EN
Kylsystem för marinmotorer är hjärtat och själen i framdrivnings- och kraftgenereringssystem på ett fartyg. I en tid med ständigt ökande effekttätheter och en striktare emissionsagenda har betydelsen och utmaningarna kopplade till termisk hantering av motorer utvidgats. Spridningen av plåtvärmeförväxlare (PHE) som den optimala lösningen för motorerkylning – tack vare deras effektiva värmeöverföring och kompakta storlek, tillsammans med behovet av att exakt samkobla alla hydrauliska, material- och driftsegenskaper i systemet – för förbättrad livslängd har blivit standardpraxis.
Varför plattvärmeväxlare för marinmotorer?
Jämfört med en traditionell skal-och-rör-värmeväxlare överför en plattvärmeväxlare upp till fem gånger högre värmekoefficient tack vare inducerad turbulens från vågformade plattor. Effektiviteten hos PHE:n leder direkt till mycket mindre storlek och vikt, vilket är en avgörande faktor för marinmotorer med begränsat utrymme. Med sin modulära konstruktion kan ytterligare plattor enkelt installeras om större värmeöverföring krävs på grund av förändrade laster på motorn eller ökad efterfrågan på kylsystemet. Den låga temperaturdifferensen i PHE:er möjliggör bättre kylning av jacktvatten och smörjolja för att optimera prestanda och hållbarhet hos motorns förbränningsystem.
Viktiga integrationspunkter i kylkretsen
Marinmotorer har ett tvådelat kylsystem, som består av en högtemperaturkrets med färskvatten som kyler motorblocket och en lågtemperaturkrets med sjövatten som avlägsnar värmen som överförs från färskvattnet i en central kylare. Plattvärmeväxlare kan ha två funktioner i detta system: antingen som huvudmotorns jackevattenskylare eller som smörjoljekylare. Som huvudmotorns jackevattenskylare överför PHE värme från färskvattenkretsen till sjövattnet och håller jackevattnet inom driftintervallet 75 °C till 85 °C.
PHE:n som smörjoljekylare reglerar smörjoljens temperatur till eller under en angiven temperatur för att bibehålla rätt viskositet.
Förutom att kyla jackadvattnet och smörjoljan används PHE:er också för att kyla turboladdarens ladeluft i en liknande krets, för att öka densiteten hos luften som strömmar in i motorn och därmed förbättra förbränningsverkningsgraden. Var och en av dessa applikationer har olika tryck, temperaturer och föroreningskarakteristik, vilket påverkar systemdimensioneringen.
Material- och designöverväganden för marin service
På grund av den frätande miljön från havsvatten i marin användning är noggrann val av rätt plattmaterial avgörande. Titan kan erbjuda bästa skydd mot kloridinducerad punktkorrosion, sprickkorrosion och galvanisk korrosion, vilka vanligtvis uppstår vid varmt, klorerat havsvatten. 316L-rostfritt stål kan ofta specificeras på den färskvattensida av PHE till betydligt lägre kostnad samtidigt som det ger god korrosionsbeständighet. För mer korrosiva färskvatten- eller smörjoljeströmmar kan legering 254 eller duplexstål specificeras för högre hållfasthet och korrosionsbeständighet. Valet av packningsmaterial måste också ta hänsyn till kombinerade faktorer såsom temperaturcykler, vätskekemi och effekten av kompressionsförändring.
Vanliga material för PHE är nitril, EPDM och FKM (Viton), var och en med olika drifttemperaturområden och motstånd mot specifika vätskekemier. Det bör noteras att tryckfallet över en PHE bör begränsas till cirka 1–2 bar för båda kretsarna för att undvika pumpöverbelastning eller lågflödesförhållanden.
Systemhydraulik och installationens bästa praxis
Rätt användning av plattuppsättningen i en PHE går djupare. Systemhydrauliken och konstruktionen har betydande konsekvenser för värmeväxlarens korrekta drift. Den bör konstrueras så att rörledningsmängden minimeras och så att det finns lätt tillträde till plattbunten för underhåll. Optimal orientering och placering av PHE bör minimera rörledningens längd och möjliggöra lätt tillträde för rengöring av plattbunten, eftersom en PHE måste tömmas för att möjliggöra uttag av bunten.
Standardpraxis kräver att PHE:n placeras vertikalt för att säkerställa korrekt avvattning av båda kretsarna och avluftning av luftfickor. Strån ska inkluderas i båda vätskeströmmarna innan PHE:s intag för att skydda plattorna och tätningsystemet mot föroreningar och skador. Temperaturer och tryck ska övervakas i båda kretsarna med hjälp av lämpligt placerade manometrar, och termisk utvidgning i båda vätskekretsarna ska kompenseras med antingen expansionsloopar eller flexibla röranslutningar för att förhindra onödig belastning på PHE:s dragbultar. För fartyg med flera motorer och deras tillhörande PHE:er ska ventiler vara installerade för att möjliggöra isolering och underhåll av en PHE utan att fartyget måste tas ur drift.
Prestandaövervakning och underhållsintegration
Systemintegration av en PHE är inte en "montera och glömma"-operation, utan kräver övervakning av PHE:s driftparametrar för att säkerställa att den fungerar med sin konstruerade verkningsgrad. Indikatorer på problem är stora avvikelser från de önskade inställningarna för utloppsvätskans temperatur, ökande tryckfall över någon av kretsarna samt övervakning av mängden sjövatten som läcker in i färskvattensystemet. Om en försämring av prestandan noteras kan en kemisk rengöring av PHE:n återställa dess ursprungliga värmeöverföringsverkningsgrad vid organisk beläggning, medan högtrycks- och högtemperaturrengöring kan användas för att ta bort avlagringar. Genom att inkludera schemalagd rutinunderhåll – som utförs samtidigt som motormunderhållet – kan du minska mängden oplanerad driftstopp och öka den effektiva livslängden för plattor och packningar.
Slutsats
Att välja att integrera plåtformade värmeväxlare i sina marina motorer ger optimala förhållanden och säkerställer högsta möjliga värmeförskjutning på minsta möjliga yta, samtidigt som man får enastående flexibilitet vad gäller kapacitet. SME Group har varit aktiv inom marin teknik i över tjugo år och har ett ISO-certifierat kvalitetssystem för hela kylsystem, vilket garanterar noggrann hantering även vid ombyggnader (Retrofits). Dessutom gör en anläggning på 5 000 m² med hundra ingenjörer och tekniker att SME kan slutföra alla dina marina projekt under slagordet "Beyond Concern", och hjälper dig samt betjänar cirka tusen fartyg årligen med system och originalreservdelar. SME Group är den idealiska samarbetspartnern för att optimera både prestanda och livslängd för dina marina motorers kylsystem; tveka inte att kontakta oss för att diskutera detaljerna i dina kommande projekt, så att vi kan ge dig ett citat för ett Marine Cooling System.