エンジニア

Jan 12, 2024

温室効果ガス排出削減の圧力は、「より環境に優しいエネルギー ソリューション」の模索と同様に急速に続いており、その結果の 1 つは海洋用途での液体天然ガスの使用の大幅な増加です。 LNG は長い間持続可能な燃料とみなされており、海洋や海運を含む幅広い商業輸送用途の実行可能な代替燃料として大きな注目を集めています。 二酸化炭素などの世界の温室効果ガス排出量の 3% は海上交通によって発生していると推定されており、そのため国際海事機関 (IMO) は CO2 排出量削減に向けた取り組みを強化しています。 LNG は、コンテナ船やクルーズ客船の動力として通常使用される高粘度のディーゼル燃料よりもはるかに「環境に優しい」燃料ですが、特に極端な (極低温) 温度への対応など、燃料システムやポンプに重大な課題をもたらします。

LNG ポンプの重要なコンポーネントは、温度範囲 (-196 °C / -320 °F) の液体天然ガスまたは液体水素 (-253 °C / -423 °F) に完全に浸される極端な温度に耐える必要があるベアリングです。 オックスフォードシャーを拠点とするカーター・マニュファクチャリングとして認められています第一選択のグローバルサプライヤーまたは精密ベアリング極低温用途向けの実証済みの軸受ソリューションを提供する数十年の経験を提供します。 燃料システムの動作温度が絶対零度 (0°K) に近づくにつれて、液体潤滑を利用する能力はますます困難になり、乾式運転ベアリングが必須となります。 「標準」スチールベアリング (定格 52100 クロムスチール) はまったく効果がなく、性能が低く、耐用年数が短くなり、予期せぬ故障が発生します。

潤滑の課題に加えて、ベアリングハウジングに使用されるさまざまな材料の膨張と収縮（必要な熱膨張係数に合わせて）がベアリングの効率にとってさらに重要になります。

さらに、材料の収縮を考慮してポンプ システムのバランスをとることが不可欠です。 したがって、広範な専門的な「極低温」経験を提供できるベアリングのサプライヤーを選択することは、これらの課題を克服するのに役立ちます。 潤滑の問題に加えて、ベアリングコンポーネントの歪みや非線形収縮が発生しないようにするには、特別な材料の選択と熱処理プロセスが不可欠です。 これには、可能な限り最良の結果を達成するために追加の極低温熱処理プロセスやその他の独自の考慮事項が含まれます。

軸受保持器の破損は極低温用途ではよく発生するため、保持器の設計に加えて材料の選択も性能にとって重要です。 一般的なエンジニアリング プラスチックの多くは極低温では脆くなりすぎるため、カーターは最高の軸受材料を利用する専門知識を提供しています。 これらには、カスタム添加剤を使用した PEEK や PTFE などの低コストのオプションが含まれており、必要に応じて Durafilm や PCTFE を指定することもできます。

さらに、このような極低温での材料はますます脆くなるため、ケージの形状も重要です。 カーターは、性能を劇的に向上させた深溝ボールベアリング用の独自のツーピースリベット留めクライオケージ設計を開発しました。 前述したように、標準の 52100 軸受鋼は極低温用途には不十分であるため、カーターのような極低温専門家と提携することで価値が高まり、顧客は数十年にわたる経験を活用できるようになります。

低温用途で使用される従来のベアリングは、液体潤滑剤を使用して効果的に動作し、鋼製転動体の間に薄い膜を形成することで、金属間の接触と、その結果として生じる微細溶接付着のリスクを最小限に抑えます。 ただし、極低温を伴う用途で動作するベアリングではこれは不可能です。 カーターの解決策は、窒化ケイ素などのセラミックベアリングを提供することです。これにより、液体潤滑剤の必要性がなくなるだけでなく、質量が大幅に減少し、ベアリングの速度能力が向上します。 これは、二硫化タングステン (AMS2530 定格) などのドライフィルム潤滑剤の塗布と併せて、極低温軸受を成功させるためのもう 1 つの重要な要素です。

満たされている個々のプロジェクトの詳細と、すべての「正しい」選択が行われたという自信に応じて、極低温ベアリングがアプリケーションの要求を満たすのに適しているかどうかをどうやって判断するのでしょうか? 製造プロセスのこの段階ではテストが非常に重要であるため、カーターはベアリングが現場に到着する前に、リスクを最小限に抑える独自の極低温テスト手順を開発しました。 当社の極低温ベアリングはすべて、液体窒素 (-196 °C / -320 °F) に完全に浸漬される厳格な試験手順を受けています。これは、低温が必要となるため、LNG に浸漬するよりもさらに堅牢な試験となります。 ベアリングの性能トルクと寸法解析も行われ、アプリケーションに最適な性能を保証します。

カーター氏が海洋部門向けの LNG プロジェクトの大幅な拡大に関与したことで証明されているように、「より環境に優しい」エネルギー選択肢への切り替えと温室効果ガス排出削減への貢献は急速に進んでいます。 船舶用燃料としての LNG は、現在の IMO および EU の規制をすべて満たしており、LNG への切り替えは、Sox と粒子を完全に除去し、Nox 排出量を最大 85% 削減することを意味します。 その結果、CO2 排出量は少なくとも 20% 削減されます。

カーター社は高い市場シェアを誇るため、極低温ベアリングの豊富な在庫を確保しており、お客様は用途に合わせて最適な設計と材料を選択できます。 さらに、カーターの専門知識と確立された手順には以下が含まれます。 独自の熱処理、厳格な内部品質管理、厳格な試験手順により、同社が極低温ベアリングの主要サプライヤーの 1 つとみなされている理由がわかります。

詳細はこちら: https://www.carterbearings.co.uk/bearings/cryogenic-bearings