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ExKurS - Verhinderung / Eindämmung der Explosionsgefahr in Kurbelräumen von Schiffsdieselmotoren

Projektidee

Trotz der in den letzten Jahrzehnten eingeführten und immer weiter entwickelten Sicherheits- und Überwachungstechnik im Schiffsbetrieb kommt es nach wie vor zu Kurbelraumexplosionen bei Schiffsmotoren. Eine Kurbelraumexplosion hat in der Regel den Totalausfall des betroffenen Motors zur Folge und endet nicht selten in einem kompletten Maschinenraumbrand, in dessen Folge das Schiff manövrierunfähig und somit zur Gefahr für den Schiffsverkehr bzw. für die Umwelt wird. Das unmittelbare Erkennen und Entschärfen solcher hochgefährlichen Situationen vor ihrer Eskalation, ohne Besatzung und Schiff in Gefahr zu bringen, ist die Hauptzielstellung des Vorhabens. Aus diesem Grund ist ein Überwachungssystem für den Kurbelraum notwendig, dass die Entstehung solcher Gefahrensituationen erkennt. Das zu entwickelnde Messsystem basiert auf der Messung der Wärme- bzw. Infrarotstrahlung, die von den Bauteilen im Kurbelraum emittiert wird. Steigt aufgrund eines fehlerhaften Betriebs die Lagertemperatur, erhöht sich die Temperatur an der Bauteiloberfläche und damit die emittierte Wärmestrahlung. Die Veränderung der Strahlungsintensität kann mit Hilfe von Strahlungsdetektoren gemessen werden. Ziel ist es, an Hand der Strahlungsmessung eventuelle Zündquellen (Hotspots) an den Bauteiloberflächen zu detektieren und eine Aussage bzgl. der Explosionsgefahr/Gefahrensituation abzuleiten. Durch die im Vorhaben zu entwickelten vorbeugenden Maßnahmen zur Verhinderung von Kurbelraumexplosionen kann die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Betriebes der Antriebsanlage und damit die Schiffssicherheit deutlich verbessert werden.

Kundennutzen

Auf dem Markt für maritime Mess- und Diagnosesysteme existiert mit dem Ölnebeldetekor (OMD – Oil Mist Detektor) bereits ein System zur Vermeidung von Kurbelraumexplosionen. Ölnebeldetektoren basieren auf der Analyse der Atmosphäre im Kurbelraum. Zu diesem Zweck wird ein geringer Teil der Atmosphäre aus dem Kurbelraum abgesaugt und bzgl. seines Ölgehaltes analysiert. Die Überschreitung bestimmter Schwellwerte wird per Alarm signalisiert, d. h. im ungünstigsten Fall gibt das System einen Alarm aus, wenn bereits ein Gefahrenzustand im Kurbelraum existiert. Im Vergleich dazu, basiert das System von EUB auf der Überwachung potenzieller Zündquellen im Kurbelraum, die bei vorliegen eines zündfähigen Gasgemisches eine Explosion auslösen können. Über die Messung der Wärmestrahlung, die von den Bauteilen emittiert wird, kann die Entstehung sog. Hot Spots erkannt werden bevor diese die Zündtemperatur bzw. einen Gefahrenzustand erreichen. Beide Systeme haben das gleiche Ziel, basieren aber auf unterschiedlichen Verfahren mit unterschiedlichen Diagnoseschwerpunkten. Somit ist das von EUB entwickelte System eine optimale Ergänzung zum bestehenden Ölnebeldetektor. Die beiden wesentlichen Vorteile / Allein-stellungsmerkmale des EUB-Systems sind:
• die Erkennung eines sich anbahnenden Gefahrenzustandes und
• die Lokalisierung der Gefahrenquelle.
Der Einsatz des Systems auf Schiffen erfordert eine Zertifizierung des Germanischen Loyd SE. Die wesentlichen Klassifikations- und Bauvorschriften wurden erarbeitet und bzgl. der technisch-konstruktiven Umsetzung berücksichtigt. Dies betrifft unter anderem die Kurbelraum-Belüftung, die Kurbelraum-Entlüftung, Kurbelraumtüren und Inspektionsöffnungen sowie die Richtlinien für den Explosionsschutz. Das Alarmmanagement ist ein wichtiger Aspekt bei der Zustandsüberwachung. Wichtige Fragen sind hierbei: Wann, über welches Medium und wen soll das System über eine Zustandsänderung informieren? Der entwickelte Algorithmus beinhaltet eine betriebspunktabhängige Grenzwertüberprüfung, die sich auf verschiedene Betriebszustande einstellen kann. Innerhalb der vorgegebenen Betriebspunkte erkennt das System den veränderten Zustand und zieht speziell für diesen Bereich gesetzte Grenzwerte zur Grenzwertüberprüfung heran.

© Energie-Umwelt-Beratung e.V. • 2016