JORIS GROEN 25 AUGUSTUS 2016
1.2 Fuel management systeem Flowmeter onderzoek
Op een binnenvaartschip zit meestal al een systeem die het totale brandstofverbruik bijhoudt. Dit brandstofsysteem wordt ontwikkeld zodat het actueel brandstofverbruik per motor bekeken kan worden. Op deze manier kan i.c.m. de motormanagement module de meest efficiënte vaarsnelheid (toerental van de motor) van het schipbepaald worden.
dit word gedaan door bij elke motorsnelheid het brandstofverbruik te meten. Na de meting weet het SMMS het efficiëntste toerental.
Maar dit is voor de meeste brandstofsystemen (auto, motor e.d.) niet nodig. Hun motoren zijn voorzien van moderne technologie en dus erg zuinig. Daarnaast komt in de autowereld het hybride motorsysteem opzetten. Hierdoor bespaard de bestuurder veel brandstof. In de scheepvaart ligt dit anders. Schepen gaan erg lang mee de meeste ongeveer 30 jaar. Daarnaast is de scheepvaarsector erg conservatief ingesteld nieuwe systemen worden maar langzaam ingevoerd. De rede hiervoor is dat in het ergste geval voor 30 jaar vast zit aan een niet of slecht werkend systeem. Hierdoor varen de meeste schepen met oude maar betrouwbare motorsystemen. Dit brandstofsysteem zorgt er voor dat met de oude motoren zo zuinigmogelijk gevaren kan worden. Door de prijs van dit systeem laag te houden is het voor de schipper mogelijk om zuiniger en uiteindelijk ook goedkoper te varen.
1.2.1 Opbouw en eisen
Voor het meten van het brandstofverbruik van motoren worden meestal flowsensoren gebruikt. In het geval van een schip zal dit om grote flowsensoren gaan aangezien een dieselmotor van een schip veel diesel gebruikt. Een speciaal technische aspect aan de dieselmotor t.o.v. een benzine motor is dat een dieselmotor ook diesel terug voert naar de brandstoftank. Voor iedere dieselmotor in het schip moeten twee flowsensoren geïnstalleerd worden. Een voor het meten van de aanvoer van diesel en een voor het meten van de afvoer van diesel terug naar de brandstoftank. Het verschil tussen de gemeten waarden bepaald het dieselverbruik.
Figuur 1.6: Opzet brandstof meting per motor brandstoftank
Flowmeter
Flowmeter
12 De flowsensoren moeten bij voorkeur op een 230V wisselspanning of 24V gelijkspanning werken. De flowsensoren hoeven alleen de flowsnelheid van de diesel te meten andere gegevens als temperatuur is een leuke extra, maar niet nodig. De flowsensor moet zijn gegevens via een analoge uitgang (4mA tot 20mA) of een RS485 databusverbinding kunnen verzenden naar het SMMS. De accuraatheid van de meters is niet de belangrijkste parameter een afwijking onder de 1 a 2 procent is genoeg. De flowmeters moeten ten minste tot 3000l/h kunnen meten. Belangrijker zijn de prijs van de flowmeter en de installatie/onderhoudsvriendelijkheid. De flowmeter moet geschikt zijn om de flowsnelheid van het medium diesel te kunnen meten en moet geschikt zijn om geïnstalleerd te kunnen worden op een binnenvaartschip.
1.2.2 Het onderzoek
Als eersten zal wat algemene informatie opgezocht moeten worden over flowsensoren.
Welke soorten flowsensoren zijn er en hoe werken ze. Er zal gezocht moeten worden naar een aantal leveranciers van flowsensoren voor het meten van het diesel verbruik van een motor. Daarna zal bepaald moeten worden welke flowsensor productlijnen van deze leveranciers geschikt zijn om te plaatsen op het schip. Er is steekproefgewijs bij verschillende leveranciers een offerte opvraag gedaan. De resultaten zie je in Tabel 1.11, Tabel 1.12 en Tabel 1.13.
1.2.2.1 Soorten flowmeters
Er zijn veel verschillende flowmeters. Hieronder worden de soorten goedkopere flowsensorsoorten besproken die de leveranciers leveren.
Schoepenmeter
Dit is de goedkoopste sensor soort die er te vinden is. Deze sensor werkt met het zelfde principe als het oude schoepenrad. Het rad gaat draaien doordat een stromende vloeistof tegen de schoepen duwt. Hoe sneller de vloeistof stroomt hoe sneller het schoepenrad gaat draaien. De sensor heef een klein rad ingebouwd in de behuizing en werkt daardoor met het zelfde principe
1.2.2.2 Informatie terugkoppeling
Belangrijk voor uitlezen van de flowmeter is op welke manier de gemeten flowrate teruggekoppeld wordt naar het systeem. Duurdere flowmeters willen hiervoor nog wel een modbus gebruiken. Bij het uizoeken van de goedkopere flowmeters werden vooral analoge signalen gebruikt en puls signalen. De controller zal dus de flowmeters moeten kunnen uitlezen m.b.v. een analoog of een puls signaal.
1.2.2.3 Voeding
De meeste flow sensoren kunnen werken op 24VDC
13
Markt
technical
Nexon Elektronic
serie ZHA ZHA FTB200 FTB200 FTB200
prijs(€) (meter) 792 792 580 619 619
prijs(€) (output) 266 413 0 0 0
prijs(€) (extra)(connectors ect.) 26 26 ? ? ?
systeemprijs (2x flowmeter + evt. converter) 2168 2462 1160 1238 1238
Pulse per liter 3480 - ? - -
Max freq (Hz) 1450 - ? - -
Min flow (l/h) 30 30 96 96 96
Max flow (l/h) 1500 1500 600 600 600
max druk (bar) 315 315 400 400 400
Line size G1/4" G1/4" DN6 DN6 DN6
Line connection draad draad draad(NPT) draad draad
min. medium temp (°c) -20 -20 -40 -40 -40
max. medium temp (°c) 150 150 180 180 180
min. Omgevings temp (°c) -10 -10 -40 -40 -40
max. Omgevings temp (°c) 60 60 85 85 85
Output
Pulse ja nee ja nee nee
Analoog nee ja nee ja
(4-20mA)
ja (0-10V)
temperatuur compensatie nee nee nee nee nee
Tabel 1.11
14
GHM
meettechbiek
Piusi EDGE(WPA)
serie VHZ K400
prijs(€) (meter) 975,6 256 380
prijs(€) (output) 0 0 0
prijs(€) (extra)(connectors ect.) ? 0 0
systeemprijs (2x flowmeter + evt. converter) 1951,2 512 380
Pulse per liter ? 100 ?
Max freq (Hz) ? 50 ?
Min flow (l/h) 30 60 2
Max flow (l/h) 3000 1800 330
max druk (bar) 200 70
Line size G3/4" 1/2"
Line connection draad draad
min. medium temp (°c) -25 -20 10
max. medium temp (°c) 85(120) 70 120
min. Omgevings temp (°c) -20 -10 -20
max. Omgevings temp (°c) 70 60 60
Output
Pulse ja ja ja
Analoog nee nee ja
temperatuur compensatie nee nee ?
Tabel 1.12
15
maretron Tuthill
serie M2AR M4AR M8AR TM03 TM04a TM06a
prijs(€) (meter) 396 556 716 595 595 0
prijs(€) (output) 320 320 320 0 0
prijs(€) (extra)(connectors ect.) 0 0 0 0 0
systeemprijs (2x flowmeter + evt.
converter)
1112 1432 1752 1190 1190 0
Pulse per liter 400 112 52 53
Max freq (Hz) 55,56 46,67 60,67 32,68
Min flow (l/h) 25 180 480 60 60
Max flow (l/h) 500 1500 4200 660 2220 4560
max druk (bar) 68,95 137 137 80
Line size 1/4" 1/2" 3/4" 3/8" 1/2" 3/4"
Line connection draad draad draad
NPT
draad draad draad
min. medium temp (°c) -20 -20 -20 -40 -40
max. medium temp (°c) 80 80 80 150 150
min. Omgevings temp (°c) -40 -10 -40 - -
max. Omgevings temp (°c) 80 80 80 - -
Output NMEA
Pulse ja ja encoder ja ja
Analoog nee nee nee nee nee
temperatuur compensatie nee nee nee nee nee
Tabel 1.13
XI