Подбор премиальных компонентов топливных систем СПГ для оптимальной производительности

Важность закупки высокопроизводительных компонентов систем сжатого природного газа

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

По мере того как глобальные и региональные политики чистого воздуха становятся более строгими, один перспективный и все более принимаемый альтернативный вид топлива — сжатый природный газ (СПГ). Сильные программы стимулирования в частях мира стимулировали более быстрое развитие тяжелой техники на СПГ, вместе с необходимой инфраструктурой заправки, делающей технологию жизнеспособной. Снижение использования дизельного топлива в автобусах, дальнеследовых грузовиках и других автомобилях может иметь большое влияние на глобальные выбросы — регуляторы и OEM обращают внимание.

В то же время владельцы автопарков сами видят потенциал, так как устойчивое использование автомобилей и топлива растет по всем категориям средних и тяжелых альтернативных топливных автомобилей. Согласно отчету «The State of Sustainable Fleets, 2019-2020»,¹ 83% владельцев автопарков ожидают растущее принятие более чистых автомобилей по всем типам автопарков. Отчет также обнаружил, что устойчивость автопарка — главный мотиватор для инновационных ранних адаптеров автопарков, вместе с потенциальными выгодами по затратам, которые более чистые автомобили могут доставлять.

Важно, по мере зрелости технологии, системы топлива СПГ должны обеспечивать некомпромиссную надежность и безопасность. Ставки высоки — люди по всему миру зависят от общественного транспорта, например, и автопарк автобусов на СПГ должен обеспечивать тот же уровень аптайма и надежности для ежедневных пассажиров, к которому они привыкли от автомобилей, работающих на других видах топлива.

По этим причинам компоненты СПГ и топливные системы, которые они составляют, должны быть высокого качества, и OEM, стремящиеся воспользоваться новым спросом на эти автомобили, должны иметь возможность закупать эти качественные компоненты эффективно. С этими факторами на уме, вот некоторые соображения для проектирования, строительства и спецификации компонентов для высококачественных автомобилей на СПГ.

Противостояние операционным вызовам

Любой данный элемент оборудования СПГ использует множество фитингов, обратных клапанов, запорных клапанов и других компонентов жидкостных систем для помощи в надежной доставке газа от резервуара хранения к двигателю. Точно так же станции заправки используют те же типы компонентов для соединения более крупных единиц хранения с точкой дозирования, где конечный пользователь может заправить свои автомобили, включая компрессорные станции, увеличивающие давления для бортовой заправки до 250 бар wp.

Все эти компоненты должны уметь справиться с рядом реальных операционных вызовов. Среди них:

Более высокие давления

СПГ сжимается и хранится при давлениях, которые могут превышать 4000 psi, делая критическим, чтобы все компоненты способны обрабатывать повышенные уровни давления без какой-либо угрозы утечек. Безопасность здесь первостепенна — утечки СПГ могут быть опасными. Заправочные станции, в частности, должны быть полностью безупречными, так как обычные конечные пользователи заправляют свои автомобили. Высококачественная комплектация — необходимость.

Термодинамические вызовы

В эксплуатации приложения СПГ также подвержены определенным термодинамическим вызовам. По мере расширения СПГ от высокодавленного хранения к низкому давлению при подаче к двигателю, эффект Джоуля-Томсона вызывает значительное падение температуры газа. Все части системы должны выдерживать эти изменения температуры, включая резиновые и эластомерные уплотнения, а также металлические клапаны и фитинги. Материалы низкого качества могут расширяться и сжиматься из-за температурных флуктуаций и могут приводить к утечкам или другим отказам.

Химическая совместимость

Эластомерные компоненты в системах СПГ играют важную роль в надежной эксплуатации, и химическая совместимость должна учитываться в выборе материалов. Например, этилен-пропилен хорошо работает в низких температурах, но не химически совместим с углеводородами, которые особенно вероятно присутствуют в СПГ.

Непрерывная вибрация

Фитинги и соединения в приложениях СПГ должны надежно выдерживать повторяющиеся и постоянные вибрации, связанные с движущимся автомобилем. По этим причинам важно искать фитинги, демонстрирующие некомпромиссную виброустойчивость. Механические хватные фитинги — хороший выбор. Их двухферрульный дизайн создает двойной механический хват на системной трубке, эффективно снижая вероятность ослабления фитингов, даже при воздействии непрерывной операционной вибрации.

Коррозия на дороге

Хотя СПГ сам по себе обычно не приводит к проблемам коррозии с металлом, системные компоненты на автомобиле обычно должны бороться с экологическими факторами, которые могут. Соленая дорога зимой, например, может вызвать вызовы с системными компонентами, не имеющими адекватной коррозионной стойкости. Нержавеющие стали низкого качества с низким содержанием никеля и хрома более восприимчивы к этим видам коррозийных проблем.

Каждый из этих операционных вызовов требует высококачественных компонентов, сделанных из правильных формулировок сплавов для обеспечения надежной производительности, коррозионной стойкости и герметичности. Производители должны искать эти компоненты с сильным пониманием вызовов приложения и применимых материаловедческих и продуктовых соображений везде, где это возможно.

На что обратить внимание при закупке высококачественных компонентов

По мере того как рынок СПГ становится более конкурентоспособным и инновационным, OEM, стремящиеся оставаться впереди, потребуют не только качественных продуктов, но и способности закупать их у правильного поставщика. Есть несколько выгод, которые могут быть реализованы, включая:

Производственная эффективность через надежную поставку

Для OEM СПГ, стремящегося поддерживать производственные графики, just-in-time доставка — необходимость. Поставщики, которые могут обеспечить локальный запас важных частей и будут тесно работать с вами для понимания производственных потребностей, могут повлиять на успех.

Более легкое, высокообъемное производство

Высококачественные фитинги, которые могут быть собраны по крутящему моменту, позволяют быстрые, повторяемые и герметичные соединения систем СПГ. Помимо отдельных компонентов, определенные поставщики могут обеспечивать полные, предварительно изготовленные системы, которые могут облегчить производственные головные боли, связанные с многочисленными отдельными гибками трубок и соединениями, которые должны быть сделаны в топливных системах СПГ. Закупка предварительно изготовленных, тщательно протестированных клапанных панелей, например, может помочь ускорить производственное время для OEM.

Опыт в материаловедении

Надежный поставщик должен иметь возможность поставлять высококачественные материальные компоненты, подкрепленные знаниями в металлургии и формулировке сплавов, вместе с эластомерной химической совместимостью, которые вносят вклад в некомпромиссную производительность.

По мере того как OEM продолжают воспользоваться потенциалом оборудования на СПГ, это стоит усилий для проектировщиков и производителей искать поставщиков, которые могут предоставлять такой вид сервиса и поддержки в дополнение к компонентам высшего качества.

Заинтересованы в узнавании больше? Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, как мы можем помочь вам достичь более надежных топливных систем СПГ и инфраструктуры.

¹ The State of Sustainable Fleets,» Gladstein, Neandross, & Associates, 2020.

Пол Харгрейв — менеджер по транспортному рынку в компании Swagelok. У него обширный опыт в инженерии топливных и промышленных жидкостных систем, и он с Swagelok более 23 лет на различных руководящих позициях.

Чак Хейз — главный инженер в компании Swagelok. Он с Swagelok почти 30 лет, где у него длинная история возглавления новой продуктовой технологии и разработки для помощи клиентам в различных отраслях.