Literature review on charge air cooler heat transfer & cleaning systems and procedure in Wärtsilä medium speed engines for marine applications

Abstract

The objective of this thesis is to overview Wärtsilä’s medium speed W46TS (two-stage turbocharging) engine’s charge air cooler (CAC) cleaning and maintaining systems, identify potential areas for development and review possible solutions for implementation. The research is preliminary preparational plan and considered as a part of theoretical background for future master’s thesis. The purpose of future master’s thesis is to support Wärtsilä in maintaining procedure development to be more cost and time efficient and to enable extension of CAC’s exploitation time. Current maintenance plan is based on the experience of past years but not on clear monitoring of CAC’s condition. Therefore, the functionality of current monitoring system is to be examined for its further supportive exploitation in development of maintaining procedure. Ideally, the condition of CAC is to be monitored continuously to follow contamination progression. Thus, CAC’s performance degradation caused by contamination can be detected on time and the time needed for corrective actions will be enough. Therefore, the goal is to determine parameters that ideally should be measured for reliable CAC’s condition evaluation, identify what of the parameters could be measured in practice with needed accuracy and compare with currently used methods. To achieve the goal the internal documentation related to the maintaining procedure is to be reviewed and its usability is to be evaluated for potential further development. Additionally, major influencing factors affecting the measurements are to be reviewed and accounted. In terms of contamination process, the main sources of impurities are strived to identify.

Tämä tutkielma antaa yleiskatsauksen Wärtsilän keskinopean W46TS moottorin ahtoilmajäähdyttimen puhdistus- ja huoltojärjestelmiin. Työn tarkoitus on tunnistaa mahdollisia kehityskohteita sekä tarkastella ratkaisuja niiden toteutukselle. Tutkielma on alustava valmistelusuunnitelma ja toimii teoreettisena taustana tulevalle diplomityölle. Diplomityön tarkoituksena on tukea Wärtsilää huoltojärjestelmän kehittämisessä siten, että siitä tulee kustannus- ja aikaa säästävämpi sekä mahdollistaa samalla ahtoilmajäähdyttimen käyttöiän pidentämisen. Nykyinen huoltosuunnitelma perustuu aiempien vuosien kokemukseen eikä selkeään ahtoilmajäähdyttimen kunnon seurantaan. Siksi olemassa olevan seurantajärjestelmän toimivuus on arvioitava, jotta sitä voidaan hyödyntää huoltojärjestelmän kehittämisen tukena. Ideaalitilanteessa ahtoilmajäähdyttimen kuntoa seurataan jatkuvasti, jotta likaantumisen kehittyminen ja sen vaikutus ahtoilmajäähdyttimen suorituskykyyn voidaan havaita ajoissa ja tarvittaviin toimenpiteisiin jää riittävästi aikaa. Tutkimuksen tehtävänä on määrittää ahtoilmajäähdyttimen kuntoa parhaiten kuvaavat parametrit, selvittää mitkä niistä olisi todellisuudessaan mahdollista mitata tarvittavalla tarkkuudella ja verrata nykyiseen menetelmään. Tehtävän saavuttamiseksi ahtoilmajäähdyttimen huoltoon liittyvä sisäinen dokumentaatio on tarkistettava ja sen hyödynnettävyys mahdollisten kehityskohteiden osalta arvioitava. Lisäksi työssä tulee tarkistella mittauksiin vaikuttavia keskeisimpiä tekijöitä sekä pyrkiä selvittämään ahtoilmajäähdyttimen likaantumisprosessin kannalta merkittävimmät epäpuhtauksien lähteet.