Beispielbild für genaue Zweistrangsverbrauchsmessungen auf Schiffen (KI-Generiert)
Marinediesel-Verbrauchsmessung DN 20 mit Ringkolbenzählern VZFA II
Ausgangssituation
Auf dem Schiff versorgen vier Motoren den Antriebs- und Bordbetrieb und werden mit Marinediesel (DMA, auch Marine Gasoil/MGO, ein mittelschweres Gasöl) betrieben. Der Kraftstoff wird im Kreislauf gefördert: Ein Teil der im Vorlauf zum Motor geförderten Menge strömt ungenutzt über den Rücklauf zurück. Der tatsächliche Verbrauch entspricht daher nicht der Vorlaufmenge, sondern der Differenz aus Vor- und Rücklauf. Dieser reale Verbrauchswert lag in der Schiffsautomation bisher nicht vor, weder je Motor noch in Summe. Damit fehlte eine belastbare Grundlage, um den Kraftstoffverbrauch im laufenden Betrieb zu beobachten und auszuwerten.
Anforderung
Gefordert war die Sichtbarmachung des aktuellen Kraftstoffverbrauchs je Motor in der Schiffsautomation. Die Messung des mittelschweren Gasöls (DMA/MGO) hatte bei einer Nennweite von DN 20 zu erfolgen. Da der Verbrauch aus der Differenz zwischen Vor- und Rücklauf gebildet wird, waren eine hohe Genauigkeit der Einzelzähler und ein enger Abgleich der jeweils gepaarten Zähler zueinander maßgeblich. Die Übergabe des Verbrauchswerts an die Automation war als analoges 4–20-mA-Signal vorgesehen, optional zusätzlich über eine Modbus-Schnittstelle.
Unsere Lösung
Je Motor werden zwei Heizöl-Ringkolbenzähler VZFA II in der Baugröße VZFA 20 eingesetzt – einer im Vorlauf, einer im Rücklauf. Bei vier Motoren ergeben sich somit vier Zählerpaare (8 Zähler) und je Motor eine Differenz-Verbrauchsanzeige F 116, also vier F 116. Die VZFA II arbeiten als direkte Volumenzähler und verfügen über einen eingebauten Temperaturfühler zur Mengenkompensation; für den Schiffseinsatz sind die Zähler ab Werk mit Bauartzulassung (CCS, LR oder DNV) verfügbar. Die beiden Zähler eines Motors sind für die Differenzmessung eng zueinander abgeglichen (gepaart). Ihre Durchfluss-Signale (Frequenz/Impuls) übergeben sie an die F 116, die die Differenz aus Vor- und Rücklauf bildet und daraus den aktuellen Verbrauch sowie die Verbrauchssumme ermittelt. Die F 116 besitzt eine große LCD-Anzeige für Momentanverbrauch und Summe und ist in eigensicherer (ATEX-)Ausführung verfügbar. Den Verbrauchswert gibt die F 116 als analoges 4–20-mA-Signal an die Schiffsautomation aus; optional wird sie mit einer Modbus-Schnittstelle bestückt (Modbus ASCII/RTU über RS-232, RS-485 in 2- oder 4-Draht-Technik oder als eigensichere TTL-Ausführung; je Gerät ist nur eine dieser Varianten bestückbar).
Warum Ringkolben?
Ringkolbenzähler arbeiten nach dem Verdrängungsprinzip und erfassen das Volumen direkt und weitgehend unabhängig vom Strömungsprofil – das eignet sich für die vergleichsweise kleinen Durchflüsse einer Kraftstoffversorgung. Entscheidend ist der Umgang mit dem Messfehler: Jeder Zähler weist einen Fehler von maximal ±0,5 % vom gemessenen Wert auf. Bei der Differenzbildung würde sich der Fehler zweier ungepaarter Zähler überproportional auf die vergleichsweise kleine Differenz auswirken. Durch den paarweisen Abgleich der Zähler wird der Fehler zueinander deutlich reduziert, sodass die Differenz und damit der Verbrauch belastbar bleibt. Zusammen mit der F 116, die die Verrechnung übernimmt und Standardsignale liefert, lässt sich der Verbrauch unmittelbar in die Schiffsautomation einbinden.
Ergebnis
Durch die Zählerpaarung wird der Abgleich der Zähler zueinander auf ±0,1 % im Vorlauf und ±0,3 % im Rücklauf gebracht. Auf dieser Basis bildet die Differenz aus Vor- und Rücklauf den realen Kraftstoffverbrauch belastbar ab. Der aktuelle Verbrauch steht je Motor kontinuierlich in der Schiffsautomation zur Verfügung und lässt sich dort anzeigen, protokollieren und für die Betriebsführung auswerten. Damit erhält der Betreiber erstmals eine motorbezogene, auch summierbare Verbrauchsanzeige direkt im Automationssystem.
Häufige Fragen
Warum werden zwei Ringkolbenzähler pro Motor eingesetzt?
Ein Teil des geförderten Kraftstoffs strömt über den Rücklauf zurück. Erst die Differenz aus Vorlauf und Rücklauf ergibt den tatsächlichen Verbrauch, daher wird je Motor im Vor- und im Rücklauf gemessen.
Welche Genauigkeit erreicht die Differenzmessung?
Die Einzelzähler haben einen Fehler von maximal ±0,5 % vom gemessenen Wert. Durch die Paarung werden sie zueinander auf ±0,1 % im Vorlauf und ±0,3 % im Rücklauf abgeglichen.
Wie wird der Verbrauch an die Schiffsautomation übergeben?
Die Differenzanzeige F 116 gibt den aktuellen Verbrauch als 4–20-mA-Signal aus. Optional ist eine Modbus-Schnittstelle (Modbus ASCII/RTU, wahlweise RS-232 oder RS-485) bestückbar.