EN
Системите за охлаждане на морски двигатели са сърцето и душата на системите за предаване на мощност и генериране на енергия на кораб. В епохата на постоянно нарастващи плътности на мощността и по-строга емисионна програма значението и предизвикателствата, свързани с термичното управление на двигателите, са се разширили. Разпространението на плочестите топлообменници (PHE) като оптимален избор за охлаждане на двигатели – поради тяхната ефективност при топлообмена и компактни размери, както и необходимостта от прецизно съчетаване на всички хидравлични, материали и експлоатационни свойства на системата за подобряване на нейния срок на служба – е станало стандартна практика.
Защо плочести топлообменници (PHE) за морски двигатели?
В сравнение с традиционния тръбно-черупков топлообменник плочестият топлообменник предава до пет пъти по-висок коефициент на топлопредаване поради индуцираната турбулентност от релефните плочи. Ефективността на плочестия топлообменник води директно до значително по-малки размери и тегло – критичен фактор за морски двигатели с ограничено пространство. Благодарение на модулния си дизайн, при нужда от по-голямо топлопредаване – например поради променящи се натоварвания върху двигателя или повишена потребност от охлаждане – лесно могат да се добавят допълнителни плочи. Тесният температурен диапазон при плочестите топлообменници осигурява по-ефективно охлаждане на водата за охлаждане на цилиндъра и на смазочното масло, което оптимизира работата и издръжливостта на двигателната система за горене.
Основни точки за интеграция в контура за охлаждане
Морските двигатели имат двуконтурна система за охлаждане, състояща се от високотемпературен контур с прясна вода, който охлажда блока на двигателя, и нискотемпературен контур с морска вода, предназначен за отвеждане на топлината, предадена от прясната вода чрез централен охладител. Пластинчатите топлообменници могат да изпълняват две функции в тази система – като основен охладител на водата за охлаждане на двигателя или като охладител на смазващото масло. Като основен охладител на водата за охлаждане на двигателя, PHE прехвърля топлината от контура с прясна вода към морската вода и поддържа температурата на охлаждащата вода в работния диапазон от 75 °C до 85 °C.
PHE като охладител на смазващото масло регулира температурата на смазващото масло на или под зададена температура, за да се запази правилната вискозитет.
Освен охлаждането на водата за охладителната рубашка и смазъчното масло, ПХЕ се използват също така за охлаждане на въздуха за наддув от турбокомпресора в подобен цикъл, за да се увеличи плътността на въздуха, постъпващ в двигателя, и по този начин да се подобри ефективността на горенето. Всеки от тези приложения има различни налягания, температури и характеристики на замърсяване, които определят размерите на системата.
Материални и проектни аспекти за морска употреба
Поради корозивната среда на морската вода при морски приложения внимателният подбор на подходящите материали за плочите е от решаващо значение. Титанът може да осигури най-добра защита срещу питащата, цепнатинна и галванична корозия, предизвикана от хлориди, типична за топли и хлорирани потоци морска вода. Стандартната неръждаема стомана 316L често може да се използва от страната на пресната вода на пластинчатия разменник с много по-ниска цена, като в същото време осигурява добра корозионна устойчивост. За по-корозивни потоци прясна вода или смазъчно масло могат да се използват сплав 254 или дуплексна стомана, които предлагат по-висока якост и по-добра корозионна устойчивост. Изборът на материала за уплътненията също трябва да взема предвид комбинирани фактори като температурни цикли, химичен състав на течността и ефекта от компресионното омекване.
Често избраните материали за пластинчати топлообменници са нитрил, EPDM и FKM (Viton), като всеки от тях има различни работни температурни диапазони и устойчивост към конкретни течни химически съставки. Трябва да се отбележи, че падът на налягането през пластинчат топлообменник трябва да се ограничи до около 1–2 бара за двете вериги, за да се предотврати претоварване на помпата или условия с нисък разход.
Хидравликата на системата и най-добрите практики за инсталиране
Правилното използване на пакета от плочи на пластинчат топлообменник изисква по-задълбочено разбиране. Хидравликата и конструкцията на системата имат значително влияние върху правилната работа на топлообменника. Тя трябва да бъде проектирана така, че да намали количеството тръби и да осигури лесен достъп до пакета от плочи за поддръжка. Оптималната ориентация и разположение на пластинчатия топлообменник трябва да минимизират дължината на тръбопроводите и да позволят лесен достъп за почистване на пакета от плочи, тъй като пластинчатият топлообменник трябва да бъде източен, за да се осъществи изваждането на пакета.
Стандартната практика изисква вертикално монтиране на ПТР, за да се осигури правилно оттичане на течността от всяка от двете вериги и отвеждане на затворения въздух. Филтри-сито трябва да бъдат инсталирани във всеки от двата потока течност преди входа на ПТР, за да се защитят плочите и уплътнителната система от замърсявания и повреди. Температурата и налягането в двете вериги трябва да се контролират чрез подходящо разположени манометри, а термичното разширение на двете течностни вериги трябва да се компенсира чрез разширителни кръгове или гъвкави тръбни връзки, за да се предотврати излишно напрежение върху стягащите болтове на ПТР. При съдове с множество двигатели и свързаните с тях ПТР трябва да има клапани, които позволяват изолиране и поддръжка на един ПТР, без да се спира експлоатацията на съда.
Мониторинг на производителността и интеграция на поддръжката
Интеграцията на системата за плочест топлообменник (PHE) не е операция от типа „монтирай и забрави“, а изисква наблюдение на работните параметри на PHE, за да се гарантира, че той функционира с проектната си ефективност. Показатели за безпокойство са значителни отклонения от желаните зададени стойности за температурата на изходящата течност, увеличаване на налягането във всеки от двата кръга и наблюдение на скоростта на подмесване на морска вода в контура с прясна вода. Ако се установи намаляване на ефективността, химическо почистване на PHE ще възстанови първоначалната му топлопреминаваща ефективност при органично замърсяване, а почистване с високо налягане и висока температура може да се използва за премахване на натрупвания от накип. Чрез включване на графика за редовно техническо обслужване – което трябва да се извършва едновременно с периодичното обслужване на двигателя – можете да намалите продължителността на неплановите простои и да увеличите ефективния срок на експлоатация на плочите и уплътненията.
Заключение
Изборът на пластинчати топлообменници за морски двигатели осигурява оптимални условия, гарантирайки най-висока степен на топлопреминаване в най-малките пространства, като едновременно с това позволява изключителна гъвкавост по отношение на капацитета. Групата SME е активно ангажирана в морското инженерство повече от двадесет години и разполага със сертифицирана според ISO система за качество за цели охладителни системи, която гарантира прецизно управление, дори при извършване на ретрофит проекти. Освен това производствената база на SME с площ 5 000 m² и сто инженери и техници позволява на компанията да изпълнява всички ваши морски проекти под девиза „Beyond Concern“, подпомагайки ви и обслужвайки около хиляда кораба всяка година с охладителни системи и оригинални резервни части. Групата SME е идеалният партньор за оптимизиране както на експлоатационната мощност, така и на експлоатационния живот на охладителните системи за вашите морски двигатели; не се колебайте да се свържете с нас, за да обсъдим подробностите на вашите следващи проекти и да ви предоставим оферта за морска охладителна система.