EN
Kjølesystemer for marine motorer er hjertet og sjelen i fremdrifts- og kraftgenereringssystemene på et skip. I en tid med stadig økende effekttetthet og en strengere utslippsagenda har betydningen av og utfordringene knyttet til termisk motorstyring blitt større. Bruken av platevarmevekslere (PHE) som den optimale løsningen for motorkjøling – på grunn av deres effektive varmeoverføring og kompakte størrelse, samt behovet for å nøyaktig justere alle hydrauliske, materielle og driftsmessige egenskaper i systemet for å sikre lengre levetid – har blitt standardpraksis.
Hvorfor platevarmevekslere for marine motorer?
I forhold til en tradisjonell rør- og skaltype varmeveksler overfører en platevarmeveksler opp til fem ganger større varmekoeffisient på grunn av turbulens som fremkaldes av ribbede plater. Effektiviteten til PHE gir direkte konsekvenser i form av mye mindre størrelse og vekt, noe som er avgjørende for sjøgående motorer med begrenset plass. Takket være det modulære designet kan ekstra plater lett monteres hvis økt varmeoverføring kreves på grunn av endrede lastforhold på motoren eller økt krav til kjølesystemet. Den lave temperaturdifferansen mellom strømmene i PHE-er muliggjør bedre avkjøling av kappevann og smøreolje, noe som optimaliserer ytelse og levetid for forbrenningssystemet i motoren.
Viktige integrasjonspunkter i kjølesystemets løkke
Marinemotorer har et todelts kjølesystem, bestående av en ferskvannshøytemperaturkrets som kjøler motorkassen, og en lavtemperatur sjøvannskrets som fjerner varmen overført fra ferskvannet i en sentral kjøler. Platevarmevekslere kan ha to formål i dette systemet: enten som hovedmotorkjøler for jakketvann eller som smøreoljekjøler. Som hovedmotorkjøler for jakketvann overfører PHE-varmeveksleren varme fra ferskvannskretsen til sjøvannet og holder jakketvannet innenfor driftsområdet på 75 °C til 85 °C.
PHE som smøreoljekjøler regulerer smøreoljetemperaturen ved eller under en angitt temperatur for å opprettholde riktig viskositet.
I tillegg til å kjøle jaktenvannet og smøreoljen, brukes PHE-er også til å kjøle turbooppladingsluften i en lignende krets, for å øke tettheten til luften som går inn i motoren og dermed forbedre forbrenningseffektiviteten. Hver av disse anvendelsene har ulike trykk, temperaturer og innskusskarakteristika som avgjør systemstørrelsen.
Material- og designhensyn for sjøfart
På grunn av den korrosive miljøet med sjøvann i marine applikasjoner er det avgjørende å velge riktige platematerialer. Titanium kan tilby best beskyttelse mot kloridindusert sprekkrustning, sprekkrustning i spalter og galvanisk korrosjon, som typisk oppstår ved varm, klorert sjøvannstrøm. 316L rustfritt stål kan ofte angis på ferskvannssiden av PHE til mye lavere kostnad, samtidig som det gir god korrosjonsbestandighet. For mer korrosive ferskvanns- eller smøreoljestrømmer kan legering 254 eller duplex-stål angis for høyere styrke og bedre korrosjonsbestandighet. Valg av pakningsmateriale må også ta hensyn til kombinerte faktorer som temperatursykluser, væskeskjema og effekten av kompresjonssett.
Vanlige materialer som brukes for PHE-er er nitril, EPDM og FKM (Viton), og hver av disse har ulike driftstemperaturområder og motstand mot spesifikke væskekomponenter. Det bør merkes at trykkfall over en PHE bør begrenses til ca. 1–2 bar for begge kretser for å unngå overbelastning av pumpen eller lave strømningsforhold.
Systemhydraulikk og beste praksis for installasjon
Riktig bruk av platenpakken i en PHE går dypere. Systemhydraulikken og konstruksjonen har betydelige implikasjoner for korrekt drift av varmeveksleren. Den bør utformes slik at mengden rørledninger reduseres og slik at det er lett tilgang til platenbunten for vedlikehold. Optimal orientering og plassering av PHE-en bør minimere rørledningslengden og gi lett tilgang til rengjøring av platenbunten, siden en PHE må tømmes for å tillate fjerning av bunten.
Standard praksis krever at PHE plasseres vertikalt for å sikre riktig avløp i begge kretsene og utlufting av fanget luft. Sikt skal inkluderes i begge væskestrømmene før PHE-inngangen for å beskytte platene og pakningssystemet mot forurensninger og skade. Temperatur og trykk skal overvåkes i begge kretsene ved hjelp av passende plasserte manometre, og termisk utvidelse i begge væskekretsene må tas hensyn til enten ved utvidelsesløkker eller fleksible rørforbindelser for å unngå uønsket spenning på PHEs festebolter. For fartøy med flere motorer og tilhørende PHE-er skal det være ventiler installert for å kunne isolere og vedlikeholde én PHE uten å ta fartøyet ut av drift.
Ytelsesovervåking og vedlikeholdsintegrering
Systemintegrering av en PHE er ikke en «monter-og-glem»-prosess, men må innebære overvåking av PHEs driftsparametere for å sikre at den oppnår sin designeffektivitet. Indikatorer på problemer inkluderer betydelige avvik fra ønskede innstillinger for utløpsvæsketemperatur, økende trykkfall over én av kretsene og overvåking av mengden sjøvann som lekker inn i ferskvannskretsen. Hvis ytelsen forverres, kan en kjemisk rengjøring av PHEen gjenopprette den opprinnelige varmeoverføringseffektiviteten ved organisk tilfelling, mens høytrykk- og høytemperaturvasking kan brukes til å fjerne skorstein. Ved å inkludere planlagt rutinemessig vedlikehold – utført samtidig med motordriftsvedlikehold – kan du redusere mengden uplanlagt nedetid og øke den effektive levetiden til plater og tetningsmaterialer.
Konklusjon
Å velge å integrere plateradiatorer i marine motorer gir optimale forhold og sikrer høyest mulig varmeoverføring på minst mulig plass, samtidig som det gir utmerket fleksibilitet når det gjelder kapasitet. SME Group har vært aktiv innen marin teknikk i over tjue år og har en ISO-sertifisert kvalitetssystem for hele kjølesystemer, noe som garanterer nøyaktig håndtering – også ved retrofitting. I tillegg gjør en 5 000 m² stor fabrikk med hundre ingeniører og teknikere at SME kan fullføre alle dine maritime prosjekter under mottoet «Beyond Concern», og hjelpe deg samt betjene omtrent ett tusen skip hvert år med systemer og originale reservedeler. SME Group er den ideelle samarbeidspartneren for å optimalisere både ytelse og levetid for kjølesystemene til dine marine motorer; ta gjerne kontakt med oss for å diskutere detaljene i ditt neste prosjekt, slik at vi kan gi deg et tilbud på et marint kjølesystem.