EN
W nowoczesnych statkach handlowych wymienniki ciepła płytowe (PHE) są kluczowym elementem obwodu chłodzenia i odgrywają istotną rolę w centralnym systemie chłodzenia, chłodzeniu płaszcza silnika głównego, podgrzewaniu oleju paliwowego oraz w instalacjach produkcji wody słodkiej. Warunki morskie jednak narażają sprzęt na ekstremalne obciążenia: ciągłe drgania, oddziaływanie agresywnego środowiska wody morskiej, wysokie cykle termiczne oraz przewlekłe zanieczyszczenie biologiczne. Zastosowanie nieodpowiedniego wymiennika PHE może prowadzić do przestoju statku, dodatkowych kosztów, utraty wydajności cieplnej oraz wczesnych przecieków. Od roku 2000 firma SME Group wspiera przemysł morski realizując ponad 500 projektów rocznie, w tym projekty modernizacyjne, konserwacyjne i naprawcze. Nasza fabryka w Nantong o powierzchni 5000 m² oraz zespół ponad 100 inżynierów elektryków i mechaników oferuje rozwiązania certyfikowane zgodnie z normami ISO 9001, 14001 i 45001 (ANAB/IAF/UKAS) dla armatorów i operatorów statków na całym świecie. Aby pomóc Państwu uniknąć tego typu problemów, w niniejszym przewodniku omawiamy najważniejsze kwestie, które należy wziąć pod uwagę, aby zapewnić długotrwałą i bezawaryjną pracę wymiennika ciepła płytowego w ekstremalnych warunkach morskich.
Wybór materiału płyty i odporność na korozję
Okres użytkowania wymiennika ciepła typu PHE w środowisku morskim zależy niemal w całości od wyboru materiału płyty. Jednak zastosowania chłodzone wodą morską są najbardziej odpowiednie dla tytanu (stopień 1 lub 2) ze względu na jego doskonałą odporność na korozję punktową i szczelinową wywołaną chlorkami, nawet w wysokiej temperaturze. Początkowy koszt tytanu może być wyższy, ale materiał ten ma praktycznie nieograniczoną żywotność, jeśli jest stosowany w warunkach eksploatacji w wodzie morskiej oraz w strefie morskiej o klimacie tropikalnym lub słonowato-słodkiej, gdzie tempo korozji jest zwiększone. W systemach z wodą słodką lub obiegiem zamkniętym (woda płaszczowa/olej smarowy) często wybiera się standardowe stopy, takie jak 316L lub bardziej odporno na korozję stal nierdzewna 904L. Istotne jest jednak sprawdzenie odporności materiału na korozję napięciową, szczególnie w środowiskach o wysokim stężeniu chlorków oraz przy okresowym występowaniu zanieczyszczenia wodą morską. Nasi inżynierowie ds. wsparcia technicznego w pełni rozumieją konieczność przeprowadzenia analizy płynu oraz oceny ryzyka korozji przed wybraniem materiału płyty, aby zagwarantować, że materiał ten jest odpowiedni dla konkretnych warunków eksploatacji każdego statku w firmie SME.
Typ uszczelki, zgodność z elastomerami oraz zapobieganie wyciekom
Uszczelki uznawane są za najbardziej wrażliwy element wymiennika ciepła płytowego, ponieważ ucisk pod ciśnieniem może wpływać na ich właściwości, a podczas eksploatacji cieplnej mogą być narażone na działanie temperatury i substancji chemicznych. W zastosowaniach morskich materiał uszczelek musi wykazywać odporność na temperaturę i ciśnienie przepływającej cieczy oraz na kontakt z chemikaliami do czyszczenia, olejami paliwowymi i smarami. Odporność uszczelki z kauczuku akrylonitrylowo-butadienowego (NBR) oraz uszczelki z elastomeru etylen-propylen-dienowego (EPDM) pozwala stosować je odpowiednio w zadaniach związanych z olejami przy umiarkowanych temperaturach oraz w przypadku wody morskiej i mieszanin wody z glikolem. Gdy temperatura przekracza 150 °C, konieczne mogą okazać się uszczelki z Viton® (FKM) lub specjalnych elastomerów fluorowęglowych. Oprócz materiału istotną rolę odgrywa również konstrukcja uszczelki: uszczelki klejone zapewniają bardzo wysoką szczelność, ale są trudne do wymiany w warunkach terenowych; uszczelki typu clip-on lub snap-in można łatwo wymieniać w warunkach terenowych, lecz mogą być podatne na przemieszczenie spowodowane cyklem termicznym. Zaleca się również stosowanie podwójnego uszczelnienia uszczelkami na portach wejściowych i wyjściowych wymienników ciepła płytowych (PHE), aby stworzyć dodatkową barierę między dwoma obwodami cieczy i zapobiec krzyżowemu zanieczyszczeniu. Technicy serwisowi przedsiębiorstw średniej wielkości (SMEs) uczą się, jak prawidłowo dokręcać uszczelki oraz jak zapobiegać ich wyciekaniu. Dzięki temu zapewniana jest niezawodna praca, wydłużany jest czas użytkowania ponownie montowanych uszczelek oraz opóźniane jest konieczne zdjęcie pokrywy.
Konfiguracja przepływu, spadek ciśnienia i wydajność cieplna
Właściwości termiczne i hydrauliczne wymiennika płytowego (PHE) zależą od konstrukcji jego płyt, kąta żebrowania oraz układu przepływu. Na przykład w systemach morskich, gdzie energia pompowania stanowi znaczny koszt eksploatacji, właściwy dobór wymiennika płytowego powinien uwzględniać zależność między spadkiem ciśnienia w pompie a wydajnością wymiany ciepła. Płyty o dużym kącie żebrowania (zazwyczaj 60°) generują intensywne turbulencje, co poprawia współczynnik wymiany ciepła, ale wiąże się z wyższym spadkiem ciśnienia. Z kolei płyty o małym kącie żebrowania (około 30°) powodują mniejszą turbulencję, co zmniejsza zarówno wymianę ciepła, jak i spadek ciśnienia. W wielu zastosowaniach, w których woda morska służy jako czynnik wymiany ciepła, optymalnym kompromisem jest rzeczywiste połączenie płyt o dużym i małym kącie żebrowania na jednej ramie – tzw. układ „mieszany” lub „L/H”. Ponadto liczbę przejść (jednoprzejściowy lub wieloprzejściowy) należy dobrać z uwzględnieniem dostępnej przestrzeni oraz pożądanego spadku ciśnienia. Układy wieloprzejściowe zapewniają większą powierzchnię do wymiany ciepła, ale są bardziej skomplikowane i trudniejsze w czyszczeniu. W firmie SME nasz zespół inżynierów wykorzystuje oprogramowanie do modelowania termicznego, aby symulować wydajność przy różnych temperaturach wody morskiej oraz współczynnikach zaśmiecania, zapewniając tym samym, że pompa nie będzie przeciążona oraz że wybrany wymiennik płytowy spełni wymagane obciążenie cieplne.
Konserwowalność, dostęp do czyszczenia oraz dostępność części zamiennych
Wśród wielu czynników, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze wymiennika ciepła płytowego (PHE) do zastosowania morskiego, najbardziej praktycznym jest łatwość konserwacji. Statki operują w odległości od lądu, dlatego kluczowe jest możliwość szybkiego czyszczenia lub wymiany uszczelek na miejscu. Ramę PHE należy zaprojektować tak, aby była wystarczająco wytrzymałym elementem, który umożliwi dalsze dociskanie innych płyt przy rozszerzeniu układu; dodatkowe płyty kluczowe powinny być łatwo dociskalne dzięki wydłużeniu śrub łączących, a końcowe płyty ramy muszą być wystarczająco wytrzymałymi elementami, aby wytrzymać odkształcenia podczas wielokrotnego otwierania i zamykania urządzenia. Ponieważ woda morska jest regularnie stosowana do czyszczenia z powodu osadów i namnażania się organizmów żywych, PHE powinien być wyposażony w punkty przyłączeniowe do obwodów czyszczenia chemicznego, a zestaw płyt powinien być łatwo dostępny do czyszczenia mechanicznego – co można osiągnąć za pomocą strumieni wody o wysokim ciśnieniu. Najważniejsze jednak jest, aby dostawca miał na stanie zapasowe płyty i uszczelki, które można uzyskać w krótkim czasie, oraz ustalił terminy realizacji zamówień i dokładność partii produkcyjnych. Posiadamy pełną gamę uszczelek i płyt przeznaczonych do najczęściej stosowanych rozmiarów ramek; nasz magazyn w Nantong umożliwia również szybką dostawę uszczelek i płyt na statki znajdujące się w suchym dokie lub na kotwicy. 12-miesięczna gwarancja na usługi projektowe zapewnia operatorom flot spokój, że realizacja usług projektowych będzie przebiegać szybko i z najwyższą precyzją.
Wybór odpowiedniego wymiennika ciepła płytowego do zastosowania w ekstremalnych środowiskach morskich to zadanie obejmujące nauki materiałowe, dynamikę cieplną oraz logistykę operacyjną. Kluczową strategią dla armatorów zapewnienia sobie odpowiedniego rozwiązania jest analiza stopów płyt, zgodności uszczelek, projektu hydraulicznego oraz łatwości konserwacji. Grupa SME jest bez trudu Twoim zaufanym partnerem w tym procesie wyboru dzięki wieloletniemu doświadczeniu w inżynierii morskiej oraz rozległej sieci usługowej na całym świecie. Naszym celem nie jest jedynie usuwanie usterek, lecz dostarczanie rozwiązań wymiany ciepła działających niezawodnie rejs po rejsie.