Inkoop van hoogwaardige CNG-brandstofsysteemcomponenten

Het belang van het inkopen van hoogwaardige componenten voor gecomprimeerde aardgasbrandstofsystemen

Paul Hargrave, transportmarktmanager, Swagelok, en Charles Hayes, hoofdingenieur nieuwe productontwikkeling, Swagelok

Naarmate het mondiale en regionale beleid voor schone lucht strenger wordt, is gecomprimeerd aardgas (CNG) een veelbelovende en steeds vaker toegepaste alternatieve brandstof. Sterke stimuleringsprogramma's in delen van de wereld hebben geleid tot een snellere ontwikkeling van CNG-apparatuur voor zwaar gebruik, samen met de noodzakelijke tankinfrastructuur die de technologie levensvatbaar maakt. Het verminderen van het dieselverbruik in bussen, langeafstandsvrachtwagens en andere voertuigen kan een grote impact hebben op de wereldwijde emissies - regelgevers en OEM's merken dit op.

Ondertussen zien wagenparkeigenaren zelf het potentieel in naarmate het gebruik van duurzame voertuigen en brandstof toeneemt in alle categorieën middelzware en zware voertuigen op alternatieve brandstof. Volgens het rapport "The State of Sustainable Fleets, 2019-2020," ¹ 83% van de wagenparkeigenaren verwacht een toenemende adoptie van schonere voertuigen in alle wagenparktypes. Uit het rapport bleek ook dat de duurzaamheid van het wagenpark de belangrijkste motivator is voor innovatieve early fleet adopters, samen met de potentiële kostenvoordelen die schonere voertuigen kunnen opleveren.

Belangrijk is dat naarmate de technologie volwassener wordt, CNG-brandstofsystemen compromisloze betrouwbaarheid en veiligheid moeten bieden. Er staat veel op het spel:mensen over de hele wereld zijn bijvoorbeeld afhankelijk van het openbaar vervoer, en een busvloot op CNG moet dezelfde uptime en betrouwbaarheid bieden voor dagelijkse forensen als ze gewend zijn van voertuigen die op andere brandstoffen rijden.

Om deze redenen moeten CNG-componenten en de brandstofsystemen die ze bevatten van hoge kwaliteit zijn, en OEM's die willen inspelen op de nieuwe vraag naar deze voertuigen, moeten deze kwaliteitscomponenten effectief kunnen inkopen. Met deze factoren in gedachten, volgen hier enkele overwegingen voor het ontwerpen, bouwen en specificeren van componenten voor hoogwaardige CNG-voertuigen.

Concurreren met operationele uitdagingen

Elk bepaald stuk CNG-apparatuur maakt gebruik van een verscheidenheid aan fittingen, terugslagkleppen, isolatiekleppen en andere vloeistofsysteemcomponenten om op betrouwbare wijze gas van een opslagtank naar een motor te brengen. Op dezelfde manier gebruiken tankstations dezelfde typen componenten om grotere opslageenheden aan te sluiten op een dispenserpunt waar een eindgebruiker zijn voertuigen kan bijvullen, inclusief compressorstations die de druk voor het vullen aan het voertuig verhogen tot 250 bar wp.

Al deze componenten moeten het hoofd kunnen bieden aan een verscheidenheid aan operationele uitdagingen in de echte wereld. Onder hen zijn:

Hogere druk

CNG wordt gecomprimeerd en opgeslagen bij een druk die hoger kan zijn dan 4000 psi, waardoor het van cruciaal belang is dat alle componenten hoge drukniveaus aankunnen zonder gevaar voor lekken. Veiligheid is hierbij van het grootste belang - CNG-lekken kunnen gevaarlijk zijn. Vooral tankstations moeten volledig storingsvrij zijn, aangezien de dagelijkse eindgebruikers hun voertuigen bijtanken. Hoogwaardige componenten zijn een noodzaak.

Thermodynamische uitdagingen

In bedrijf zijn CNG-toepassingen ook onderhevig aan bepaalde thermodynamische uitdagingen. Aangezien CNG zich uitbreidt van opslag onder hoge druk naar lagere druk wanneer het naar de motor wordt gevoerd, zorgt het Joule-Thomson-effect ervoor dat de gastemperatuur aanzienlijk daalt. Alle onderdelen van het systeem moeten bestand zijn tegen deze temperatuurveranderingen, inclusief rubberen en elastomeer afdichtingen, evenals metalen kleppen en fittingen. Materialen van mindere kwaliteit kunnen uitzetten en krimpen als gevolg van temperatuurschommelingen en kunnen leiden tot lekken of andere storingen.

Chemische compatibiliteit

Elastomere componenten in CNG-systemen spelen een belangrijke rol bij een betrouwbare werking en bij de materiaalkeuze moet rekening worden gehouden met chemische compatibiliteit. Ethyleenpropyleen presteert bijvoorbeeld goed bij lage temperaturen, maar is chemisch niet verenigbaar met koolwaterstoffen, die vooral in CNG aanwezig zijn.

Continue vibratie

Fittingen en aansluitingen in CNG-toepassingen moeten betrouwbaar bestand zijn tegen de herhaalde en constante trillingen die gepaard gaan met een bewegend voertuig. Om deze redenen is het belangrijk om fittingen te zoeken die een compromisloze trillingsweerstand vertonen. Mechanische greepfittingen zijn een goede keuze. Hun ontwerp met dubbele ferrule creëert een dubbele mechanische grip op systeembuizen, waardoor de kans dat fittingen achteruitgaan, effectief wordt verminderd, zelfs wanneer ze worden blootgesteld aan de voortdurende operationele trillingen.

Corrosie op de weg

Hoewel CNG zelf doorgaans niet leidt tot corrosieproblemen met metaal, hebben systeemcomponenten van een voertuig doorgaans te maken met omgevingsfactoren die dat wel kunnen. Zo kan een met zout behandelde weg in de winter voor problemen zorgen met systeemcomponenten die onvoldoende bestand zijn tegen corrosie. Roestvaststalen formuleringen van mindere kwaliteit met een laag nikkel- en chroomgehalte zijn gevoeliger voor dit soort corrosieproblemen.

Elk van deze operationele uitdagingen vereist componenten van hoge kwaliteit die zijn gemaakt van de juiste legeringsformules om betrouwbare prestaties, corrosieweerstand en lekdichtheid te bieden. Fabrikanten moeten waar mogelijk op zoek gaan naar deze componenten met een goed begrip van toepassingsuitdagingen en toepasselijke materiaalwetenschap en productoverwegingen.

Waar moet u op letten bij het inkopen van hoogwaardige componenten

Naarmate de CNG-markt concurrerender en innovatiever wordt, zullen OEM's die voorop willen blijven lopen niet alleen kwaliteitsproducten nodig hebben, maar ook het vermogen om deze bij de juiste leverancier te betrekken. Er zijn verschillende voordelen die kunnen worden gerealiseerd, waaronder:

Productie-efficiëntie via betrouwbare levering

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

Eenvoudigere productie met meer volume

Hoogwaardige fittingen die door koppel kunnen worden gemonteerd, zorgen voor snelle, herhaalbare en lekdichte CNG-systeemverbindingen. Naast individuele componenten kunnen bepaalde leveranciers complete, geprefabriceerde systemen leveren die de productiehoofdpijn kunnen verlichten die gepaard gaat met talrijke individuele buisbochten en verbindingen die moeten worden gemaakt in CNG-brandstofsystemen. Het inkopen van geprefabriceerde, grondig geteste kleppanelen kan bijvoorbeeld de productietijd voor OEM's helpen versnellen.

Materiaalwetenschapservaring

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

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

Geïnteresseerd om meer te leren? Neem vandaag nog contact met ons op voor meer informatie over hoe we u kunnen helpen bij het realiseren van betrouwbaardere CNG-brandstofsystemen en -infrastructuur.

¹ De staat van duurzame vloten,” Gladstein, Neandross, &Associates, 2020.

Paul Hargrave is de transportmarktmanager bij Swagelok Company. Hij heeft uitgebreide ervaring in de engineering van brandstof- en industriële vloeistofsystemen en werkt al meer dan 23 jaar bij Swagelok in verschillende leidinggevende functies.

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