Einsatzorte von Durchflussmessern für Marine-Schiffe

Im Betrieb von Marineschiffen sind Durchflussmesser Schlüsselüberwachungsgeräte, um einen stabilen Systembetrieb, konforme Emissionen und Kostenkontrolle sicherzustellen. Ihre Anwendungen umfassen Kernelemente wie Stromversorgung, Antrieb, Ballast- und Brandschutzsysteme. Die unterschiedlichen Betriebsbedingungen dieser Systeme stellen spezifische Anforderungen an die Auswahl der Durchflussmessertypen und deren Installationsorte. Dieser Artikel gibt einen systematischen Überblick über die Einsatzorte von Durchflussmessern in verschiedenen Kernbereichen eines Schiffes und erläutert ihren Nutzen im Zusammenhang mit Industriestandards und tatsächlichen Betriebsbedingungen, um eine Orientierungshilfe für den Schiffsbetrieb, die Wartung und die Geräteauswahl zu bieten.

1. Kernkraftwerkssystem: Kernbereich für die Durchflussüberwachung im Hauptaggregatekreislauf.

Als „Kraftzentrale“ eines Schiffes ist der Hauptmotor auf eine präzise Durchflussüberwachung bei der Kraftstoffversorgung, Schmierungsschutz und Temperaturregelung angewiesen, um Störungen wie Leistungsverlust und Bauteilabnutzung infolge einer abnormalen Medienversorgung zu vermeiden. Die folgenden sind die zentralen Anwendungsbereiche von Durchflussmessern in den mit dem Hauptmotor verbundenen Kreisläufen:

1.1 Hauptmotor-Kraftstoffversorgungskreislauf zu den wichtigen Einbauorten gehören die Hauptleitung vom Auslass des Kraftstofftanks zur Hauptkraftstoffpumpe des Motors, der Ein- und Auslass des Kraftstofffilters sowie der Einlass der Einspritzpumpe. An dieser Stelle muss ein Kraftstoffdurchflussmesser gewählt werden, der den „Technischen Anforderungen für Coriolis-Massendurchflussmesser in maritimen Kraftstoffnachfüllsystemen“ entspricht. Seine Kernfunktion besteht darin, die Kraftstofffördermenge in Echtzeit zu überwachen, eine gleichmäßige Kraftstoffverteilung an jeden Zylinder sicherzustellen und präzise Daten für die Berechnung des Kraftstoffverbrauchs sowie der Leistungseffizienz bereitzustellen. Diese Überwachung verhindert wirksam eine Verringerung der Motorleistung aufgrund unzureichender Kraftstoffversorgung oder Kraftstoffverschwendung und übermäßige Emissionen durch eine überschüssige Zufuhr.

1.2 Schmierölkreislauf des Hauptmotors : Dazu gehören der Auslass der Schmieröl-Pumpe, der Ein- und Auslass des Schmieröl-Kühlers, der Ein- und Auslass des Schmieröl-Filters sowie die Abzweigleitungen an jedem Schmierungspunkt des Hauptmotors. Der Schmieröl-Durchflussmesser dient zur Überwachung der Durchflussmenge des zirkulierenden Schmieröls, um sicherzustellen, dass wichtige bewegliche Bauteile wie Kurbelwelle, Pleuelstangen und Zylinderlaufbuchsen des Hauptmotors ausreichend geschmiert sind, wodurch Schäden durch Trockenreibung infolge unzureichender Schmierölzufuhr vermieden werden. Außerdem können Änderungen der Durchflussmenge auf Probleme wie Verstopfungen in der Schmierölleitung oder Ausfälle der Ölpumpe hinweisen.

1.3 Kühlwasserkreislauf des Hauptmotors in Frischwasserkühlkreislauf und Seewasserkühlkreislauf unterteilt. Im Frischwasserkühlkreislauf sind elektromagnetische Durchflussmesser am Auslass der Frischwasserpumpe, am Einlass und Auslass des Hauptmotor-Zylinderlaufbuchsen-Kühlwasserkreislaufs sowie am Einlass und Auslass des Ladeluftkühler-Kühlwasserkreislaufs installiert. Im Seewasserkühlkreislauf befinden sie sich am Auslass der Seewasserpumpe, am Seewasserseite-Einlass und -Auslass des Frischwasser-Kühlers sowie am Seewasserseite-Einlass und -Auslass des Schmieröl-Kühlers. Ihre Funktion besteht darin, die Geschwindigkeit und den Durchfluss der Kühlflüssigkeit zu überwachen, sicherzustellen, dass die Temperatur jedes Bauteils des Hauptmotors innerhalb eines angemessenen Bereichs gehalten wird, eine Überhitzung des Hauptmotors aufgrund unzureichenden Kühldurchflusses zu vermeiden und Störungen wie Lecks in Kühlleitungen oder Verstopfungen in Wärmetauschern frühzeitig zu erkennen.

2. Antriebssystem: Überwachung von Schmierung und Kühlung zur Sicherstellung der Schubkraftausgabe.

Das Antriebssystem bestimmt direkt die Geschwindigkeit und den Schub eines Schiffes, und die Schmierung sowie Kühlung seiner Kernkomponenten (Propellerwelle, Wasserstrahlantrieb) beeinflusst unmittelbar die Betriebsstabilität. Der Einsatz von Durchflussmessern in diesem System konzentriert sich auf die Durchflussregelung von Schmier- und Kühlmitteln, insbesondere an folgenden Stellen:

2.1 Schmier- und Kühlschaltung der Propellerwelle : Im Schmiersystem des Propellerwellen-Absperrrohrs wird ein Öldurchflussmesser installiert, um den Zirkulationsdurchfluss des Schmieröls zu überwachen, wodurch eine ausreichende Schmierung zwischen der Hinterachse und dem Lager sichergestellt wird, und Wellenverschleiß oder -klemmung vermieden werden; falls ein wassergekühltes Absperrrohr verwendet wird, müssen Durchflussmesser ebenfalls am Ein- und Auslass des Kühlwassers installiert werden, um die Kühlwirkung sicherzustellen.

2.2 Schaltung des Wasserstrahlantriebs: Für Schiffe mit Wasserstrahlantrieb, durchflussmesser werden am Einlass der Wasserstrahlantriebspumpe, am Düsenaustritt oder im Kühlwasserkreislauf installiert, um die Einlassdurchflussmenge, die Strahldurchflussmenge und die Geschwindigkeit des Kühlwassers zu überwachen, wodurch eine stabile Schubkraft des Antriebssystems sichergestellt wird und Kavitation an der Antriebspumpe oder Überhitzung von Bauteilen aufgrund abnormalen Durchflusses verhindert wird.

3. Hilfsenergieversorgungssystem: Sicherstellung des stabilen Betriebs der Hilfseinheit (Generator).

Der Hilfsmotor (Dieselgenerator) ist das Herzstück der elektrischen Energieversorgung des Schiffes, und seine Betriebsstabilität beeinflusst direkt den ordnungsgemäßen Betrieb aller elektrischen Geräte an Bord. Ähnlich wie beim Hauptmotor liegt der Fokus der Durchflussüberwachung am Hilfsmotor auf Kraftstoffzufuhr, Schmierölkreislauf und Kühlkreisläufen. Die wichtigsten Messstellen und Funktionen sind wie folgt:

3.1 Kraftstoffzufuhrkreislauf des Hilfsmotors : Die Leitung vom Kraftstofftank zur Zusatzmotor-Kraftstoffpumpe sowie der Einlass und Auslass des Kraftstofffilters sind mit Durchflussmessern ausgestattet, um den Kraftstoffverbrauch und die Fördermenge des Zusatzmotors zu überwachen, eine stabile Leistungsabgabe des Zusatzmotors sicherzustellen und Daten für die Gesamtenergieverbrauchsstatistik des Schiffes bereitzustellen.

3.2 Schmierölkreislauf des Hilfsmotors : Am Ausgang der Schmierölpumpe sowie am Ein- und Auslass des Schmieröl-Kühlers und Filters sind Durchflussmesser installiert, um eine ausreichende Schmierung aller beweglichen Teile des Hilfsmotors sicherzustellen und Störungen im Schmierölsystem vorherzusagen.

3.3 Kühlkreislauf des Hilfsmotors : Im Süßwasserkühlkreislauf sind am Ausgang der Süßwasserpumpe, am Ladeluftkühler und an den Ein- und Auslässen des Zylinderlaufbuchsen-Kühlwassers, im Seewasserkühlkreislauf am Ausgang der Seewasserpumpe sowie an der Seewasserseite des Wärmetauschers Durchflussmesser installiert, um den Kühlfluss zu überwachen und eine Überhitzung des Hilfsmotors zu verhindern.

4. Ballastwassersystem: Durchflussregelung für konforme Einleitung und Navigationssicherheit

Ballastwassersysteme gewährleisten die Sicherheit der Schifffahrt, indem sie Tiefgang und Auftrieb eines Schiffes regulieren, und spielen insbesondere bei Leer- und Teilbeladung eine entscheidende Rolle. Gemäß den Konformitätsanforderungen des Übereinkommens über die Ballastwasserbewirtschaftung der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) werden Durchflussmesser hauptsächlich an folgenden Stellen installiert:

4.1 Ein- und Auslassleitungen der Ballastpumpe : Überwachung des Zu- und Abflusses von Ballastwasser, präzise Steuerung der Wasserein- oder -ausleitung jedes Ballasttanks, Vermeidung von Schiffsneigung und unzureichender Stabilität aufgrund fehlerhafter Ballastwasseranpassung; gleichzeitig können die Durchflussdaten zur Beurteilung des Betriebszustands der Ballastpumpe sowie zur Erkennung von Verstopfungen oder Leckagen in der Leitung verwendet werden.

4.2 Leitungen des Ballastwasserbehandlungssystems gemäß den Anforderungen des Übereinkommens der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) zum Ballastwassermanagement müssen Schiffe mit einem Ballastwasserbehandlungssystem ausgestattet sein. Durchflussmesser sollten am Einlass, Auslass und Ablauf des Behandlungssystems installiert werden, um den Wasserfluss während des Behandlungsprozesses zu überwachen, sicherzustellen, dass das Behandlungssystem gemäß den Konstruktionsparametern arbeitet, die Einhaltung der Vorgaben für die Ballastwasserabgabe zu gewährleisten und eine Verschmutzung der Meeresumwelt zu vermeiden.

5. Brandschutzsystem: Überwachung und Sicherstellung der Medienversorgung in Notfallsituationen.

Schiffsbrandschutzsysteme sind in mehrere Untersysteme unterteilt, darunter Wasser-Brandbekämpfung und Schaum-Brandbekämpfung. In Notbrandfällen hängt die Wirksamkeit der Brandbekämpfung direkt von der ausreichenden Versorgung mit dem Löschmittel ab. Die zentrale Rolle des Durchflussmessers in diesem System besteht darin, den Medien-Durchfluss zu überwachen und sicherzustellen, dass die Anforderungen an die Brandbekämpfung in verschiedenen Bereichen erfüllt werden. Konkrete Einsatzorte umfassen:

5.1 Hauptleitung und Abzweigleitungen am Feuerlöschpumpenausgang : Installation von Wasser-Durchflussmessern zur Überwachung des Ausgangsdurchflusses von Löschwasser, um sicherzustellen, dass die Brandbekämpfungsanforderungen für verschiedene Bereiche (wie Maschinenraum, Frachtraum, Deck usw.) erfüllt sind. Gleichzeitig können Änderungen des Durchflusses genutzt werden, um festzustellen, ob die Feuerlöschleitung frei ist und ob die Feuerlöschpumpe ordnungsgemäß funktioniert.

5.2 Leitungen des Schaumlöschsystems: Installation durchflussmesser am Auslass des Schaummitteltanks sowie am Ein- und Ausgang des Schaumgemischers zur Überwachung der Fördermenge des Schaummittels und des Mischverhältnisses des Schaumgemisches, um die Wirksamkeit der Schaumbrandbekämpfung sicherzustellen und Brandbekämpfungsversagen aufgrund unzureichender Schaummittelmenge oder falschen Mischverhältnisses zu vermeiden.

6. Trink- und Brauchwassersysteme: Ressourcenmanagement und Überwachung der Umweltausstoßemissionen

Das Trink- und Brauchwassersystem steht in direktem Zusammenhang mit den Lebensbedingungen der Besatzung und der Einhaltung maritimer Umweltvorschriften. Turbinendurchflussmesser werden hauptsächlich zur Durchflussüberwachung bei der Frischwassererzeugung, Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung eingesetzt, um eine rationelle Ressourcennutzung und konforme Einleitung zu gewährleisten. Spezifische Position:

6.1 Ein- und Ausleitungen des Wassermachers : Turbine-Durchflussmesser werden am Meerwassereinlass und Süßwasserauslass des Schiffswasserers (Meerwasserentsalzungseinrichtung) installiert, um die Menge der aufbereiteten Meerwassermenge und die Produktion von Süßwasser zu überwachen, die Arbeitsleistung des Wasserers zu bewerten und sicherzustellen, dass die Süßwasserproduktion den Bedarf an Trinkwasser der Besatzung deckt.

6.2 Auslass des Trinkwasserbehälters und Zuleitungsrohrleitung : Trinkwasser-Durchflussmesser installieren, um Durchfluss und Verbrauch von Trinkwasser zu überwachen, die Bewirtschaftung der Wasservorräte zu erleichtern, Verschwendung zu vermeiden und Leckagen in der Wasserversorgungsleitung rechtzeitig zu erkennen.

6.3 Rohrleitung des häuslichen Abwasseraufbereitungssystems : Elektromagnetische Durchflussmesser werden am Auslass des Sammelbehälters für häusliches Abwasser, am Ein- und Auslass der Abwasserbehandlungsanlage sowie am Ablaufstutzen installiert, um die behandelte und abgegebene Abwassermenge zu überwachen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Abwasserbehandlungsanlage gemäß den Vorschriften betrieben wird und das abgegebene Abwasser die Standards zum Schutz der Meeresumwelt erfüllt.

7. Weitere Hilfssysteme: Überwachung der Verkehrsanpassung mit spezifischen Funktionen

Zusätzlich zu den Kernelementen müssen Hilfssysteme wie Schiffs-Klimaanlage, Dampf- und Inertgasanlagen je nach Funktionsanforderungen mit Durchflussmessern ausgestattet sein, um die stabile Erfüllung bestimmter Funktionen sicherzustellen. Konkrete Anwendungen sind wie folgt:

7.1 Klima- und Lüftungsanlage: Installieren durchflussmesser an den Pumpenausgängen des Kühlwasserkreislaufs der Klimaanlage und des Kaltwasserkreislaufs sowie am Ein- und Ausgang des Wärmetauschers, um die Durchflussrate von Kühl-/Kaltwasser zu überwachen und sicherzustellen, dass die Kühl-/Heizleistung des Klimasystems gewährleistet ist, und um eine Verringerung der Wärmetauscher-Effizienz oder Beschädigungen der Ausrüstung durch abnormalen Durchfluss zu vermeiden.

7.2 Dampfsystem (Frachtschiffe/Kreuzfahrtschiffe usw.): Bei Schiffen mit Dampfkesseln werden Durchflussmesser in den Speisewasserleitungen und Dampfablasleitungen des Kessels installiert, um das Speisewasser und die Dampfmenge zu überwachen, einen stabilen Wasserstand im Kessel und eine ausreichende Dampfversorgung sicherzustellen sowie Daten für die Berechnung der Kessel-Effizienz bereitzustellen.

7.3 Inertgassystem (für Tankschiffe) : Das Inertgassystem eines Tankers wird verwendet, um die Frachtöltanks mit Inertgas zu füllen, um die Explosion brennbarer Gase in den Tanks zu verhindern. Durchflussmesser sind am Auslass des Inertgasgenerators und an der Inertgasförderleitung installiert, um den Zustrom von Inertgas zu überwachen und sicherzustellen, dass die Konzentration von Inertgas in den Tanks den Sicherheitsstandards entspricht.

Zusammenfassung

durchflussmesser auf Schiffen konzentrieren sich auf „Leistungsstabilität, Navigationssicherheit, Umweltverträglichkeit und effizienten Betrieb sowie Wartung“ und decken kritische Rohrleitungen entlang der gesamten Versorgungskette ab – von zentralen Antriebskomponenten bis hin zu unterstützenden Versorgungssystemen. Unter Kombination von Industriestandards mit den tatsächlichen Betriebsbedingungen erfordert die Auswahl von Durchflussmessern für verschiedene Einsatzorte eine sorgfältige Berücksichtigung der Medieneigenschaften (Heizöl, Schmieröl, Seewasser usw.), Druck- und Temperaturbedingungen, Genauigkeitsanforderungen sowie der Einbausituation. Beispielsweise werden Coriolis-Massendurchflussmesser oder Turbinendurchflussmesser bei der Öl-Bemessung bevorzugt; elektromagnetische Durchflussmesser eignen sich für leitfähige Medien mit Verunreinigungen oder für Seewasser; und Ultraschall-Durchflussmesser können bei Großdurchmessern zum Einsatz kommen. Eine geeignete Auswahl des Einbauortes und des Durchflussmessers ist entscheidend, um einen sicheren und effizienten Betrieb des Schiffes über dessen gesamte Lebensdauer hinweg sicherzustellen.