Exkursionen

Caterpillar Dual Fuel Motoren – Exkursion nach Kiel 2017
von Stefan Rother

Im Zuge der immer wichtiger werdenden Anwendung von Gas als Schiffsbrennstoff hat die Fachschule für Seefahrt Flensburg am 27.09.2017 die Firma Caterpillar Motoren Kiel besucht, um sich neueste Technologien zu Thema Gasantrieb vor Ort anzusehen. Unser ausdrücklicher Dank geht hierbei an Herrn Herold und Herrn Wrigge, die uns einen äußerst interessanten Nachmittag ermöglicht haben. Nach Fachvorträgen zum Thema Dual Fuel Motoren und deren Aufbereitungssysteme durften wir den Prüfstand und das Versuchsfeld mit einem Caterpillar 6M34DF besuchen und den Motorenbetrieb auf dem Teststand erleben. Vor dem Besuch des Versuchsfelds erläuterte Herr Herold die Besonderheiten des Dual Fuel Motors und unterstrich dabei das Konzept der CAT Dual Fuel Motoren: Es wurde ein Dual Fuel Motor optimiert für den Betrieb auf Gas entwickelt und kein Dieselmotor, der auch Gas verbrennen kann. Insofern unterscheidet sich der 6M34DF deutlich von den Motoren mancher Wettbewerber, besonders im Hinblick auf Lastaufnahme und Beschleunigungsverhalten – ein Betrieb auf der Kombinatorkurve ist in Serienreife verfügbar. Sehr eindrucksvoll wurde das Betriebsverhalten des Motors demonstriert und Umschaltvorgänge von Diesel auf Gas bei ca. 50% Last gefahren wobei eine Drehzahlveränderung kaum messbar war.

Mit Bezug auf das Klopfverhalten als ein kritisches Kriterium im Dual Fuel Betrieb hat Caterpillar eine eigene Software entwickelt, die über die Zylinderdrucksensoren den Brennverhalt pro Zylinder auswertet und in eine dimensionslose Indexgröße umwandelt. Überschreitet dieser Index einen festgelegten Wert, schaltet der Motor in den Dieselmode um. Dieser betriebszustand wurde durch überfettes Gemisch an einem Zylinder demonstriert und führt im Druckverlauf des Zylinders zu einem deutlich steileren Anstieg der Kurve sowie zu einer sehr deutlich zu sehenden Modulation mit Spitzendruckschwankungen. Anders als bei PKW Otto Motoren sind im Dual Fuel Betrieb einzelne, harte metallische Geräusche zu hören die aber erst bei hoher Amplitude bzw. Klopfintensität sehr deutlich auffallen. Das Betreiberpersonal würde Klopfen somit erst akustisch wahrnehmen, wenn die Sensoren bereits den erlaubten Schwellenwert detektiert hat. Für die Betreiber von Dual Fuel Motoren erscheint eine intensive Ausbildung im Bereich der Sensorik, Messtechnik und Softwareparametrierung sinnvoll, denn im Vergleich zu einem herkömmlichen Dieselmotor verfügt der Dual Fuel Motor über eine Vielzahl von weiteren Messstellen. Die zugehörige Software wird von Caterpillar selbst entwickelt und kann vom Betreiber als Download geladen werden und per Standard Schnittstelle in die Motorsteuerung übernommen werden, falls Softwareprobleme auftreten sollten – regelmäßige Updates sind somit auf einfachem Weg möglich.

Nach der Demonstration des Versuchsmotors durften wir die neue LNG Aufbereitungstrecke besichtigen, die in wenigen Wochen in Betrieb gehen soll. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um von einer LNG Power Barge der Firma Marine Service übernommenen Tankcontainereinheit und einer Anlageneinheit mit Glycol Wasser Kreislauf, Verdampfer und Pumpentechnik.

Tankcontainer und Anlagencontainer der Firma Marine Service

Abb. 2: Tankcontainer und Anlagencontainer der Firma Marine Service, Quelle: Marine Service GmbH

Sobald die Adaptierung der LNG Strecke angeschlossen ist, steht neben der derzeitigen Stadtgasversorgung und der Beimischstation von CO2 zur Veränderung der Gasqualität dann auch eine Möglichkeit zur Nutzung von LNG als Boil Off Gas bzw. Tieftemperaturflüssiggas welches dann kontrolliert verdampft wird, zur Verfügung. Ein sehr interessanter Nachmittag, der uns viele praxisgerechte Eindrücke erlaubt hat.

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Exkursion der FS Seefahrt nach Bremen 2014
von Stefan Rother

Bremen und Umgebung hat immer wieder viel Maritimes zu bieten und so haben wir auch in diesem Jahr in der Zeit vom 12. - 16. Mai wieder einige Firmen im Großraum Bremen / Bremerhaven mit der Abschlussklasse Technik besucht und interessante Einblicke in verschiedene Seiten der maritimen Zulieferindustrie erhalten können.

Gleich nach der Anreise haben wir einen sehr vielseitigen und interessanten Vormittag bei der Firma Behrens Pumpen verbracht. Auch in diesem Jahr hat uns Herr Wichmann, Geschäftsführer von Behrens Pumpen, persönlich betreut und einen tiefen Einblick in die Fertigungstechnik und die Prüfstandabläufe gegeben.

Für uns vorbreitet waren verschiedene Pumpentypen, die demontiert oder teildemontiert wurden, sowie eine Notfeuerlöschpumpe die auf dem Prüfstand gefahren wurde.

Einen großen Dank an Herrn Wichmann, der die Werksführung mit einem Fachvortrag über Kreiselpumpen abgerundet hat und „Bernoulli" grüßen ließ.

Am nächsten Tag ging es zur Firma Zeppelin Power Systems in Achim bei Bremen. Da die Firma Zeppelin Power Systems der FS Seefahrt ein Generatoraggregat gespendet hat, hofften wir, dieses auf dem Prüfstand der Firma zu sehen. Leider war der Prüfstand durch Kundenaufträge für die Gasmotorenaggregate für die LNG Hybridbarge der Firma Becker voll ausgelastet, so dass unser Motor sich noch etwas „gedulden“ muss.

Nachdem wir uns bei einem Einführungsvortrag von Herrn Bengard stärken und erfrischen konnten, ging es in die Bereiche Komponenteninstandsetzung für MaK- und Caterpillar-Motoren. Insbesondere die Zylinderkopfüberholung für M43 Motoren sowie die Einspritzpumpen Prüfstände waren Highlights der Führung.

Nach dem Mittagessen in der werkseigenen Kantine wurde die Firma Zeppelin als Arbeitgeber von Frau Schmitz, Leiterin der Personalentwicklung, vorgestellt. Im weiten Geschäftsfeld von Zeppelin gibt es verschiedene Entwicklungsmöglichkeiten für angehende Schiffsbetriebstechniker – vom Bereich Lokomotiven, über den Bereich BHKW’s, bis zur Schiffsapplikation als Diesel- oder Gasmotor.

Ein weiterer Vortrag von Herrn Hilmes zum Thema Dual Fuel Motoren hat den Besuch abgerundet, so dass wir dann deutlich länger, als ursprünglich vorgesehen bleiben konnten.

Nun standen noch zwei weitere Betriebsbe-suche an: German Drydocks in Bremerhaven und das Heizkraftwerk Bremen Hafen – ein tagesfüllendes Programm!

Bei German Drydocks bzw. Motorenwerke Bremerhaven wurden uns die Bereiche Motoreninstandsetzung und Blockheizkraftwerks – Modulbau gezeigt. Letzteres ist ein neues Standbein der Firma und soll stärker ausgebaut werden. Mit MAN Rumpfmotoren werden komplette Module bis 140 kW containerisiert hergestellt, getestet und nachher im Betrieb gewartet.

Als besonderes „Schmankerl“ durften wir noch den Dockbereich der SWB besuchen und haben mal wieder ein Schiff im Schwimmdock gesehen – gut das die Patentvergabe naht und die "Jungs" richtig heiß sind, um wieder zur See zu fahren! Da half auch eine der größten Baggerschaufeln nicht, um sie von der Seefahrt abzulenken.

Nun konnten wir im Zug eine kurze Verschnaufpause einlegen und dann ging es ab ins Kraftwerk Bremen Hafen – in den Kohleblock und in die Mittelkalorik Müllverbrennung.

Hier wurden wir von Herrn Mahn empfangen, einem ehemaligen Flensburger Absolventen, der sich sichtlich freute, eine Gruppe aus der alten Heimat begrüßen zu können. Dementsprechend intensiv war dann auch die Besichtigung!

Die imposante Müllverbrennungsanlage mit der aufwendigen Rauchgasreinigung und Schlackeverarbeitung, sowie der Feuerungstechnik mit einer modernen Leittechnik war schon beeindruckend, aber der Kohleblock mit Kesselanlage und Dampfturbine waren einfach nicht zu überbieten und nachdem wir uns den im Gebäude hängenden Kessel angesehen haben, durften wir auch auf das Dach des Kohleblocks fahren und den Blick über Bremen genießen – wenn das nicht ein würdiger Abschluss einer mit Technik vollgestopften Exkursion war!

Wir bedanken uns sehr herzlich bei allen beteiligten Firmen und unseren Ansprechpartnern vor Ort – es war alles perfekt vorbereitet – wir haben uns überall sehr willkommen gefühlt – es gab technisch aufwendige Fachvorträge und Abends war sogar noch Zeit für ein Bierchen.

Insbesondere gilt unser Dank der STGF, die auch diese Exkursion großzügig unterstützt hat, so dass die Fahrtkosten dadurch im Rahmen geblieben sind.
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Vom  Muschelimport zum Mineralöl & Erdgas Riesen
Die Seefahrtschule Flensburg im MP&I Center - von Stefan Rother


Die Exkursionsteilnehmer der Seefahrtschule Flensburg vor den Raffinerieanlagen

Shell Marine Power & Innovation Center Hamburg

Am 25.01.2012 besuchten 25 Schüler der Abschlussklassen C 13 A & B der Fachschule Seefahrt  das Shell Marine Power & Innovation Center in Hamburg.

Die Firma Shell wurde ursprünglich 1833 in London durch Marcus Samuel gegründet, der sich auf den Import von dekorativen Muscheln spezialisiert hatte. Seine beiden Söhne führten das Geschäft fort und erweiterten den Import Export Handel um den Betriebsstoff Kerosin zu Beleuchtungszwecken.  Dafür wurden 1890 die ersten Tankschiffe der Shell Transport & Trading Company gebaut und der Grundstein für den heutigen Weltkonzern gelegt.  Noch heute trägt jedes Produkt der Shell den lateinischen Namen einer Muschel.

Unsere Gruppe und die begleitenden Lehrer Frau Nissen, Herr Voß und Herr Rother wurden von Herrn Dipl. Ing. Jens Möller in Empfang genommen und nach einer Sicherheits-Unterweisung in das nahe der Shell Raffinerie Harburg gelegene  MP&IC geführt.

Der Vormittag war sehr gut gestaltet mit einem Überblick der Aktivitäten der Shell im Marine Power & Innovation Center,  technischen Vorträgen zur Entwicklung des neuen Zylinderschmieröls Alexia S 4 und zu Feldversuchen an Bord mit neuen  Schmierölen sowie den zukünftigen Herausforderungen an Marineschmieröle durch die Schwefelab-senkungen im Kraftstoff.

Am Nachmittag wurden wir verteilt auf drei Gruppen durch alle Bereiche der Labors geführt. Im Kraftstofflabor durften wir uns die Untersuchung von Automobilkraftstoffen (hier wird auch der Ferrari Rennkraftstoff hergestellt) ansehen, im Schmieröllabor wurden uns die Additivpakete der einzelnen Schmierölsorten und die besondere Kennzeichnung erläutert und die Auswirkungen der Komponenten im Öl erklärt.

Den besonderen Leckerbissen für Schiffsbetriebstechniker bildet jedoch der Motorenprüfstand wo  mit einem AVL Versuchsmotor Öl- und Kraftstofftests durchgeführt und dezidiert messtechnisch aufgezeichnet werden, ein Wärtsilä 20 Generatormotor im Dauertestbetrieb läuft und

ein Einzylinder-Zweitakt-Motor Betriebsergeb-nisse abliefert.

Alle Führungen wurden durch Experten der jeweiligen Bereiche der Shell kompetent begleitet und alle Fragen ausführlich beantwortet.

Uns wurden sehr breit gefächerte Bereiche der Schmieröl- und Kraftstoffherstellung, nicht nur für Marineanwendungen, näher gebracht und die komplexe Raffinerietechnik erläutert.

Das Fazit des Tages:

Wir haben zwar den hohen Kraftstoffpreis immer noch nicht verstanden, aber ein großer Anteil Forschung und Entwicklung ist auch dabei und den durften wir erleben.

Wir bedanken uns für diesen sehr gelungenen Tag bei allen daran beteiligten Damen und Herren der Shell und kommen sehr gerne wieder.

Schipper auf Exkursion - 2011
Fachschule Seefahrt macht Dampf in Bremen
von Stefan Rother

Die Klasse C 13B der Fachschule Seefahrt besuchte vom 14.11. – 17.11.2011 verschiedene Unternehmen im Raum Bremen.

Die Idee zu dieser Reise entstand durch die Initiative der Seefahrtschüler mehr Praxisbezug im Bereich Dampf- und Gastechnik zu erwerben, insbesondere da die Dampfkesselanlage der FH Flensburg leider abgebaut worden ist und somit für Labore und Versuche nicht mehr zur Verfügung steht.

Unser besonderer Dank geht an  Herrn Siegfried Kartheuser, der in akribischer Planung die Besuche bei den Fimen Saacke und Gestra Flowserve arrangiert hat und damit allen Beteiligten äußerst interessante und technisch hochwertige Vorführungen ermöglicht hat.

Ohne die Unterstützung und das Engagement von Herrn Kartheuser wäre diese Exkursion so nicht möglich gewesen.

Ebenso möchten wir der STGF herzlich danken, die uns finanziell tatkräftig unterstützt und die Reisekosten vertretbar gehalten hat.

Per Bahn ist unsere Gruppe am 14.11.2011 vom Flensburger Hauptbahnhof in Richtung Bremen gestartet.

In Bremen angekommen, haben wir nur das Gepäck in die Jugendherberge gebracht und sind dann sofort zum ersten fachpraktischen Teil der Exkursion, der Firma Gestra Flowserve, aufgebrochen. Gestra Flowserve ist marktführend im Bereich Kesselarmaturen und Überwachungstechnik und hat den Stammsitz in Bremen. Eine Erweiterung des Standort Bremens steht für Gestra an, da die Flächen nicht mehr ausreichend sind und eine Produuktionskapazitätserweiterung notwendig geworden ist.

Herr Glaubke hat unsere Gruppe empfangen und uns gleich zum Herzstück der Vorführung gebracht, dem gläsernen Kondensator bzw. dem gläsernen Dampfsystem. Die Gestra AG hat ein komplettes Dampfsystem aus Schott Spezialglas nachbauen lassen, welches zu Schulungszwecken und Darstellung der physikalischen Zustände in Dampfsystemen genutzt wird.

Herr Glaubke hat uns sehr eindrucksvoll das Anfahren eines Kesselsystems, sowie auftretende Problematiken durch falsch eingebaute Armaturen oder Rohrleitungsstrecken – Wasserschläge in Glasrohren zu sehen, war unglaublich interessant und hat die theoretischen Betrachtungsweisen des Unterrichts praktisch sehr anschaulich verdeutlicht.

Das unten stehende Bild zeigt den Gesamtversuchsaufbau der „Kesselanlage“.

Alle wesentlichen Teile einer Dampfanlage wurden ausführlich während der Präsentation erläutert und vorgeführt.

Physik zum Anfassen, wenn Dampferzeugung, Entgasung , Kondensatableitung, Speisewasserführung etc. beobchtet und verstanden werden können.

Diese Vorführung mit abschließender Erklärung des Kondensatableiterprüfstands sowie ein Rundgang durch die Bauteilfertigung haben diesen ersten Tag zu einem großartigen Auftakt der Exkurison werden lassen.

Am Morgen des zweiten Tages haben wir dann die „Saacke Combustion and Enery Systems“ besucht und wurden dort vom Vertriebsleiter, Herrn Dr. Ing. Schopf empfangen. Herr Dr. Ing. Schopf war entscheidend an der Entwicklung der Saacke Drehzerstäuber Brenner beteiligt und sein Vortrag  war so anschaulich und dynamisch, so dass alle Teilnehmer Brennertechnik par excellence erleben konnten.

Nach einer Firmenpräsentation wurden sehr anschaulich die verschiedenen Brennersysteme besonders im Zusammenhang mit den Qualitätsproblemen bei heutigen Schiffsbrennstoffen, sowie Bespiele von Brennertechnik für Brennstoffe mit geringem Heizwert erläutert.

Ein weiterer Vortrag des Tages wurde von Herrn Behnken aus dem Hause Gestra Flowserve gestaltet, der sehr konkret auf die Fehlfunktionen von falsch eingebauten Armaturen in Dampfsystemen einging.

Als sehr eindrucksvoll erwiesen sich hierbei die Vergleiche mit Auswirkungen von Kesselschäden und der Sprengkraft von Semtex.

Die Kesselüberwachung und Regelung  wurde ebenso detailliert angesprochen, wie die möglichen Kesselschäden durch Bedienungsfehler.


Kesselschaden: Aufgerissenes Flammrohr

Die ganze Produktpalette der Gestra von Füllstandsmessungen bis zur Spesiewasser und Kondenstaüberwachung einschließlich der Regelung wurde ausführlich besprochen und gut erläutert.

Am Nachmittag folgte dann der fachpraktische Teil des Tages mit der Besichtigung des Heizkraftwerkes der SVB Bremen.

Das Steinkohlekraftwerk aus dem Jahr 1979 hat eine Leistung von 315 MW elektrisch sowie eine Fernwärmeleistung von 39 MW.

Herzstück der Anlage ist eine Dampfturbine welche bei einer Nenndrehzahl von 3000 min-1 414.000 kVA abgibt.

Nach diesem wirklich eindrucksvollen Besuch, der einen sehr lohnenswerten Blick vom Dach des Karftwerkes auf die Weser beinhaltete


Dampfturbine der SWB

begab sich unsere Gruppe zu Fuß in Richtung des benachbarten Mittelkalorikkraftwerkes, einer modernen Müllverbrennungsanlage.

Nach 14 monatiger Bauzeit nahm das MKK Bremen im Januar 2009 seinen Probebetrieb planmäßig auf. Seitdem verwertet das MKK sicher und umweltgerecht mittelkalorische Sortierreste aus Gewerbeabfallsortieranlagen und mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsanlagen und produziert zusätzlich Dampf für die Unterstützung der Kraftwerksblöcke 5 und 6 und mit Hilfe des 30 Megawatt-Generators, auch Strom.

Die Reststoffe aus Rauchgasreinigung sowie die Schlacke werden direkt vor Ort per LKW abtransportiert und als Rohstoff weiterverwendet.

Ein weiterer, hochinformativer Tag ging somit um 19.00 zu Ende.

Am dritten Tag unserer Reise waren wir wiederum bei Saacke zu Gast  und uns wurden in zwei Vorträgen der Herren Krämer und Schopf verschiedene Kesselsysteme vorgestellt, sowohl die für Schiffsbetriebstechniker interessanten Rauchrohrkessel, als auch die wesentlich größeren Wasserrohrkessel für industrielle Anwendungen waren Gegenstand der Vorträge.

Im Anschluß an die Vorträge wurde uns das Allerheligste, das Technikum der Firma Saacke, gezeigt. Hier werden Kesselanlagen verschiedener Größen auf Versuchsständen gefahren und mit unterschiedlichsten Brennertypen auf den Einsatz verschiedenster Kraftstoffe, z.B. Melasse getestet.

Danach haben wir das Saacke Schulungsentrum besucht, wo wir anhand einer Vielzahl von Exponaten noch einmal die Brennerbaureihen in Funktion und Aufbau sehen konnten.


Drehzerstäuberbecher

Mit  Herrn Dr. Schopf und Herrn Krämer haben wir zwei sehr kompetente und hoch motivierte Kesselexperten an unserer Seite gehabt, die alle Fragen mit großem Enthusiasmus beantwortet haben.


Auf dem Prüfstand von Saacke

Der vierte Tag unserer Reise beinhaltete einen Besuch der Firma Zeppelin Power Systems in Achim. Das Stammhaus der Firma Zeppelin hat seinen Sitz in Garching bei München und Zeppelin Power Systems ist Stützpunkthändler für Caterpillar und MaK Motoren.

In Achim werden Standard Caterpollar Motoren für die enstprechenden Anwendungen entweder auf Schiffen, Lokomotiven oder BHKW’s umgebaut bzw. komplettiert.

Wir wurden hier von Herrn Dipl. Ing. Jan Wibel empfangen, welche uns in seinem Vortrag die Zeppelin Stiftung und die Unternehmensstruktur näher brachte.

In der Endmontagehalle konnten wir verschiedenste Motorentypen, u.a. auch Generatormotoren für Luxusyachten und Gasmotoren mit Kraft Wärme Kopplungs Modulen aus der Nähge betrachten.

Zeppelin Power Systems verfügt in Achim über moderne Fertigungshallen mit einer beeindruckenden Montagetiefe und über Abnahmeprüfstände, auf denen Caterpillar

Motoren nach der Modifikation gefahren werden.


Die äußerst interessanten Vorträge zum Thema BHKW Anwendungen und Schiffsmotorenservice wurden von Herrn Tietjen und Herrn Bengard bzw. Herrn Hilmes gehalten und gaben wiederum technisch sehr interessante Einblicke in Berufszweige, die für die Absolventen neben der Schifffahrt interessante Perspektiven bieten.

Abschließend durften wir noch einen Rundgang durch die MaK Reconditioning Abteilung machen. Hier werden in Kundenauftrag Grundüberholungen von Zylinderköpfen, Laufbuchsen und Einspritzequipment durchgeführt, sowie Kurbelwellen geschliffen.

Nach einem weiteren, erlebnisreichen Tag traten wir dann gegen 15.oo die Rückreise per Bahn nach Flensburg an.


M 43 Zylinderkopf

Die Tage unserer Exkursion waren ausgefüllt mit einer guten Mischung aus technisch hochwertigen Vorträgen und praktischen Vorführungen, so dass wir alle Bereich um Dampftechnik, Kraftwerkstechnik, Motorenservice und Gasmotoren eindrucksvoll gestreift haben und viele neue Eindrücke gewinnen konnten.

Bei allen gastgebenden Firmen würden wir sehr gut empfangen und waren erstaunt, mit welchem Aufwand uns Firmen und Produkte vorgestellt worden sind. Sogar für das leibliche Wohl der unserer Gruppe wurde stets gesorgt- denn Wissen macht ja bekanntlich hungrig. Die Präsentationen und Führungen waren mit fachkundigen Mitarbeitern besetzt, die uns äußerst motiviert begleitet haben.   

Wir bedanken uns bei :

Herrn Glaubke                  Gestra Flowserve
Herrn Behnken                 Gestra Flowserve
Herrn Dr. Ing. Schopf        Saacke
Herrn Krämer                    Saacke
Herrn Wibel                       Zeppelin PS
Herrn Tietjen                    Zeppelin PS
Herrn Bengard                 Zeppelin PS
Herrn Siegfried Kartheuser