船载柴油- lng双燃料发动机的安全性依赖于通风流量保证开关

9月24日

作者:Richard Koeken，代表Fluid Components Int。/ RB营销

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据估计，航运业在导致全球变暖的温室气体排放中的全球作用相当于一个工业化国家的水平。为此，包括联合国(UN)、欧盟(EU)和国际海事组织(IMO)在内的全球组织正在努力解决这一问题。

柴油动力船舶排放的温室气体(图1)、运行港口设施所需的电能以及为其提供服务的陆基化石燃料车辆都增加了海运业的碳足迹。温室气体还被认为是造成世界海洋酸化的主要因素，海洋酸化正在损害海洋生物，导致物种灭绝速度加快，并威胁着重要的全球食物来源。
例如，国际海事组织已采取强制性措施减少国际航运的温室气体排放。它为每一种船舶的一定载货能力所消耗的燃料设定了一系列的基准水平。例如，到2025年，所有新建造的船舶的能源效率将比2014年提高30%。长期目标甚至更加雄心勃勃，希望在未来消除这个问题。

这个问题

为了响应这些以及其他新兴的全球标准和法规，一些船舶制造商和运营商正在将其船队改装为更环保的双燃料发动机。这些新型双燃料发动机在海上使用重型柴油燃料，在港口使用低污染的液化天然气燃料，以提供电力服务和其他功能。其结果是温室气体排放的减少。
液化天然气虽然是一种比柴油污染更低的燃料，但在适当的条件下可能高度易燃，对船员、附近其他船只和港口人员构成安全隐患。因此，发动机通风系统是至关重要的。如果未能感知到通风不足并发出警报，可能会造成灾难性的后果，导致船上发生爆炸和/或火灾，危及船员的生命安全，并造成广泛、昂贵的物理损失。
船舶设计师和建造者面临的挑战是找到一种高灵敏度的气流传感器，能够检测非常低的气流，在气流中断时发出警报，并向船员发出危险警报。气流传感器的设计和建造必须足够可靠和坚固，能够承受海上船舶环境，同时满足HazEx机构的安装许可，可以安装在潜在的爆炸性液化天然气环境中。

解决方案

一家全球领先的双燃料船用发动机制造商的系统设计工程师最近联系了流体元件国际公司(FCI)，以确保双燃料发动机系统中出于安全目的的通风气流。制造商依靠双壁管道通风系统来防止液化天然气在泄漏时点火。
制造商的系统设计要求，如果通风口的流动以任何方式受到限制或中断，就向船舶操作人员发出信号。挑战是找到一种高灵敏度的流量传感器，能够检测非常低的流量，具有持续可靠和坚固的设计，能够承受海上/船上应用，并获得机构批准安装在潜在的爆炸性气体环境中。
制造商的设计团队向FCI的应用团队提供了以下规范要求:
•管径:2英寸SCH40或双壁管，4英寸SCH80或6英寸SCH80
•介质类型:气流范围:0.3英尺/秒至120英尺/秒(0.1米/秒至37米/秒)
流量报警级别/跳闸点:主设置在≤1英尺/秒(≤0,3米/秒)，以信号临界低流量状况;可选的第二报警设置为6.6英尺/秒(2米/秒)，以警告减少的流量状况
继电器状态:当流量高于跳闸点时正常通电
在研究了这些需求后，FCI应用团队推荐了该公司的多功能热FLT93开关(图2)。它设计有故障安全，双报警(SPDT)控制电路，并提供多种现场可选择的参数，如监测流量和温度，或高流量和低流量，或点液位和温度，或流量和低液位，或三相液位接口，或故障安全流量，液位或温度
FLT93开关满足所有制造商的要求:当安装在2英寸(附表40)管道或双壁4或6英寸(附表80)管道上时，它可以检测到0.3至120英尺/秒(0,1至37米/秒)的极低气流。例如，主要流量警报级别跳闸点设置为1英尺/秒(0,3米/秒)，以表示低流量状况。可选的第二个报警设置为6.6英尺/秒(2m/秒)，以警告气流减少。
无论是单个FLT93开关，或者如果设计需要冗余，第二个FLT93开关可以插入到阀芯管段中，集成到发动机燃油系统中。该开关满足低流量灵敏度的发动机燃料要求，为低流量和无流量报警跳闸点提供双继电器，具有全球机构批准的Div 1/Zone 1在危险区域使用。
高度可靠的FLT93开关具有180年的平均无故障时间(MBTF)评级。可选的不锈钢外壳在海洋环境中提供优异的耐腐蚀性。它也被评为SIL-2级安全仪表系统(SIS)设备。业内专家exida对其进行了独立的合规评估。FCI致力于危险行业的安全，并遵守IEC 61508和61511。
设计团队非常欣赏该开关通过管道中的螺纹丝锥安装到管道线轴件的简单性。FLT93的危险区域认可等级也帮助制造商节省了电线和安装成本。凭借其坚固的无移动部件流电路设计和超坚固的外壳，开关提供长期，无忧的服务。它的无活动部件设计也消除了日常维护检查的费用。
坚固耐用的FLT93开关经过流体静压测试，在70°F(21°C)下压力达到3500psig [240 bar (g)]。在500°F(260°C)下，推荐的最大运行服务为2350 psig [162 bar (g)]。具有特殊的结构和测试认证，可获得更高的等级。当需要时，FLT93开关打败了热，并且是温度补偿可靠的精度(图3)。根据所选择的型号和材料，它可以承受温度高达850◦F(454◦C)。