מצב נוכחי ועתיד שלמשאבות קריוגניות
בשנים האחרונות, הגז הטבעי הגדיל בהתמדה את חלקו בצריכת האנרגיה העולמית, ומציב את עצמו לצד הנפט והפחם כאחת משלוש האנרגיות העמודים העיקריים. גז טבעי נוזלי (LNG) מוכר ברחבי העולם כמקור אנרגיה נקי, המציע יתרונות רבים לרבות יעילות אנרגטית, ידידותיות לסביבה, בטיחות, אמינות ויתרונות כלכליים. בסין, "תוכנית החומש ה-12" הלאומית עודדה את הפיתוח וההחדרה של LNG. עד 2012, סין הקימה 12 מסופי יבוא LNG בערי החוף, עם קיבולת כוללת של 35 מיליון טון, העולה על הנפח המשולב של הקו הראשון והשני של קווי הגז ממערב למזרח. הפיתוח המהיר של טכנולוגיית הנזילות LNG בסין נתמך על ידי "תוכנית החומש ה-13", שמטרתה להשיג קיבולת אספקת גז טבעי של 360 מיליארד מ"ק עד 2020, המהווה 8.3% עד 10% מצריכת האנרגיה הראשונית. .
סין מייבאת בעיקר גז טבעי בצורה של LNG. תהליך הייצור והצריכה של LNG כולל מספר שלבים מרכזיים: הנזלה, הובלה, קבלה, הובלה ומכירה. משאבות קריוגניות של LNG ממלאות תפקיד מכריע בכל שלב בשרשרת האספקה של LNG.
נכון לעכשיו, רק חברות בודדות בעולם מייצרות משאבות קריוגניות מסוג LNG, וייצור ה-LNG של סין נמצא בחיתוליו. מפעלים מקומיים להנזלת LNG, מסופי קליטה, תחנות אידוי ותחנות תדלוק רכבי LNG משתמשים בעיקר במוצרים מערביים, שהם יקרים וזמני אספקה ארוכים. בהתאם למדיניות הלאומית לפיתוח תעשיית ה-LNG והבטחת ביטחון האנרגיה, קיים צורך דחוף בפיתוח משאבות העברת LNG מקומיות.
מצב נוכחי ומגמות התפתחות
מצב טכנולוגיה בינלאומי
ארצות הברית החלה במחקר נזילות גז טבעי בקנה מידה תעשייתי כבר בשנת 1910 והחלה בייצור LNG בשנת 1917. לאחר מכן, מדינות מפותחות כמו בריטניה, צרפת ויפן נכנסו לסחר LNG. לארה"ב יש הובלה של כמעט 100-שנה במחקר טכנולוגיית משאבות בטמפרטורה נמוכה בהשוואה לסין. יצרני משאבות לטמפרטורות נמוכות בינלאומיות כוללות את EBARA (ארה"ב), NIKKISO (ארה"ב) ו-JC-CARTER (נרכשה על ידי NIKKISO). לחברות אלו ניסיון של עשרות שנים בפיתוח מוצרים, ייצור, בדיקות ותפעול, עם מגמה לפיתוח מוצרים גדולים, יעילים ואמינים.
מצב ומגמות טכנולוגיות מקומיות
עם התקדמות מהירה של מחקר בסיסי וטכנולוגיה הנדסית בסין, יצרנים מקומיים של משאבות קריוגניות ביצעו מחקר ויישומים בחומרים בטמפרטורה נמוכה, מנועים טבולים, שסתומי כניסה תחתונים, רכיבים חשמליים ומסבים בטמפרטורה נמוכה. חלה התקדמות משמעותית בטכנולוגיית בדיקות בטמפרטורה נמוכה ובניטור בטיחות. עם זאת, סט שלם של טכנולוגיות תכנון, ייצור, בדיקות ויישומים הנדסיים עדיין חסר, ונשאר פער בניסיון ההנדסי בהשוואה ליצרנים זרים. נדרשים יישום מתמשך וצבירת ניסיון כדי לגשר על פער זה.
מבנה ותכונות משאבת LNG
משאבות טבולות קריוגניות מסוג LNG מורכבות מרכיבים כגון מנועים טבולים בטמפרטורה נמוכה, אימפלרים, שבבי הדרכה, מיסבים ומבני איזון דחף. משאבות אלו בעיצוב צנטריפוגלי, עומדות בדרישות הטמפרטורה של -196 מעלות עם ביצועים מצוינים נגד קוויטציה. רכיבי מפתח, כגון המנוע, מקוררים ישירות על ידי LNG ופועלים בסביבה נטולת חמצן, ומבטל סיכוני פיצוץ. מיסבים במשאבות טבולות חשופים לטמפרטורות נמוכות קיצוניות ומשתמשים במיסבים כדוריים קרמיים מסיליקון ניטריד ליציבות.
היתרונות של משאבות LNG טבולות
>עיצוב ללא חותם:מבטל את הסיכון של דליפת אטם פיר.
>טמפרטורה יציבה:קירור מנוע על ידי LNG שומר על טמפרטורה יציבה ללא סכנת פיצוץ.
>רעש נמוך:המשאבה כולה טבולה בנוזל, וכתוצאה מכך רעש תפעולי נמוך.
>מבנה פשוט:עיצוב מנוע קואקסיאלי ואימפלר מבטיח אמינות גבוהה.
>חיי מיסבים ארוכים:מנגנוני איזון מובנים מפחיתים כוחות צירים.
>מיסבים משמנים עצמיים:מיסבים משומנים על ידי המדיום, ומבטל את הצורך במערכות סיכה נוספות.
משאבות LNG טבולות זכו להצלחה נרחבת ביישומים כמו מובילי LNG גדולים, תחנות תדלוק לכלי רכב ומסופי קליטת LNG.
כיווני מחקר ופיתוח מקומי עבורמשאבות טבולות LNG
המטרה הכוללת של מו"פ של משאבות צוללת LNG מקומיות היא לפתח סדרה של משאבות קריוגניות מסוג LNG בזרימה גדולה העומדות בסטנדרטים הבינלאומיים לרמת טכנולוגיה ואמינות תפעולית. תחומי מחקר מרכזיים כוללים:
>טכנולוגיה הידראולית:פתח אימפלרים בזרימה גבוהה, יעילים, בעלי חלל נמוך המתאימים ל-LNG, וייעל את העיצוב ההידראולי כך שיתאים לעקומות המשאבה המיובאת.
>פיתוח שסתום תחתון:ייעול עיצובי שסתומים תחתונים ביתיים לאיטום, חוזק, ניתנות להחלפה ושימושיות כללית.
>מחקר חומרים בטמפרטורה נמוכה:לימוד חומרים לחוזק ועיוות בטמפרטורה נמוכה, ולפתח חומרים למנועים בטמפרטורה נמוכה.
>שימון מיסבים בטמפרטורה נמוכה:התמודד עם אתגרי סיכה במשאבות LNG תוך שימוש ב-LNG בעל צמיגות נמוכה כחומר סיכה.
מגמות עתידיות ואאוטלוק
נפח יבוא ה-LNG של סין כמעט הוכפל בחמש השנים האחרונות, ועד 2022, הקיבולת הכוללת של תחנות קליטת LNG בסין צפויה לעלות על 13 מיליון טון בשנה. עם היצע טוב של משאבי LNG גלובליים וביקוש מקומי חזק, לשוק ה-LNG של סין יש תחזית מבטיחה. בניית תחנות קליטת LNG נוספות תניע את הביקוש הגובר למשאבות LNG. פיתוח עתידי יכלול משאבות למדיה קריוגנית אחרת כגון אתילן, פרופאן וחנקן נוזלי. התקדמות מדיניות אנרגיה נקייה בסין תגביר עוד יותר את פוטנציאל השוק של משאבות טבולות LNG שפותחו בארץ.
תחומי מחקר מרכזיים לעתיד כוללים חומרים בטמפרטורה נמוכה, שימון מיסבים תחת טמפרטורות נמוכות, מאפיינים של מנועים בטמפרטורה נמוכה וטכנולוגיות בדיקה של מדיה משאבת LNG.
