass Gensets sicher parallel geschaltet werden können, dass Lastteilungs- und Lastabwurflogik nachgewiesen ist und dass das Schiff sich binnen einer definierten Zeit von einem vollen Blackout erholen kann. Die periodische Besichtigung deckt Reglerantwort, Schutzrelaisprüfung und Isolationswiderstand der Wicklungen.
Typische Fehler
| Fehler | Ursache | Folge |
|---|---|---|
| Nasslaufen | Langes Laufen mit geringer Last, üblich wenn überbemessene Sätze die leichte Hafenlast decken | Unverbrannter Brennstoff und Kohle verschmutzen Turbolader, Abgasweg und Einspritzdüsen |
| Gescheiterte Synchronisierung oder Rückleistungsauslösung | Reglerstatik-Unstimmigkeit oder AVR-Fehler zwischen parallelen Sätzen | Der Satz geht offline, die übrigen Sätze können überlasten, Blackout-Risiko |
| Hochtemperaturalarm Zylinderwasser | Kühlerverschmutzung oder Ausfall der Seewasserpumpe | Automatische Lastminderung oder Abschaltung zur Vermeidung eines Motorschadens |
| Fallender Isolationswiderstand | Feuchte- oder Öldampfeintritt in die Generatorwicklungen | Erdschlussauslösung, Risiko eines Wicklungsversagens, wenn nicht getrocknet und behoben |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Motor und Generator schon als abgestimmtes, baumustergeprüftes Paket angeboten statt aus unverwandten Komponenten zusammengesetzt
- Eine gültige EIAPP-Zertifizierung für die vom Schiff benötigte NOx-Stufe, mit Unterlagen, die der Flaggenstaat akzeptiert
- Ein Service- und Ersatzteilnetz, das das tatsächliche Fahrtgebiet des Schiffs erreicht, nicht bloß das Herstellungsland
- Veröffentlichte Lärm- und Vibrationsdaten, verträglich mit der elastischen Lagerungsanordnung des Maschinenraums
- Ein Steuersystem, das sich sauber ins bestehende Energiemanagementsystem des Schiffs integriert
Ein Genset, das den Großteil seines Lebens im Hafen leicht belastet verbringt, verschmutzt schneller als eines, das nahe seiner Nennleistung arbeitet; den Dienst zwischen den Sätzen zu wechseln und den dauernden Leichtlastbetrieb einer Maschine zu vermeiden spart weit mehr Wartung als jedes Öladditiv.