Was man an einem Hilfsdiesel (Generatorsatz) prüft.
Ein Hilfsdiesel (Generator-Dieselmotor) ist direkt mit einem Generator gekuppelt und läuft mit fester synchroner Drehzahl — typischerweise 1200, 1500 oder 1800 rpm, je nach Frequenz (50 oder 60 Hz) und Polzahl — denn die Ausgangsfrequenz des Generators ist an die Wellendrehzahl gebunden. Das ist der Kernunterschied zum Hauptantriebsmotor, der seine Drehzahl mit der Last laufend ändern darf. Der Regler eines Hilfsdiesels ist auf enge Drehzahlhaltung bei plötzlichen Laststufen abgestimmt, denn das Zu- oder Abschalten eines großen Verbrauchers — eine anlaufende Ladepumpe, ein zugreifendes Bugstrahlruder — muss innerhalb weniger Prozent Frequenzabweichung…
Was diese Bauart ausmacht
Ein Hilfsdiesel (Generator-Dieselmotor) ist direkt mit einem Generator gekuppelt und läuft mit fester synchroner Drehzahl — typischerweise 1200, 1500 oder 1800 rpm, je nach Frequenz (50 oder 60 Hz) und Polzahl — denn die Ausgangsfrequenz des Generators ist an die Wellendrehzahl gebunden. Das ist der Kernunterschied zum Hauptantriebsmotor, der seine Drehzahl mit der Last laufend ändern darf. Der Regler eines Hilfsdiesels ist auf enge Drehzahlhaltung bei plötzlichen Laststufen abgestimmt, denn das Zu- oder Abschalten eines großen Verbrauchers — eine anlaufende Ladepumpe, ein zugreifendes Bugstrahlruder — muss innerhalb weniger Prozent Frequenzabweichung aufgefangen werden, ohne Schutzrelais auszulösen oder die Schalttafel schwarzfallen zu lassen. Hilfsdiesel laufen üblicherweise in Mehrzahl — zwei bis vier Sätze je Schiff — gerade damit die Last geteilt und einzelne Einheiten zur Wartung herausgenommen werden können, ohne die Erzeugungsfähigkeit zu verlieren.
Hauptkomponenten
Motorblock und Einspritzung
Die meisten modernen Hilfsdiesel sind mittel- oder schnelllaufende Viertakt-Tauchkolbenmotoren, mechanisch oder elektronisch eingespritzt; elektronische Regelung (Common Rail oder Pumpe-Düse) ist verbreitet, weil sie das Übergangsverhalten bei Laständerung verbessert — was für ein Aggregat mehr zählt als für einen Hauptmotor.
Regler und AVR
Der Drehzahlregler hält die Motordrehzahl (und damit die Frequenz) konstant; der automatische Spannungsregler des Generators, der AVR, hält die Klemmenspannung konstant. Beide müssen schnell genug reagieren, dass eine Laststufe Frequenz oder Spannung nicht aus dem engen Band drückt, das der Schalttafelschutz zulässt.
Generator
Direkt gekuppelt, bemessen in kVA mit einem Leistungsfaktor (üblich 0.8), der die reale kW-Abgabe gegenüber der Scheinleistungskapazität bestimmt.
Kühl- und Schmierölsysteme
Ausgelegt für Dauerbetrieb bei Nennlast — denn anders als ein Hauptmotor, der auf langen Reisen mit Teillast fahren mag, werden Aggregate im Lauf gewöhnlich nahe ihrer Bemessung belastet, um den spezifischen Verbrauch vernünftig zu halten.
Auswahl / Auslegung
Die Auslegung beginnt bei der elektrischen Lastbilanz des Schiffs in den verschiedenen Betriebszuständen (auf See, im Hafen, Ladungsbetrieb, Manövrieren) und wählt eine Aggregatkombination, die die Spitzenlast mit einer außer Betrieb befindlichen Einheit deckt — N+1-Redundanz ist gängige Praxis und in manchen Klassenotationen Pflicht. Aggregate über lange Zeit weit unter Nennlast zu fahren schafft eigene Probleme — unvollständige Verbrennung, Zylinderglasur, Verschmutzung der Auslassventile — deshalb werden Zahl und Größe der Einheiten so gewählt, dass jeder laufende Satz über das typische Lastprofil des Schiffs vernünftig belastet bleibt, statt einen überdimensionierten Satz einzubauen, der immer leicht läuft.
Vorschriften / Klasse
Die Klassevorschriften verlangen eine Mindestzahl von Generatorsätzen, sodass mit dem größten Satz außer Betrieb der Rest alle für Antrieb, Steuerung und Sicherheit nötigen Dienste versorgen kann. Die NOx-Stufengrenzen der MARPOL-Anlage VI gelten nach Baujahr und Größe des Motors, wie bei Hauptmotoren, und je Motor ist ein EIAPP-Zertifikat (Engine International Air Pollution Prevention) erforderlich. SOLAS verlangt eine von den Hauptaggregaten getrennte Notstromquelle — ein gänzlich anderes Gerät (siehe Notstromaggregate).
Typische Fehler
- Zylinderglasur durch langen Schwachlastbetrieb — schlechtes Einlaufen der Ringe führt zu steigendem Schmierölverbrauch und Durchblasen.
- Pendelnder Regler — Drehzahlschwingen unter Last, oft aus verschlissenem Gestänge oder Stellgliedproblemen, das Frequenzinstabilität über die ganze Schalttafel trägt.
- Turboladerverschmutzung — verminderte Luftversorgung unter Last, sichtbar als hohe Abgastemperatur und fallende Leistung bei Nennlast.
- Düsenverschleiß mit Folgen für die Lastteilung — ungleiche Einspritzmengen zwischen den Zylindern zeigen sich als Vibration und ungleiche Abgastemperaturen zwischen den Einheiten.
- AVR-Drift — träge Spannungsregelung, die beim Parallelbetrieb der Aggregate Probleme bei der Blindlastteilung verursacht.
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- NOx-Zertifizierung (EIAPP) passend zu geplantem Fahrtgebiet und Baujahr, denn eine spätere Nachrüstung auf Tier III ist teuer.
- Als Paket getestete Aggregate (Motor, Generator, Regler, AVR) statt getrennt beschaffter und auf dem Papier zusammengeführter Komponenten.
- Teile- und Servicenetz im tatsächlichen Fahrtmuster des Schiffs, nicht nur im Flaggenstaat.
- Dokumentierte Lastaufnahmewerte (prozentuale Laststufe, die der Satz ohne Überschreiten der Frequenz-/Spannungstransienten aufnimmt) für die konkrete Anwendung.
Ein Aggregat, das wochenlang nie über 40% belastet wird, glasiert still seine Laufbuchsen — die Last zwischen den Einheiten rotieren und eine periodisch hart fahren, statt die Last immer gleichmäßig und leicht zu teilen.