Premium CNG-brandstofsysteemcomponenten selecteren voor optimale prestaties

Het belang van het inkopen van hoogpresterende gecomprimeerd aardgas brandstofsysteemcomponenten

Paul Hargrave, Transportation Market Manager, Swagelok, en Charles Hayes, Lead New Product Development Engineer, Swagelok

Naarmate wereldwijde en regionale schone lucht beleidsregels strenger worden, is één veelbelovende en steeds meer geadopteerde alternatieve brandstof gecomprimeerd aardgas (CNG). Sterke prikkelprogramma's in delen van de wereld hebben snellere ontwikkeling van CNG zware apparatuur gestimuleerd, samen met de benodigde tankinfrastructuur die de technologie haalbaar maakt. Het terugdringen van dieselbrandstofgebruik in bussen, langafstand vrachtwagens, en andere voertuigen kan een grote impact hebben op mondiale emissies – regulators en OEM's nemen er kennis van.

Tegelijkertijd zien vloeteigenaren het potentieel naarmate duurzame voertuig- en brandstofgebruik groeit over alle categorieën van mittlere en zware alternatieve brandstofvoertuigen. Volgens het rapport "The State of Sustainable Fleets, 2019-2020," verwachten 83% van vloeteigenaren toenemende adoptie van schonere voertuigen over alle vloettypes. Het rapport vond ook dat vlootduurzaamheid de belangrijkste motivator is voor innovatieve vroege adopters, samen met de potentiële kostenvoordelen die schonere voertuigen kunnen leveren.

Belangrijk is, naarmate de technologie rijpt, moeten CNG-brandstofsystemen ongekende betrouwbaarheid en veiligheid leveren. De ins zijn hoog – mensen over de hele wereld zijn afhankelijk van openbaar vervoer, bijvoorbeeeld, en een CNG-aangedreven busvloot moet hetzelfde niveau van uptime en betrouwbaarheid leveren voor dagelijkse commutanten dat ze gewend zijn van voertuigen op andere brandstoffen draaiend.

Om deze redenen moeten CNG-componenten en de brandstofsystemen die ze vormen van hoge kwaliteit zijn, en OEM's die streven naar het benutten van nieuwe vraag voor deze voertuigen, moeten in staat zijn die kwaliteitscomponenten effectief te inkopen. Met deze factoren in gedachten, hier zijn enkele overwegingen voor het ontwerpen, bouwen, en specificeren van componenten voor hoogwaardige CNG-voertuigen.

Omgaan met operationele uitdagingen

Elk gegeven stuk CNG-apparatuur gebruikt een verscheidenheid aan koppelingen, terugslagkleppen, isolatiekleppen en andere fluïdensysteemcomponenten om betrouwbaar gas van een opslagtank naar een motor te leveren. Evenzo, tankstations gebruiken diezelfde typen componenten om grotere opslageenheden te verbinden met een doserpunt waar een eindgebruiker hun voertuigen kan vullen, inclusief compressorstations die drukken verhogen voor boordvulling tot 250 bar wp.

Al deze componenten moeten in staat zijn om te rekenen met een verscheidenheid aan real-world operationele uitdagingen. Onder hen zijn:

Hogere drukken

CNG wordt gecomprimeerd en opgeslagen bij drukken die 4000 psi kunnen overschrijden, wat het cruciaal maakt dat alle componenten in staat zijn om verhoogde drukniveaus te hanteren zonder enige dreiging van lekkages. Veiligheid is van het allerbelang hier – CNG-lekkages kunnen gevaarlijk zijn. Tankstations, in het bijzonder, moeten volledig foutloos zijn omdat alledaagse eindgebruikers hun voertuigen tanken. Hoogwaardige componenten zijn een noodzaak.

Thermodynamische uitdagingen

In operatie zijn CNG-toepassingen ook onderworpen aan bepaalde thermodynamische uitdagingen. Terwijl CNG uitbreidt van hoge-druk opslag naar lagere druk wanneer gevoed aan de motor, zorgt het Joule-Thomson-effect ervoor dat de gastemperatuur significant daalt. Alle delen van het systeem moeten in staat zijn om deze temperatuurveranderingen te weerstaan, inclusief rubber en elastomere afdichtingen, alsook metalen kleppen en koppelingen. Lagere kwaliteitsmaterialen kunnen uitzetten en inkrimpen door temperatuurschommelingen en kunnen leiden tot lekkages of andere fouten.

Chemische compatibiliteit

Elastomere componenten in CNG-systemen spelen een belangrijke rol in betrouwbare operatie, en chemische compatibiliteit moet overwogen worden in materiaalselectie. Bijvoorbeeld, ethyleenpropyleen presteert goed in koude temperaturen, maar is niet chemisch compatibel met koolwaterstoffen, die vooral waarschijnlijk in CNG aanwezig zijn.

Continue trilling

Koppelingen en verbindingen in CNG-toepassingen moeten in staat zijn om betrouwbaar de herhaalde en constante trillingen geassocieerd met een rijdend voertuig te weerstaan. Om deze redenen is het belangrijk om koppelingen te zoeken die ongekende trillingsweerstand demonstreren. Mechanische greepkoppelingen maken een goede keuze. Hun dubbele-ferrule-ontwerp creëert een tweevoudige mechanische greep op systeembuizen, effectief de kans verkleinend dat koppelingen losdraaien, zelfs wanneer ze blootgesteld zijn aan continue operationele trilling.

Op-de-weg corrosie

Terwijl CNG zichzelf doorgaans niet leidt tot corrosieproblemen met metaal, moeten systeemcomponenten op een voertuig doorgaans omgevingsfactoren tegenspreken die dat wel kunnen. Een gezouten weg in de winter, bijvoorbeeeld, kan uitdagingen creëren met systeemcomponenten die ontoereikende corrosieweerstand hebben. Minderwaardige roestvrij staalformuleringen met lage nikkel- en chroominhoud zijn vatbaarder voor dit soort corrosieproblemen.

Elk van deze operationele uitdagingen eist hoogwaardige componenten gemaakt van de juiste legeringsformuleringen om betrouwbare prestaties, corrosieweerstand en lekvrijheid te bieden. Fabrikanten moeten deze componenten zoeken met een sterk begrip van toepassingsuitdagingen en toepasbare materialenwetenschap en productoverwegingen waar mogelijk.

Waartoe letten bij het inkopen van hoogwaardige componenten

Naarmate de CNG-markte concurrerender en innovatiever wordt, zullen OEM's die willen voorblijven niet alleen kwaliteitsproducten vereisen, maar de capaciteit om ze van de juiste leverancier te inkopen. Er zijn diverse voordelen die gerealiseerd kunnen worden, inclusief:

Productie-efficiëntie via betrouwbare levering

Voor een CNG OEM die productieschema's wil handhaven, is just-in-time levering een noodzaak. Leveranciers die lokale voorraad van belangrijke onderdelen kunnen bieden en nauw met u zullen samenwerken om productiebehoeften te begrijpen, kunnen een impact maken op succes.

Makkelijkere, hogere volume productie

Hoogwaardige koppelingen die gemonteerd kunnen worden door koppel toestaan snelle, herhaalbare en lekvrije CNG-systeemverbindingen. Naast individuele componenten, kunnen bepaalde leveranciers complete, vorgefabriceerde systemen bieden die productiehoofdpijn die geassocieerd zijn met talloze individuele buisbogen en verbindingen die in CNG-brandstofsystemen gemaakt moeten worden, kunnen verlichten. Het inkopen van vorgefabriceerde, grondig geteste kleppenpanelen, bijvoorbeeeld, kan helpen de productietijd voor OEM's te versnellen.

Materialenwetenschappervaring

Een betrouwbare leverancier zou in staat moeten zijn om hoogwaardige materiaalcomponenten te leveren ondersteund door kennis in metallurgie en legeringsformulering, samen met elastomere chemische compatibiliteit, die bijdragen aan ongekende prestaties.

Naarmate OEM's blijven het potentieel van CNG-aangedreven apparatuur benutten, is het de moeite waard voor ontwerpers en fabrikanten om leveranciers te zoeken die dit soort service en ondersteuning kunnen bieden naast de hoogste kwaliteitscomponenten.

Geïnteresseerd in meer te leren? Neem vandaag contact met ons op om te leren hoe we u kunnen helpen meer betrouwbare CNG-brandstofsystemen en infrastructuur te bereiken.

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

Paul Hargrave is Transportation Market Manager bij Swagelok Company. Hij heeft uitgebreide ervaring in brandstof- en industriële fluïdensysteemengineering, en is al meer dan 23 jaar bij Swagelok in diverse leidinggevende posities.

Chuck Hayes is Principal Engineer bij Swagelok Company. Hij is al bijna 30 jaar bij Swagelok, waar hij een lange geschiedenis heeft van het aanvoeren van nieuwe producttechnologie en -ontwikkeling om klanten in diverse industrieën te helpen.