На судах с двумя двигателями надежность вспомогательных систем имеет прямое значение для стабильной эксплуатации. Помимо силовой установки, на борту работают топливные системы, трубопроводы, резервуары, пневматическое оборудование и другие потребители, для которых в определенных технологических схемах может потребоваться контролируемая подача азота.
Бортовой генератор азота позволяет получать газ непосредственно из подготовленного сжатого воздуха, уменьшая зависимость от доставки и хранения большого количества баллонов. Для двухдвигательных судов особенно важно правильно определить производительность установки, требуемую чистоту азота и возможность поддерживать необходимый расход при различных режимах работы судна.
Зачем Азот Используется На Морских Судах?
Азот представляет собой газ с низкой химической активностью, поэтому его применяют там, где требуется уменьшить содержание кислорода или создать контролируемую газовую среду.
В зависимости от конструкции и назначения конкретного судна азот может использоваться для:
- инертизации определенных резервуаров и технологических объемов;
- продувки трубопроводов;
- создания защитной атмосферы;
- обслуживания отдельных топливных и технологических систем;
- операций, где необходимо ограничить контакт продукта или оборудования с кислородом.
Применение азота должно определяться проектом судна, назначением конкретной системы и установленными для нее техническими требованиями.
Для более широкого обзора бортовых решений можно также ознакомиться с материалом о применении генераторов азота на морских судах.
Почему Для Судна С Двумя Двигателями Важен Правильный Подбор Генератора?
Наличие двух главных двигателей само по себе не означает, что потребление азота автоматически увеличивается в два раза. Реальный расход определяется количеством и назначением потребителей азота на борту.
Однако двухдвигательная конфигурация часто означает более сложную компоновку вспомогательных систем и несколько возможных режимов эксплуатации. Поэтому при проектировании важно определить не только средний, но и максимальный одновременный расход азота.
Следует учитывать:
- какие системы потребляют азот;
- работают ли они одновременно;
- какой расход требуется в нормальном режиме;
- существует ли кратковременный пиковый расход;
- требуется ли резервирование;
- какой объем буферного ресивера необходим;
- какое давление требуется в точке потребления;
- какой уровень чистоты азота действительно необходим.
Такой подход позволяет избежать как недостаточной производительности, так и неоправданно большого генератора.
Как Работает Бортовой Генератор Азота PSA?
Одним из способов получения азота непосредственно на объекте является технология PSA — адсорбция при переменном давлении.
В генераторах азота PSA исходным сырьем служит сжатый атмосферный воздух. После соответствующей подготовки он поступает в адсорбционные колонны, заполненные углеродным молекулярным ситом CMS.
Рабочий процесс происходит циклически.
1. Подготовка Сжатого Воздуха
Перед генератором воздух необходимо очистить от загрязнений, способных ухудшить работу адсорбента.
В состав подготовки могут входить сепарация конденсата, осушение и фильтрация. Конкретная схема зависит от требований генератора и параметров судовой компрессорной системы.
2. Адсорбционное Разделение
Сжатый воздух поступает в одну из колонн PSA. Углеродное молекулярное сито преимущественно удерживает кислород, в то время как поток с повышенной концентрацией азота проходит дальше по системе.
3. Регенерация Второй Колонны
Пока первая колонна производит азот, давление во второй снижается. Адсорбированные компоненты высвобождаются, и колонна подготавливается к следующему рабочему циклу.
4. Автоматическое Переключение
После определенного периода колонны меняются функциями.
Автоматическое чередование циклов позволяет поддерживать непрерывное производство азота без постоянного вмешательства оператора.
Современные установки могут использовать PLC для автоматического управления клапанами, запуска и остановки оборудования, а также контроля рабочих параметров.
Почему Качество Сжатого Воздуха Имеет Значение?
Работа PSA-генератора непосредственно зависит от воздуха, поступающего на адсорбционные колонны.
Влага, масло и твердые частицы способны отрицательно влиять на систему подготовки воздуха и состояние адсорбционного материала. Поэтому воздух перед генератором необходимо подготовить в соответствии с требованиями конкретной установки.
Типовая линия может включать:
- воздушный компрессор;
- оборудование для отделения конденсата;
- ресивер сжатого воздуха;
- осушитель;
- фильтры;
- генератор азота;
- буферный ресивер азота;
- систему контроля и распределения.
Для удаления частиц и масляных загрязнений могут использоваться прецизионные фильтры сжатого воздуха.
Осушитель также должен подбираться исходя из фактических требований к воздуху на входе генератора, а не только по производительности компрессора.
Какую Чистоту Азота Выбрать?
Одна из распространенных ошибок — автоматически выбирать максимально возможную чистоту азота.
На практике требуемая концентрация азота определяется конкретным технологическим процессом.
PSA-системы LINGYU предусматривают различные уровни чистоты, включая диапазон от 95 % до 99,999 % в зависимости от исполнения и условий работы.
Однако повышение чистоты влияет на производительность системы. При одинаковом количестве исходного сжатого воздуха генератор обычно способен производить больше азота при более низком требовании к чистоте и меньше — при более высокой.
Поэтому при проектировании необходимо сначала определить допустимое остаточное содержание кислорода для конкретного потребителя, а уже затем выбирать параметры генератора.
Если требуется более детально разобраться в параметрах системы, полезно отдельно рассмотреть характеристики и критерии выбора генератора азота.
Производительность Генератора Для Двухдвигательного Судна
При выборе оборудования нельзя ориентироваться только на количество двигателей.
Расчетный расход азота должен формироваться на основании списка потребителей.
Условно их можно разделить на три группы:
Постоянные потребители используют газ в течение продолжительного времени.
Периодические потребители включаются только во время определенных операций.
Пиковые потребители требуют относительно большого количества газа за короткий промежуток времени.
Если кратковременный пик значительно превышает обычный расход, установка генератора с производительностью, равной пиковому потреблению, не всегда является наиболее рациональным решением. В некоторых системах часть неравномерности потребления может компенсироваться правильно рассчитанным буферным ресивером азота.
Таким образом, подбор должен учитывать производительность генератора и объем хранения как единую систему.
Роль Буферного Ресивера Азота
Ресивер после генератора выполняет несколько полезных функций.
Он может сглаживать колебания расхода, создавать запас газа для кратковременных потребителей и стабилизировать давление перед системой распределения.
Для двухдвигательного судна это особенно полезно, если несколько потребителей могут включаться в разные моменты времени.
Объем ресивера следует рассчитывать с учетом:
- производительности генератора;
- максимального расхода;
- продолжительности пикового потребления;
- допустимого диапазона давления;
- требований к резерву азота.
Просто установка максимально большого ресивера не заменяет правильного определения производительности генератора.
Преимущества Производства Азота Непосредственно На Борту
Снижение Зависимости От Внешнего Снабжения
Если газ производится непосредственно из сжатого воздуха, потребность в регулярной доставке большого количества баллонов может быть уменьшена.
Для судна, которое продолжительное время находится вдали от порта, это упрощает организацию снабжения.
Производство По Фактической Потребности
Генератор может производить азот непосредственно на борту, когда система находится в эксплуатации.
При правильном подборе производительности и буферного объема это позволяет поддерживать необходимые параметры для подключенных потребителей.
Автоматизация
В PSA-генераторах LINGYU предусмотрено автоматическое переключение адсорбционных колонн под управлением PLC.
В зависимости от исполнения система также может контролировать чистоту и расход азота, отображать рабочие параметры и формировать сигнал при отклонении чистоты от установленного значения.
Возможность Подбора Необходимой Чистоты
Для разных задач можно выбирать соответствующий уровень чистоты вместо использования одинакового газа для всех операций.
Это важно с точки зрения производительности и рационального использования сжатого воздуха.
Где На Судах Может Использоваться Азот?
Конкретные точки применения определяются назначением и конструкцией судна.
На различных морских объектах азот может использоваться для инертизации, продувки и создания защитной атмосферы в технологических системах.
Такие решения актуальны для грузовых судов, танкеров, оффшорных судов и других морских объектов, где проектом предусмотрено использование азота.
Подробнее с общей областью применения оборудования в морском секторе можно ознакомиться в разделе судостроения и судоремонта.
При этом конфигурация для нефтегазового судна, химического танкера и обычного грузового судна может существенно различаться. Нельзя автоматически переносить требования одной категории судов на другую.
Что Учитывать При Проектировании Судовой Азотной Системы?
Требуемый Расход
Необходимо определить нормальный и максимальный расход каждого потребителя и возможность их одновременной работы.
Чистота Азота
Следует установить минимально необходимую чистоту для каждой технологической операции.
Избыточное повышение чистоты может увеличить требуемый расход сжатого воздуха и повлиять на производительность генератора.
Давление
Необходимо учитывать давление воздуха перед PSA-установкой и требуемое давление азота в точках потребления.
Качество Исходного Воздуха
Температура, влажность, содержание масла и твердых частиц на входе должны соответствовать требованиям генератора.
Резервирование
Для критичных потребителей необходимо заранее определить, каким образом должна обеспечиваться подача газа при техническом обслуживании или остановке основного оборудования.
Это может влиять на архитектуру системы, размер ресиверов и наличие дополнительного источника азота.
Доступное Пространство
На судне монтажное пространство ограничено, поэтому при подборе необходимо учитывать не только производительность установки, но и ее габариты, расположение трубопроводов и доступ для обслуживания.
Условия Проекта
Требования к конкретному судну должны определяться его проектной документацией, применимыми правилами классификационного общества и нормативными требованиями для соответствующей системы.
Соответствие конкретному морскому стандарту или классу должно подтверждаться для выбранного исполнения оборудования, а не предполагаться только на основании принципа работы генератора.
Как Повысить Надежность Азотной Системы На Борту?
Надежность зависит не только от PSA-генератора.
Необходимо контролировать всю цепочку от воздушного компрессора до конечного потребителя.
Особое внимание следует уделять состоянию фильтров и осушителя, автоматическим дренажам, давлению воздуха на входе, состоянию адсорбента и корректной работе переключающих клапанов.
Важно также контролировать фактическую чистоту азота. В установках, оснащенных соответствующей системой измерения, онлайн-контроль позволяет обнаружить отклонение до того, как газ будет направлен к чувствительному потребителю.
Техническое обслуживание должно выполняться в соответствии с инструкциями конкретного оборудования и фактическим режимом эксплуатации судна.
Почему Не Следует Выбирать Генератор Только По Максимальной Чистоте?
Для судовой установки одновременно важны чистота, производительность и расход исходного сжатого воздуха.
Если повысить требование к чистоте без необходимости, это может изменить производительность системы и увеличить нагрузку на компрессорную станцию.
Например, генераторы PSA LINGYU предусматривают подбор оборудования для нескольких уровней чистоты азота. Поэтому правильная последовательность выбора выглядит следующим образом:
сначала определяется назначение азота, затем необходимая чистота и расход, после чего рассчитываются генератор, подготовка сжатого воздуха и буферная емкость.
Более подробно принцип PSA и особенности промышленного производства газа рассмотрены в материале об адсорбционной генерации азота при переменном давлении.
Заключение
Генератор азота для судна с двумя двигателями позволяет организовать производство азота непосредственно на борту из подготовленного сжатого воздуха.
Основное преимущество такой системы заключается не в самом количестве двигателей, а в возможности подобрать производительность, чистоту и запас газа в соответствии с реальными потребителями конкретного судна.
При проектировании необходимо учитывать расход азота, требуемую чистоту, рабочее давление, качество исходного сжатого воздуха, объем буферного ресивера, условия размещения и требования к резервированию.
PSA-технология обеспечивает автоматическое циклическое разделение воздуха с помощью углеродного молекулярного сита и позволяет получать азот различной чистоты в зависимости от выбранной конфигурации.
Для надежной морской эксплуатации азотную установку следует рассматривать как часть общей системы — вместе с компрессором, осушением, фильтрацией, хранением газа и распределительной сетью.
Для подбора генератора азота под производительность, чистоту, давление и условия конкретного судового проекта можно связаться со специалистами LINGYU.
