Поиск высококачественных компонентов топливной системы, работающей на КПГ

Важность поиска высокопроизводительных компонентов топливной системы на сжатом природном газе

Пол Харгрейв, менеджер по транспортному рынку, Swagelok, и Чарльз Хейс, ведущий инженер по разработке новых продуктов, Swagelok

Поскольку глобальная и региональная политика в отношении чистого воздуха становится все более жесткой, одним из многообещающих и все более широко используемых альтернативных видов топлива является сжатый природный газ (СПГ). Сильные программы стимулирования в некоторых частях мира стимулировали более быстрое развитие большегрузного оборудования, работающего на СПГ, наряду с необходимой заправочной инфраструктурой, которая делает технологию жизнеспособной. Сокращение использования дизельного топлива в автобусах, дальнобойных грузовиках и других транспортных средствах может оказать серьезное влияние на глобальные выбросы — регулирующие органы и OEM-производители обращают на это внимание.

Между тем, сами владельцы автопарков видят потенциал в росте использования экологичных транспортных средств и топлива во всех категориях транспортных средств средней и большой грузоподъемности, работающих на альтернативном топливе. Согласно отчету «Состояние устойчивого флота, 2019–2020 гг.» ¹ 83% владельцев автопарков ожидают более широкого использования более чистых транспортных средств во всех типах автопарков. В отчете также отмечается, что экологичность автопарка является главным мотиватором для первых новаторов, внедривших автопарк, наряду с потенциальными экономическими преимуществами, которые могут обеспечить более чистые транспортные средства.

Важно отметить, что по мере развития технологии топливные системы CNG должны обеспечивать бескомпромиссную надежность и безопасность. Ставки высоки — например, люди во всем мире зависят от общественного транспорта, и автобусный парк, работающий на сжатом природном газе, должен обеспечивать такой же уровень безотказной работы и надежности для ежедневных пассажиров, которые они привыкли ожидать от транспортных средств, работающих на другом топливе.

По этим причинам компоненты CNG и входящие в их состав топливные системы должны быть высокого качества, и OEM-производители, стремящиеся извлечь выгоду из нового спроса на эти автомобили, должны иметь возможность эффективно получать эти качественные компоненты. Принимая во внимание эти факторы, вот некоторые соображения по проектированию, изготовлению и спецификации компонентов для высококачественных автомобилей, работающих на природном газе.

Решение операционных проблем

В любом оборудовании для СПГ используются различные фитинги, обратные клапаны, запорные клапаны и другие компоненты жидкостной системы, которые помогают надежно доставлять газ из резервуара для хранения в двигатель. Аналогичным образом, на заправочных станциях используются те же типы компонентов для подключения более крупных хранилищ к точке заправки, где конечный пользователь может заправлять свои автомобили, включая компрессорные станции, которые повышают давление для заправки на транспортном средстве до 250 бар в.д.

Все эти компоненты должны быть в состоянии справиться с множеством реальных эксплуатационных задач. Среди них:

Высшее давление

СПГ сжимается и хранится при давлении, которое может превышать 4000 фунтов на квадратный дюйм, поэтому крайне важно, чтобы все компоненты были способны выдерживать повышенные уровни давления без какой-либо угрозы утечек. Безопасность здесь имеет первостепенное значение — утечки СПГ могут быть опасны. В частности, заправочные станции должны быть полностью исправны, так как каждый день конечные пользователи заправляют свои автомобили. Необходимы качественные комплектующие.

Термодинамические проблемы

В процессе эксплуатации СПГ также сталкивается с определенными термодинамическими проблемами. По мере того, как СПГ расширяется от хранилища высокого давления до более низкого давления при подаче в двигатель, эффект Джоуля-Томсона приводит к значительному падению температуры газа. Все части системы должны выдерживать эти изменения температуры, включая резиновые и эластомерные уплотнения, а также металлические клапаны и фитинги. Материалы более низкого качества могут расширяться и сжиматься из-за колебаний температуры, что может привести к утечкам или другим неисправностям.

Химическая совместимость

Эластомерные компоненты в системах CNG играют важную роль в обеспечении надежной работы, и при выборе материалов необходимо учитывать химическую совместимость. Например, этилен-пропилен хорошо работает при низких температурах, но химически несовместим с углеводородами, которые особенно часто присутствуют в СПГ.

Непрерывная вибрация

Фитинги и соединения в системах СПГ должны надежно выдерживать повторяющиеся и постоянные вибрации, связанные с движущимся транспортным средством. По этим причинам важно искать фитинги, демонстрирующие бескомпромиссную виброустойчивость. Механические захватные фитинги — хороший выбор. Их конструкция с двойным обжимным кольцом обеспечивает двойное механическое сцепление трубок системы, эффективно снижая вероятность отсоединения фитингов даже при постоянной рабочей вибрации.

Дорожная коррозия

Хотя СПГ сам по себе обычно не вызывает коррозии металла, системные компоненты автомобиля обычно должны бороться с факторами окружающей среды, которые могут это сделать. Например, дорога, обработанная солью в зимнее время, может вызвать проблемы с компонентами системы, не обладающими достаточной коррозионной стойкостью. Некачественные составы из нержавеющей стали с низким содержанием никеля и хрома более подвержены таким видам коррозии.

Каждая из этих эксплуатационных задач требует высококачественных компонентов, изготовленных из правильных сплавов, чтобы обеспечить надежную работу, коррозионную стойкость и герметичность. Производители должны искать эти компоненты с глубоким пониманием проблем применения и применимых материаловедения и соображений продукта, где это возможно.

На что обращать внимание при поиске высококачественных компонентов

По мере того, как рынок СПГ становится все более конкурентным и инновационным, OEM-производителям, стремящимся оставаться впереди, потребуется не только качественная продукция, но и возможность получать ее от подходящего поставщика. Можно реализовать несколько преимуществ, в том числе:

Эффективность производства за счет надежных поставок

Для производителя оборудования, работающего на сжатом природном газе, который хочет соблюдать производственные графики, своевременная доставка является необходимостью. Поставщики, которые могут предоставить местные запасы важных деталей и будут тесно сотрудничать с вами, чтобы понять производственные потребности, могут оказать влияние на успех.

Простое производство в больших объемах

Высококачественные фитинги, которые можно собрать с помощью крутящего момента, обеспечивают быстрое, воспроизводимое и герметичное соединение системы CNG. Помимо отдельных компонентов, некоторые поставщики могут предоставить полные сборные системы, которые могут облегчить производственные проблемы, связанные с многочисленными изгибами отдельных труб и соединениями, которые необходимо выполнить в топливных системах CNG. Например, сборные, тщательно протестированные панели клапанов могут помочь OEM-производителям сократить время производства.

Материаловедение

Надежный поставщик должен быть в состоянии поставлять компоненты из высококачественных материалов, опираясь на знания в области металлургии и составов сплавов, а также на химическую совместимость эластомеров, которые способствуют бескомпромиссным характеристикам.

Поскольку OEM-производители продолжают извлекать выгоду из потенциала оборудования, работающего на сжатом природном газе, разработчикам и производителям стоит приложить усилия для поиска поставщиков, которые могут предоставить такого рода услуги и поддержку в дополнение к компонентам высочайшего качества.

Хотите узнать больше? Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, как мы можем помочь вам создать более надежные топливные системы и инфраструктуру на КПГ.

¹ Состояние устойчивого флота», Gladstein, Neandross, &Associates, 2020 г.

Пол Харгрейв (Paul Hargrave) — менеджер по транспортному рынку в компании Swagelok. Он обладает обширным опытом проектирования топливных и промышленных жидкостных систем и более 23 лет работает в компании Swagelok на различных руководящих должностях.

Чак Хейс (Chuck Hayes) — главный инженер компании Swagelok. Он работает в компании Swagelok почти 30 лет и имеет большой опыт руководства технологиями и разработками новых продуктов, чтобы помогать клиентам в самых разных отраслях.