1. Elektrika i elektronika

Capax generator inženjerska preciznost domaćeg proizvoda

Za novog korisnika ovi generatori će predstavljati siguran izvor električne energije. Za sve ostale dokaz da inženjerska izvrsnost s hrvatskim potpisom ima svoje mjesto u svjetskoj eliti nautičke industrije.

Profilirana kao jedna od vodećih hrvatskih tvrtki za održavanje i popravke, kako mehaničkih tako i energetskih brodskih sustava, s bogatim iskustvom u području marine inženjeringa, Tvrtka CAPAX iz Šibenika je razvila niz rješenja prilagođenih najzahtjevnijim uvjetima rada na moru. Najnoviji primjer takvog inženjerskog pristupa jest sustav brodskih generatora izrađen u potpunosti u Šibeniku, koji po svojim tehničkim karakteristikama i izvedbi konkurira najboljim svjetskim proizvodima u tom segmentu. Proizvedena su tri identična generatora, a namijenjena kupcu iz Dubaija, vlasniku mega jahte na koju će biti ugrađeni. Ovaj projekt predstavlja još jedan dokaz sposobnosti hrvatske brodograđevne industrije da isporuči vrhunsku tehnologiju i pouzdanost za međunarodno tržište luksuzne nautike.

Pogon i osnovne tehničke značajke

Srce svakog od navedena tri brodska generatora čini Caterpillarov dizelski motor, model C18. Riječ je o motoru zapremnine 18,1 litara, šesterocilindrične konfiguracije u liniji (L6), koji razvija 587 KS (438 kW) pri 1500 okretaja u minuti, što osigurava stabilan i pouzdan pogon u svim radnim uvjetima.

Tehničke karakteristike:

• Tip motora: 4-taktni, redni 6-cilindrični, turbocharged sa intercoolerom
• Zapremina: 18,1 L
• Promjer x hod: 145 mm x 183 mm
• Kompresijski omjer: 16.1:1
• Maksimalna snaga: do 1007 kW (1368 KS) pri 2300 o/min
• Maksimalni okretni moment: oko 4250 Nm pri 1400 o/min
• Standardi emisije: IMO II / EPA Tier 3 / EU Stage IIIA
• Sustav ubrizgavanja: elektronički upravljano visokotlačno common-rail ubrizgavanje

S linearnim porastom snage kroz čitav raspon radnih okretaja maksimalna snaga dostiže se pri 2300 o/min, dok momentni maksimum dolazi znatno ranije – između 1300 i 1500 o/min, što omogućuje snažno i stabilno ubrzanje čak i pod velikim opterećenjem.

Potrošnja goriva i učinkovitost

Krivulja potrošnje pokazuje minimalnu vrijednost pri oko 1500 o/min, s prosječnom potrošnjom od približno 180 L/h, što predstavlja optimalnu točku rada za krstarenje. Povećanjem okretaja prema 2300 o/min, potrošnja raste proporcionalno snazi, no motor zadržava dobru specifičnu potrošnju (oko 205 g/kWh). Zahvaljujući elektroničkom upravljanju ubrizgavanjem, C18 optimizira omjer zraka i goriva te osigurava stabilan rad čak i pri naglim promjenama opterećenja. Time se postiže smanjenje emisija i produljuje vijek trajanja komponenata.

Alternator i spojka

Brodski alternator Leroy-Somer, model LSAM 47.3L10 C 6S/4, je spojen preko visoko-elastične spojke Vulkan čime se postiže optimalna konverzija mehaničke u električnu energiju uz minimalne gubitke i visoku efikasnost. Ova kombinacija motora i alternatora odlikuje se izuzetnom robusnošću, niskim vibracijama i dugim vijekom trajanja, što je od presudne važnosti u zahtjevnim morskim uvjetima.

Spojka

Serija „VULASTIK L" je spojka visoke elastičnosti, namijenjena za kompenzaciju osnih, kutnih i određenih radijalnih pomaka između pogonskog i pogonjenog člana. Konstrukcija se sastoji od čahure (glavčine), kućišta s prirubnicom i elastičnog elementa u obliku diska koji je iznutra vulkaniziran, a vanjski dio je radijalno uklopljen ("plug-in toothing”) s prirubnicom. Ovaj utor omogućava montažu bez velikog pomicanja agregata („blind assembly") i kompenzaciju pomaka. Maksimalni dopušteni kutni pomak iznosi ±0,5°, dok su elastični elementi su dostupni u različitim kvalitetama gume (NR – prirodna guma) ili silikonskoj verziji za primjenu u višim temperaturama.

Tehničke karakteristike (za veličinu 26D3):

• Nazivni zakretni moment (Tkn): ≈ 6,30 kNm
• Maksimalni moment 1 (TKmax1): ≈ 9,50 kNm
• Maksimalni moment 2 (TKmax2): ≈ 14,04 kNm
• Dopušteni oscilirajući (vibracijski) zakretni moment (TKW): ≈ 2,50 kNm
• Maksimalni dopušteni broj okretaja: ≈ 2700 min-¹
• Dopušteni radijalni pomak osovine (ΔKr): ≈ 7,00 mm
• Dinamička torzijska krutost (Cttnγ): ≈ 72,00 kNm/rad
• Relativna prigušenost (ψ): ≈ 1,13

Alternator

LSAM serija je standardni izbor za brodske generatorske sisteme srednjih i velikih snaga, od komercijalnih plovila do većih jahti i specijalnih plovila. Izvedba L10 i opcije PMG/AREP čine ih pogodnim za paralelni rad, naprednu regulaciju i primjene gdje je potrebna stabilnost napona pri brzom promjenjivom opterećenju (npr. propulzija, velika potrošnja električne energije pri pokretanju pogonskih motora).

Tehničke karakteristike:

• Model: LSAM 47.3L10 C 6S/4 (L10 označava izvedbu, 47.3 seriju; precizna snaga ovisi o konfiguraciji i odabiru namotaja).
• Raspon nazivne snage: tipično 410–660 kVA (50 Hz) ovisno o izvedbi i broju polova.
• Napon i frekvencija: standardna niskonaponska izvedba (npr. 400 V, 50 Hz) — ovisno o specifikaciji izvedbe i odabiru.
• Izvedbe uzbude: SHUNT, AREP (automatska regulacija), PMG (Permanent Magnet Generator) za poboljšanu otpornost pri paralelnom radu i kratkotrajnim poremećajima.
• Izolacijska klasa i temperaturna tolerancija: tipično klasa H (125 K) za LSA/LSAM seriju, što omogućuje rad pri zahtjevnijim toplinskim uvjetima i veću mehaničku otpornost.

Proizvod za svjetsko tržište

Svaki korak u razvoju i izradi ovog generatora, od projektiranja, strojarstva i elektrotehnike, do završnog testiranja i zaštite površina izveden je prema najvišim standardima kvalitete. Tvrtka CAPAX primjenjuje suvremene 3D CAD alate i digitalne alate za kontrolu proizvodnje. Generatori su prije same isporuke testirani u vlastitoj ispitnoj stanici, što uključuje probni rad pri nominalnom opterećenju, provjeru stabilnosti napona i frekvencije te sigurnosne procedure. Nakon uspješno obavljenih testova, generatori su pripremljeni za transport i ugradnju na jahtu u Dubaiju, gdje će osigurati pouzdan izvor električne energije za sve sustave plovila. Kombinacija Caterpillarovog motora, Leroy-Somer alternatora i domaće konstrukcije kućišta, upravljačkog sustava i zvučne izolacije rezultirala je proizvodom visoke tehničke vrijednosti i estetske izvedbe. Za novog korisnika ovi generatori će predstavljati siguran izvor električne energije. Za sve ostale dokaz da inženjerska izvrsnost s hrvatskim potpisom ima svoje mjesto u svjetskoj eliti nautičke industrije.

Prikaz performansi opterećenja

Grafikon 1: Učinkovitost vs opterećenje

Ovaj grafikon prikazuje očekivani oblik učinkovitosti (η) u ovisnosti o postotku nazivne snage (10–110 %). Učinkovitost raste s povećanjem opterećenja, dostiže maksimum u rasponu ~70–85 % nazivne snage (vrh učinkovitosti do ~96.9 % za određene izvedbe), te blago pada pri prenaponskim uvjetima (>100 %).

Grafikon 2 : Regulacija napona (izlazni napon) vs opterećenje

Grafikon simulira pad izlaznog napona u odnosu na povećanje opterećenja. Alternatori serije LSAM u paru sa suvremenim regulatorima napona (AVR) održavaju napon unutar specifikacija pod različitim vrstama opterećenja; pad napona pri opterećenju obično je mali (nekoliko postotaka) prije korekcije regulatora.

Upravljačka ploča – hrvatski inženjering u praksi

Upravljačka ploča je u potpunosti osmišljena, projektirana i proizvedena u CAPAX-u. Omogućuje precizno praćenje svih radnih parametara generatora uključujući napone, struje, frekvenciju, temperaturu i tlakove, te integrira sigurnosne i zaštitne funkcije.

U projektu je korišten DEIF ie150 Marine kontroler, idealan za specifičnost ovog projekta, fleksibilan i jednostavan, a omogućuje izgradnju sustava upravljanja energijom/snagom sa do sedam pogonskih uređaja.

Kućište i zvučna izolacija

Sve je dizajnirano, projektirano i izrađeno u pogonu CAPAX-a u Šibeniku. Konstrukcija je izvedena od čeličnih profila visoke čvrstoće, s precizno izrađenim panelima koji omogućuju jednostavno otvaranje i pristup svim servisnim točkama. Zvučna izolacija je izvedena od kamene vune obložene perforiranim limom, što omogućuje učinkovito prigušivanje buke motora, a pritom osigurava optimalno hlađenje i ventilaciju unutar kućišta. Ukoliko unutar generatora dođe do iskrenja ili otvorenog plamena, sustav senzora, detektora dima i plamena alarmirat će kontrolnu jedinicu koja će potom zaustaviti dotok zraka u kućište, zatvoriti ventilacijske zaklopke, te započeti postupak ubacivanja CO2 plina u kućište.

Pametnije paralelno povezivanje

Paralelni povezivanjem triju generatora jednom komunikacijskom linijom olakšano je upravljanje generatorima. Kada je opterećenje jednog generatora na niskoj razini, drugi generatori se automatski isključuju. No, kada je opterećenje na jednom generatoru veliko, drugi generatori se automatski uključuju, ne bi li se osigurala potrebna energija za potrošače. Ovaj način integracije smanjuje troškove, štedi na prostoru i težini, dok strujni prekidači štite sustav od kratkih spojeva ili preopterećenja.