高品質の CNG 燃料システムコンポーネントの調達

高性能圧縮天然ガス燃料システムコンポーネントを調達することの重要性

Swagelok トランスポーテーションマーケットマネージャー、Paul Hargrave、Swagelok 主任新製品開発エンジニア、Charles Hayes

世界的および地域的なクリーンエアーポリシーがより厳しくなるにつれて、有望でますます採用される代替燃料の 1 つが圧縮天然ガス (CNG) です。世界の一部での強力なインセンティブプログラムは、技術を実行可能にするために必要な燃料補給インフラと共に、CNG 大型機器のより急速な開発に拍車をかけています。バス、長距離トラック、およびその他の車両でのディーゼル燃料の使用量の縮小は、世界の排出量に大きな影響を与える可能性があり、規制当局と OEM は注目しています。

一方、フリート所有者自身は、持続可能な車両と燃料の使用が中型および大型の代替燃料車のすべてのカテゴリで成長する可能性を認識しています。レポート「The State of Sustainable Fleets, 2019-2020」によると¹ フリート所有者の 83% は、すべてのフリートタイプでよりクリーンな車両の採用が増えると予想しています。このレポートはまた、フリートの持続可能性が革新的なフリートアダプターの最大の動機であり、よりクリーンな車がもたらす潜在的なコストメリットであることも明らかにしました。

重要なのは、技術が成熟するにつれて、CNG 燃料システムは妥協のない信頼性と安全性を提供する必要があるということです。たとえば、世界中の人々は公共交通機関に依存しており、CNG を燃料とするバス車両は、他の燃料で走る車両に期待されるのと同じレベルのアップタイムと信頼性を毎日の通勤者に提供する必要があります。

これらの理由から、CNG コンポーネントとそれらが構成する燃料システムは高品質である必要があり、これらの車両に対する新しい需要を活用しようとする OEM は、これらの高品質のコンポーネントを効果的に調達できなければなりません。これらの要因を念頭に置いて、高品質の CNG 車のコンポーネントを設計、構築、および指定するための考慮事項を次に示します。

運用上の課題への対処

どの CNG 機器も、さまざまなフィッティング、逆止弁、遮断弁、およびその他の流体システムコンポーネントを利用して、貯蔵タンクからエンジンにガスを確実に供給するのに役立ちます。同様に、給油ステーションは、これらの同じタイプのコンポーネントを利用して、より大きな貯蔵ユニットをディスペンサーポイントに接続し、エンドユーザーが車両に補充できるようにします。これには、車載充填の圧力を 250 bar wp に高めるコンプレッサーステーションが含まれます。

これらのコンポーネントはすべて、現実世界のさまざまな運用上の課題に対処できなければなりません。その中には次のようなものがあります:

高圧

CNG は 4000 psi を超える圧力で圧縮および保存されるため、すべてのコンポーネントが漏れの脅威なしに高圧レベルに対応できることが重要です。ここでは安全性が最も重要です。CNG の漏れは危険な場合があります。特に、毎日のエンドユーザーが車両に燃料を補給するため、給油ステーションは完全に故障のない状態である必要があります。高品質のコンポーネントが必要です。

熱力学的課題

稼働中の CNG アプリケーションは、特定の熱力学的課題にもさらされます。 CNG がエンジンに供給されると、高圧貯蔵から低圧に膨張すると、ジュールトムソン効果によりガス温度が大幅に低下します。システムのすべての部品は、ゴムやエラストマーのシール、金属製のバルブやフィッティングなど、これらの温度変化に耐えることができなければなりません。低品質の素材は、温度変化により伸縮し、漏れやその他の故障につながる可能性があります。

化学的適合性

CNG システムのエラストマーコンポーネントは、信頼性の高い動作において重要な役割を果たし、材料の選択では化学的適合性を考慮する必要があります。たとえば、エチレンプロピレンは低温で良好に機能しますが、特に CNG に存在する可能性が高い炭化水素とは化学的に適合しません。

連続振動

CNG アプリケーションのフィッティングと接続は、走行中の車両に関連する繰り返し絶え間ない振動に確実に耐えることができなければなりません。これらの理由から、妥協のない耐振動性を示す継手を探すことが重要です。メカニカルグリップフィッティングは良い選択です。それらの二重フェルール設計は、システムチューブにツインメカニカルグリップを作成し、継続的な動作振動にさらされた場合でも、フィッティングが後退する可能性を効果的に低減します。

路上腐食

通常、CNG 自体が金属の腐食の問題を引き起こすことはありませんが、車両のシステムコンポーネントは、通常、可能性のある環境要因に対処する必要があります。たとえば、冬季に塩で処理された道路は、十分な耐食性を欠くシステムコンポーネントに問題を引き起こす可能性があります。ニッケルとクロムの含有量が少ない低品質のステンレス鋼配合は、この種の腐食の問題の影響を受けやすくなります。

これらの運用上の課題のそれぞれに対して、信頼性の高い性能、耐食性、および気密性を提供するために、適切な合金配合で作られた高品質のコンポーネントが必要です。メーカーは、アプリケーションの課題と、適用可能な材料科学および製品に関する考慮事項を可能な限り理解した上で、これらのコンポーネントを探す必要があります。

高品質のコンポーネントを調達する際の注意事項

CNG 市場の競争力と革新性が高まるにつれて、先を行くことを目指す OEM は、高品質の製品だけでなく、適切なサプライヤーから調達する能力も必要になります。次のようないくつかのメリットを実現できます。

信頼できる供給による製造効率

生産スケジュールの維持を目指す CNG OEM にとって、ジャストインタイムの配送は必要不可欠です。重要な部品の現地在庫を提供でき、お客様と緊密に協力して生産ニーズを理解するサプライヤーは、成功に影響を与える可能性があります。

より簡単で大量生産

トルクで組み立てることができる高品質のフィッティングにより、迅速で再現性があり、漏れのない CNG システム接続が可能になります。個々のコンポーネントを超えて、特定のサプライヤは、CNG 燃料システムで行わなければならない多数の個々のチューブの曲げや接続に関連する生産上の問題を軽減できる完全なプレハブシステムを提供できます。たとえば、事前に製造され、徹底的にテストされたバルブパネルを調達することで、OEM の生産時間を短縮できます。