Цзянсу Хайфа Машиностроение Лтд.

Резюме  Глобальные ограничения выбросов углерода IMO Tier III в судоходстве продолжают ужесточаться, рынок двухтопливных судов на СПГ быстро расширяется, а отечественное криогенное повышающее оборудование для судовых систем FGSS испытывает значительный дефицит. Команда разработчиков криогенных насосов Jiangsu Haifa самостоятельно разработала комплектную систему высоконапорных насосов подачи топлива СПГ, в основе которой используется вертикальный многоступенчатый криогенный насос в цилиндрическом корпусе API 610 VS6 в сочетании с криогенным высоконапорным модулем повышения давления на холодном конце, специально адаптированный для танкеров-СПГ, двухтопливных контейнеровозов и двигателей ME-GI с прямым впрыском высокого давления. Система эффективно решает четыре основные отраслевые проблемы: легкое испарение криогенной среды при -162°C, низкий кавитационный запас, нестабильность валопровода при качке судна и утечки криогенных уплотнений. Вся система обеспечивает стабильный забор жидкости при низком уровне, ступенчатоешение давления до 25–38 МПа и нулевую внешнюю утечку, полностью соответствуя стандартам проектирования и верификации всех классификационных обществ.1. Сложности работы с судовой средой СПГ и системой FG  Температура хранения СПГ при атмосферном давлении достигает -162°C, давление парообразования среды крайне низкое. Незначительное теплопроникновение или недостаточное давление на всасывании быстро приводят к образованию газовых пузырьков, вызывая кавитацию и резкие колебания расхода, что напрямую влияет на стабильность впрыска и эффективность сгорания двухтопливного двигателя Кроме того, при плавании судно испытывает бортовую и килевую качку, ударные нагрузки, что предъявляет жесткие требования к криогенной роторной динамике, криогенной смазке подшипников и согласованию зазоров при тепловом расширении/сжатии деталей. Традиционное одноступенчатое повышающее оборудование не может одновременно обеспечить стабильный забор жидкости при низком уровне и сверхвысокое выходное давление. Данная система FGSS использует ступенчатую архитектуру: насос в цилиндрическом корпусе API 610 VS6 выступает в качестве стабильного блока подачи жидкости первой ступени, а независимый высоконапорный криогенный модуль завершает конечное повышение давления, адаптируясь к условиям подачи газа на двухтопливных судах различного тоннажа.2. Принцип работы ступенчатого повышения давления криогенного насоса API 610 VS62.1 Криогенный блок забора жидкости первой ступени VS6  Вся машина строго соответствует стандартам проектирования вертикальных насосов в цилиндрическом корпусе API 610 и ISO 13709. Удлиненный всасывающий корпус оснащен специальным предвключенным колесом, разработана собственная гидравлическая модель со сверхнизкой кавитацией NPSHr ≤ 1,0 м. В условиях низкого уровня жидкости в резервуаре обеспечивается непрерывный забор чистого жидкого СПГ, исключая мгновенное испарение среды и подавая стабильную жидкую фазу без пузырьков на последующий высоконапорный блок. Диапазон рабочих температур среды: от -196°C до -110°C.2.2 Криогенный высоконапорный модуль повышения давления на холодном конце  Специально разработан для двигателей ME-GI с прямым впрыском высок давления. Принимает стабильный жидкий СПГ, подаваемый насосом VS6, и осуществляет вторичное повышение давления. Конечное давление подачи газа в системе может достигать 25–38 МПа в зависимости от требований проекта. Оснащен независимым контуром продуки азотом, криогенными сильфонными упнениями и защитой от превышения давления. На всем протяжении контролируется повышение температуры среды, исключая вторичное испарение СПГ при высоком давлении.2.3 Характеристики регулировки нагрузки во всех режимах  Вся система подачи топлива поддерживает бесступенчатую регулировку нагрузки от 10% до 100%, отклонение стабилизации давления во всем диапазоне контролируется в пределах ±1,5%. Система идеально адаптируется к различным режимам плавания судна: холостой ход, крейсерская скорость, полная нагрузка, переключение переменной нагрузки.3. Основные технические параметры разработки криогенного насоса API 610 VS6

| Технический параметр | Показатель разработки/проектирования | Описание применения |
|--- | :--- | :--- |
| Тип насоса | API 610 VS6 Вертикальный многоступенчатый насос в цилиндрическом корпусе | Соответствует требованиям классификационных обществ по вибрации, ударам и криогенным условиям |
| Перекачиваемая среда | СПГ, жидкий метан, криогенные легкие углеводороды | Адаптируется к различным судовым топливным средам на сжиженном природном газе |
| Диапазон рабочих температур | -196°C ~ -110°C | Покрывает атмосферный СПГ и различные криогенные циркуляционные среды |
| Максимальный расход (под заказ) | до 180 м³/ч | Возможно индивидуальное масштабирование под расход газа главного двигателя |
| Номинальный напородин насос) | до 225 м | Обеспечивает стабильную подачу при низком уровне в резервуаре |
| Требуемый кавитационный запас NPSHr | ≤ 1,0 м | Отраслевой сверхнизкий показатель, отсутствие испарения при низком уровне |
| Диапазон конечного повышения давления системы | 25–38 МПа | Соответствует двухтопливным двигателям ME-GI с прямым впрыском высокого давления |
|апазон регулировки нагрузки | 10%–100% | Непрерывная стабильная регули во всех режимах плавания |
| Точность стабилизации давления системы | Отклонение ±1,5% | Исключает влияние колебаний давления газа на эффективность сгорания глав двигателя |
| Испытания на криогенные тепловые циклы Не менее 200 циклов | Имитация температурных ударов при пуске/останове судна |
| Испытания на непрерывную долговечность | Не менее 1000 часов | Заводская проверка долгосчной надежности |
| Контроль внешней утечки | Нулевая видимая внешняя утечка | Соответствуетрывобезопасным и экологическим нормам для судов |

Примечание: Вышеуказанные показатели являются стандартизированными параметрами разработки.актические расход, напор, давление, конфигурация материалов программа испытаний оборудования рассчитываются и настраиваются индивидуаль с учетом модели главного двигателя, параметров резервуара, располагаемого кавитационного запаса NPSHa, сопротивления трубопровода и требований классификационного общества.4. Четыре ключевых прорыва в криогенных технологиях  4. Технологияравлической оптимизации с низкой кавитацией на основе CFD  С использованием трехмерного CFD-моделирования выполнена оптимизация всего проточного тракта: всасыва корпуса, предвключенного колеса, рабочего колеса и направляющего аппарата, устранены зоны низкого давления и завихрений на входе. С учетом низкого давления насыщения СПГ оптимизировано распределение давления по области, что значительно снижает требуемый кавитационный запас оборудования, решая проблему кавитации при работе с низким уровнем резервуаре.4.2 Проверка роторной динамики для судовых условий  Выполнен расчет критических скоростей ротора во влажном состоянии для всех режимов, полностью проверены прогиб ротора и нагрузки на подшипники скольжения при бортовой и килевой качке судна. Оптимизирован контур криогенной смазки, точно согласованы зазоры при тепловом расширении/сжатии материалов в холодном и горячем состоянии, исключены заклинивание ротора и износ втулок/подшипников при криогенных температурах.4.3 Специализированная система материалов для криогенных температур  Все детали проточной части изготовлены из аустенитной нержаве стали, криогенной литой стали и никелевых сплавов, прошедших испытания на ударную вязкость при криогенных температурах, что исключает хрупкое разрушение при -162°C. Уплотнение вала оснащено криогенным сильфонным картриджным механическим уплотнением по стандарту API 682, способным выдерживать значительные колебания температуры.4.4 Интегрированная судовая система безопасности и блокировки  Вся машина интегрирует модули мониторинга пульсаций давления, продувки/замещения азотом, аварийного отчения при превышении давления, блокировки и останова при криогенном перегреве. Оснащена стандартизированными коммуникационными интерфейсами для бесшовной интеграции с судовой системой автоматизации, обеспечивая удаленный мониторинг в реальном времени, раннее предупреждение о неисправностях и автоматическую изоляцию при аномалиях.5. Цели разработки отечественного криогенного топливного насоса СПГ  Оценка надежности судового высоконапорного насоса FGSS для СПГ не должна основываться только на номинальном выходном давлении. Ключевыми являются три фактических эксплуатационных показателя: стабильный пуск при низком уровне жидкости в резервуаре без флешинга и прерывания потока; быстрое отслеживание давлениячи газа при переменной нагрузке судна с минимальными колебаниями; быстрое отключение и изоляция при аномалиях среды, перегреве или превышении давления для обеспечения безопасности плавания. Jiangsu Haifa постоянно совершенствует криогенные гидравлические модели, структуры криогенных компенсационных уплотнений, схемы согласования теплового расширениясжатия и алгоритмы управления стабилизацией высокого давления, создавая полностью импортозамещающее отечественное комплектное оборудование для повышения давления судового топливаГ, сочетающее эксплуатационную стальность, энергоффективность и удобство обслуживания на месте. Предлагаются комплексные решения по транспортировке жидко для новых танкеров-СПГ, двухтопливных контейовозов и проектов переоборудования судов.6. Фото цехаЧасто задаваемые вопросы (FAQ)Вопрос 1: Может ли насос в цилиндрическом корпусе API 610 VS6 напрямуюшать давление СПГ до38 МПа?  Ответ: Нет. Насос VS6 позиционируется как криогенное оборудование первой ступени для забора и подачи жидкости. Егоная функция — отбор беспузырькового жидкого СПГ из криогенного резервуара и подача стабильной жидкой фазы на последующее оборудование Сверхвысокое давление 25–38 МПа, необходимое для главного двигателя MEI, обеспечивается специальным криогенным высоконапорным модулем холодного конца, который выполняет вторичное повышение давления. Два устройства работают совместно, образуя полную систему подачи газа FGSS.Вопрос 2: Какие данные необходимы для выбора судового высоконапорного насоса подачи топлива СПГ?  Ответ: Обязательные технологические данные для выбора: модель главного двигателя судна, номинальный/максимальный расход газа, расчетная температура СПГ, рабочее давление в резервуаре, располагаемый кавитационный запас на объекте NPSHa, целевое давление подачи газа, минимальная рабочая нагрузка, требования к качке и ударам судна, соответствующие правила классификационного общества, схема резервирования оборудования, тип коммуникационного интерфейса с системой управления.Вопрос 3: Каковы преимущества криогенногооса API 610 VS6 по сравнению с горизонтальным криогенным насосом для судового применения?  Ответ: 1. Удлиненная всасывающая конструкция цилиндрического корпуса обеспечивает луч характеристики NPSHr, адаптируясь к низкорасположенным судовым резервуарам. 2. Вертикальная конструкция занимает меньшую площадь в машинном отделении, подходит для ограниченного пространства на судне. 3. Вертикальное расположениела снижает влияние качки судна на соосность ротора. 4.риогенные уплотнения используют самокомпенсацию под действием силы тяжести, что обеспечивает лучший контроль утечек.Ссылки  

1. API Standard 610: Centrifugal Pumps for Petroleum,chemical and Natural Gas Industries

2. ISO 13709: Design and Test Specifications for Vertical Cylindrical Casing Pumps

3. Международные общие правила проектирования судовых систем подачи топливного газа FGSS

4. IMO Tier III: Стандарты контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с судов

5. Правила испытаний и верификации криогенного жидкостного оборудования классификационных обществ

Jiangsu Haifa LNG Fuel Supply High-Pressure Pump | API 610 VS6 Cryogenic Vertical Can Pump  Jiangsu Haifa API 610 VS6 cryogenic vertical can pump marine LNG FGSS system, ultra low NPSHr, staged pressurization up to 38MPa for ME-GI dual fuel engine   LNG燃料供应高压泵、API 610 VS6深冷泵、船用LNG泵、双燃料发动机FGSS系统、ME-GI高压供液泵、低温立式筒袋泵、cryogenic LNG pump、marine fuel gas supply pump