Gemilerde elektrik sisteminin kalbi, başlıca güç kaynağı olan jeneratörlerdir.
Güç Kaynakları | Gemilerde Elektrik Sistemi
Gemilerde elektrik üretimi, genellikle dizel, şaft veya buharla çalışan jeneratörler vasıtasıyla sağlanır. Her birinin kendine özgü avantajları vardır:
- Dizel Jeneratörler: Gemilerin çoğunda birincil güç kaynağı olarak kullanılır. Yakıt verimliliği ve güvenilirlikleri ile öne çıkarlar.
- Şaft Jeneratörleri: Ana makinenin şaft rotasyonundan faydalanarak ek elektrik üreten bu sistemler, özellikle seyir halindeyken enerji verimliliği sağlarlar. Ana makine çalıştığı sürece sürekli ve düşük maliyetli bir elektrik akışı sunarlar.
- Buhar Jeneratörleri: Özellikle büyük gemilerde veya atık ısı geri kazanım sistemleriyle entegre olarak kullanılırlar.
Karadaki elektrik sistemlerinden farklı olarak, gemi jeneratörlerinin nötr noktaları yalıtılmıştır, yani geminin gövdesine topraklanmamıştır. Bu stratejik tasarım, bir toprak arızası durumunda dahi hayati makinelerin çalışmaya devam etmesini temin eder.
Faz ve Frekans Tercihleri | Gemilerde Elektrik Sistemi
Gemilerde güç konusunda iki önemli teknik husus öne çıkar:
- Üç Fazın Avantajı: Tek faz yerine üç fazlı sistemler tercih edilir. Bunun başlıca nedeni, fazlardan birinde bir arıza meydana gelse dahi, diğer iki fazın çalışmaya devam ederek kritik sistemlerin kesintiye uğramamasını sağlamasıdır. Bu, operasyonel süreklilik ve güvenlik açısından büyük önem taşır.
- 60 Hz Standardı: Karada güç frekansı bölgelere göre 50 Hz veya 60 Hz arasında değişse de, gemilerde 60 Hz frekans standart olarak benimsenmiştir. Bu, yüzlerce motorun daha küçük boyutlarda bile daha yüksek hızda çalışmasına olanak tanır ve böylece daha verimli bir enerji kullanımı sağlar.
- Voltaj Seviyeleri: Uluslararası sularda seyreden gemiler genellikle 440V yalıtılmış nötr sistemli 3 fazlı AC beslemeye sahiptir. Ro-Ro ve yolcu gemileri gibi yüksek elektrik yükü gerektiren gemilerde ise 3kV ile 11kV aralığında yüksek gerilimli jeneratör setleri kullanılır. Yüksek voltajdaki güç, daha sonra transformatörler aracılığıyla aydınlatma ve düşük güçlü sinyal ekipmanları için 220V veya 110V‘a düşürülür.
Acil Durum Jeneratörlerleri
Ana jeneratör sistemine ek olarak, gemilerde acil durum jeneratörü bulunur. Bu jeneratör, ana güç kaynaklarının arızalanması durumunda otomatik olarak devreye girerek navigasyon, güvenlik ve acil aydınlatma gibi hayati sistemlere enerji sağlar.
Acil durum jeneratörü ve buna bağlı acil durum panosu, ana makine dairesinden ayrı, güvertenin üstünde, yangın veya su baskını gibi felaketlerden etkilenmeyecek bir alanda konumlandırılır. Bu, geminin ve mürettebatın güvenliğini sağlamak için en kritik ekipmanların her koşulda çalışmasını temin eden vazgeçilmez bir yedekleme sistemidir.
Gemilerde Güç Dağıtımı
Gemilerdeki elektrik gücünün üretimi kadar, onun geminin her köşesine etkin bir şekilde dağıtılması da büyük bir mühendislik hüneri gerektirir. Küçük motorlardan karmaşık elektronik sistemlere kadar her bir cihazın doğru voltajda ve kesintisiz bir şekilde beslenmesi elzemdir. Bu hassas süreç, farklı bileşenlerden oluşan bir güç dağıtım sistemi aracılığıyla gerçekleştirilir.
Dağıtım Sisteminin Anahtar Bileşenleri
Geminin güç dağıtım sistemi, adeta bir orkestranın farklı enstrümanları gibi uyum içinde çalışır:
- Ana Pano (Main Switchboard): Geminin elektrik sisteminin dağıtım merkezi olarak kabul edilir. Jeneratörlerden gelen gücü alır ve gemi genelindeki tüm güç tüketicilerine dağıtır. En önemli gemi makinelerine 440V güç sağlarken, bir kısmı step-down transformatörler aracılığıyla köprü ekipmanları, seyir ışıkları ve radyo iletişim ekipmanları için 220V besleme sunar. Ayrıca, yardımcı panodan gelen güç, acil durum ışıkları için bataryaları şarj etmekte kullanılır. Ana makine dairesinde veya makine kontrol odasında, güç dağıtım sisteminin merkezine yakın, genellikle güvertenin altında bulunur.
- Acil Durum Panosu (Emergency Switchboard): Acil durum jeneratöründen beslenir ve tüm acil durum ekipmanlarına güç sağlar. Bu pano da 440V ve 220V olmak üzere iki bölüme ayrılmıştır.
- Bölüm Panoları (Distribution Boxes): Geminin lokalize bölgelerine güç sağlayan metal muhafazalı kutulardır.
- Motor Marş Kutuları (Motor Starter Boxes): Gemide yüzlerce motor, farklı mekanik sistemleri çalıştırmak için görev yapar. Her motor grubu, kendi “Aç/Kapa” düğmeleri ve güvenlik cihazlarını içeren bir motor marş kutusuyla donatılmıştır. Bu panellerde ayrıca akım ve sıcaklık için yerel göstergeler bulunur.
- Devre Kesiciler (Circuit Breakers): Herhangi bir arıza durumunda devreyi keserek güvenliği sağlarlar.
- Sigortalar (Fuses): Makinelerin emniyeti için tasarlanmış olup, aşırı akım durumlarında devreye girerek ekipmanı korurlar.
- Transformatörler (Transformers): Yüksek ve alçak dağıtım bölümlerini birbirine bağlamak için kullanılırlar, böylece farklı voltaj seviyelerindeki ekipmanlar güvenle çalışabilir.
- Sahil Bağlantı Kutuları (Shore Connection Boxes): Gemi limandayken veya kuru havuzdayken, gemi jeneratörlerinin çalışamadığı durumlarda karadan elektrik almak için kullanılır. Bu paneller genellikle konaklama girişi veya bunker istasyonu yakınında bulunur.
- Aydınlatma Dağıtım Paneli (Lighting Distribution Panel): Aydınlatma sistemlerine, konaklama sistemlerine, küçük ısıtma cihazlarına ve 1/4 HP veya daha küçük motorlara güç sağlar.
- Acil Kapatma Paneli (Emergency Switch-off Panel): Gemi makinelerinin ve personelin güvenliğini sağlamak amacıyla, acil durumlarda makineleri ve ekipmanları kapatmak için farklı yerlerde acil kapatma panelleri bulunur.
Deniz Elektrik Sistemlerinde Güvenlik
Deniz elektrik sistemlerinin güvenliği, hem personelin elektrik çarpmasından korunmasını hem de makinelerin elektriksel arızalardan zarar görmesini engellemeyi kapsar.
- Personel Güvenliği: Elektrik çarpması riskini minimize etmek için, sistemler yüksek izolasyon standartlarında tasarlanır ve düzenli bakımlarla denetlenir.
- Makine Güvenliği: Ekipmanın boyutuna ve güç derecesine bağlı olarak, aşırı akım veya aşırı ısınmayı önlemek için röleler, devre kesiciler veya sigortalar kullanılır. Ayrıca, sıcaklık göstergeleri, motor devri, yön göstergesi, ampermetre gibi yerel ekipmanlar, elektriksel makinelerin performansını ve genel sağlık durumunu izlemek için kullanılır. Bu sürekli izleme, potansiyel arızaları erkenden tespit etmeye ve önleyici tedbirler almaya olanak tanır.
Gemilerde Topraklama
Topraklama, elektrik sistemlerinin güvenliğini sağlamak için olmazsa olmaz bir uygulamadır. Gemilerde topraklama sistemi, karadaki sistemlerden farklı olarak, geminin kendine özgü çevresel koşulları ve operasyonel gereksinimleri doğrultusunda özel bir tasarıma sahiptir.
Topraklama İşleminin Adımları
Gemilerdeki topraklama işlemi, katmanlı bir yaklaşımla gerçekleştirilir:
- Cihaz Topraklaması: İlk aşamada, gemi içerisindeki tüm elektrikli cihazlar topraklanır. Her bir cihazda bulunan toprak hatları, merkezi bir noktada toplanarak ana dağıtım panosunun toprak hattına bağlanır.
- Gövde Bağlantısı: Buradan itibaren, toprak hattı geminin gövdesine ve oradan da teknenin su hattının altında yer alan, deniz suyuna dayanıklı özel bir bakır alaşımlı metal levhaya bağlanır. Bu levha, elektriksel olarak deniz suyuyla doğrudan temasta bulunarak gemi elektrik sistemini bir bütün olarak topraklamış olur.
Statik Elektriğe Karşı Koruma
Gemilerde statik elektrik birikimi, özellikle yakıt transferi veya yüksek sürtünmeli ortamlarda ciddi güvenlik riskleri oluşturabilir. Bu riski bertaraf etmek için özel bir topraklama türü uygulanır:
- Statik Topraklama: Yakıt tankları, makine şaftları, dümen gibi sürtünme sonucu statik elektrik oluşabilecek tüm metalik yapılar, tek bir ortak topraklama barasına bir iletken aracılığıyla bağlanır. Bu sayede biriken statik yük, güvenli bir şekilde deşarj edilerek olası kıvılcım veya yangın riskleri önlenir.
Katodik Koruma
Deniz suyunda, gemi gövdesi ve metal ekipmanlar sürekli bir korozyon tehdidi altındadır. Bu tehdide karşı en etkin mücadele yöntemlerinden biri katodik korumadır. Katodik koruma, farklı metaller arasındaki potansiyel farkından kaynaklanan galvanik korozyonu önlemek için kullanılır.
Gemilerde bu koruma, iki temel yöntemle sağlanır:
1. Kurban Anotlar (Zink Tutyalar)
Kurban anotlar, genellikle çinko (zink) veya alüminyum gibi daha reaktif metallerden yapılır. Bu metallerin atomsal bağları zayıftır ve elektron vermeye çok isteklidirler.
- Çalışma Prensibi: Gemi gövdesi veya su altında kalan metal ekipmanlar (pervaneler, şaftlar, dümenler vb.) ile bir araya getirildiğinde, çinko anotlar daha kolay elektron kaybederek kendilerini feda ederler. Böylece elektronlar, geminin yapısal metal kısımlarından ziyade, zink tutyalardan transfer olur ve korozyonun geminin ana metaline zarar vermesi engellenir.
- Uygulama Alanı: Bu yöntem, gemi gövdesi metal olmasa bile suyun altındaki tüm metal ekipmanları korumak için idealdir.
- Ömrü: Zink tutyaların kullanım ömrü genellikle 1 ila 3 yıl arasında değişir ve bu süre sonunda yenileriyle değiştirilmeleri gerekir.
2. Elektriksel Sistemler (ICCPI – Impressed Current Cathodic Protection System)
Elektriksel katodik koruma sistemleri, zink tutyalara göre daha az tercih edilse de, uzun ömürlü ve daha gelişmiş bir çözüm sunar.
- Çalışma Prensibi: Bu yöntemde, teknenin baş tarafına su altında bir anot, arka tarafına ise bir katot monte edilir. Bu anot ve katot, bir katodik koruma cihazına bağlanır. Cihaz, anottan katoda sürekli olarak bir elektrik akımı gönderir. Bu yapay akım, metaller arasındaki doğal elektron alışverişini kontrol altına alarak, korozyona neden olan elektrokimyasal reaksiyonları engeller.
- Avantajları ve Dezavantajları: Bu sistemler oldukça uzun ömürlü olmalarına karşın, kurulum ve işletme maliyetleri zink tutyalara göre daha yüksektir. Ancak, büyük ve karmaşık gemilerde, uzun vadeli operasyonel faydaları göz önüne alındığında tercih edilebilirler.
RASTGELE TEKNİK İÇERİK İÇİN TIKLAYIN!
İlginizi Çekebilecek Teknik Hesaplar
Kompanzasyon Hesabı
Aydınlatma Hesabı
Yüksek Gerilim İşletme Sorumluluğu Ücreti Hesabı
