几十年来,许多工业应用中的发动机选择都遵循着相对熟悉的流程:确定功率需求,权衡前期成本,然后选择能够胜任工作的发动机。
这种等式正在发生越来越大的变化。
燃料成本和供应情况、工作周期、排放要求、可维护性、维护保养、本地支持以及长期运营成本都在决策中发挥着越来越重要的作用。
与此同时,发动机和燃料技术的进步扩大了可用的选择范围,使设备所有者和原始设备制造商能够更灵活地根据具体应用选择合适的动力解决方案,而不是在整个运营过程中依赖单一平台。
其结果是,发动机选择采取了一种更具战略性的方法——从应用实际需要出发,而不是预先设定发动机或燃料。
对于 IIS/Reliable Horsepower 的销售和工程副总裁 Jay Canada 来说,最明显的例子或许是该行业与柴油的关系发生了多大的变化。
Jay Canada,IIS销售与工程副总裁“多年来,只有柴油和汽油两种选择,”他说。“许多汽车制造商仍然希望在很多应用领域使用柴油发动机,但这与过去那种理所当然的情况已经大相径庭了。”
IIS/Reliable Horsepower公司发动机组件销售主管布莱克·汤普森指出,柴油和运营成本的上涨是造成这种转变的部分原因,但他表示,更大的变化在于运营商现在拥有了更广泛的选择。“过去人们只了解柴油发动机,但现在人们开始了解和比较各种发动机。我认为所有这些因素加在一起,促使人们重新考虑他们为特定应用选择的发动机。”
但这并不一定意味着要用一种发动机取代另一种。加拿大方面表示,根据具体应用或车队情况,解决方案可能涉及多种发动机平台,甚至可能涉及同一台发动机使用多种燃料的能力。
“我认为这真的取决于具体客户和具体应用。现在更关注的是影响电源解决方案在其使用寿命周期内经济效益的因素,例如封装限制、运行可靠性、本地服务支持、设备寿命和维护成本。过去人们更关注每马力的成本,而现在则更多地关注各种参数和客户的最终利润。”
关键步骤
这一发展趋势使得发动机选择成为一个更具战略性的过程。汤普森表示,运营商现在会权衡燃料供应、运营成本、交货周期以及其他一些过去较少受到关注的因素。
加拿大指出,维护和排放系统是另一个例子。“虽然目前排放标准的柴油发动机采用了更复杂的排放技术,但大多数火花点火式发动机使用三元催化器,这种催化器的维护和更换成本可能更低,”他说道。
但或许最大的变数在于应用程序本身。
例如,柴油仍然非常适合真正的移动设备,因为在这些设备上携带足够的燃料并最大限度地提高单位燃料的功率输出至关重要。加拿大补充道:“石油和天然气作业可以方便地获得天然气或管道天然气,而农业应用则可以利用多种动力和燃料选择。”
他指出,占空比进一步加剧了问题的复杂性。“随着技术的进步,人们对火花点火发动机的固有认知发生了显著变化。十年前,大多数原始设备制造商都认为丙烷和其他火花点火发动机无法胜任连续运行的应用,但事实并非如此。”
现在人们普遍认识到,丙烷发动机以及一般的火花点火发动机都完全能够胜任各种任务。这种差异在不同行业中尤为明显。石油和天然气设备可以全天候运转,计划维护几乎是其唯一的停机时间。相比之下,农业灌溉和输水设备可能仅在特定季节运行,或者每年仅运行几千小时。发电应用则有其自身的负载和输出要求。
汤普森表示,为此,“……包装要求也可能存在显著差异。一些石油和天然气应用需要将发动机冷却系统与大型压缩机撬装系统集成在一起,而农业设备可能只需要一台发动机来驱动主要应用以及辅助部件。”
此外,对汤普森而言,了解应用场景是至关重要的第一步。“在确定发动机尺寸和选型之前,合规性、可靠性、性能、支持和可维护性等因素都必须纳入考量。那种适用于所有情况的千篇一律的发动机方案的时代已经基本结束了。”
引擎之外
因此,加拿大表示,与其带着预先设定的解决方案而来,更多的原始设备制造商更愿意从他所说的“白纸一张”的方法开始。
“他们想来和我们谈谈他们的应用:‘这是我们需要的东西。这是我们最看重的。我们如何才能设计出符合这些需求的产品?’”
布莱克·汤普森,可靠马力公司发动机组件销售主管因此,各项优先事项可能大相径庭。前期成本可能驱动一项决策,而另一项应用则更注重服务支持、燃料供应、维护成本或长期运行效率。例如,发电应用可能需要额外的容量来应对启动负荷,而农业用户可能首先考虑的是诸如需要输送多少水以及输送速度等基本问题。
汤普森说:“我们正在深入研究这个应用,以充分了解什么方案最能满足需求。我们可能还没有完美的解决方案,但我们希望在提供不合适的方案之前先弄清楚这一点。”
尽管各种技术已被更广泛地接受,但一些由来已久的观念依然存在。汤普森表示,熟悉火花点火式发动机的操作人员通常了解其性能,而接触较少的操作人员可能仍然会将柴油发动机视为默认选择。
加拿大指出,人们普遍认为丙烷发动机主要用于灌溉,这又是上一代技术遗留下来的观念。他表示,如今,火花点火式发动机既可以作为独立解决方案,也可以成为更广泛的电力战略的一部分,该战略还可以整合其他燃料、技术,甚至电池储能。
他澄清说,这并不意味着柴油、丙烷和天然气在所有应用领域都是直接竞争对手。“相反,它们在不同的运行条件下各有优势。柴油仍然非常适合真正的移动应用,因为车载燃料容量和单位燃料的功率输出至关重要。火花点火式发动机在固定式和便携式应用中具有优势,而丙烷则在天然气基础设施不可用时提供了一种选择。”
而且,这一决定也越来越超越了发动机本身。“我认为,在很多情况下,发动机是否合适取决于发动机集成商能否针对特定应用场景正确设计发动机,”他补充道。
工程设计、工程设计和协作能够使发动机组件满足基础发动机本身无法满足的需求。加拿大表示,无论最终解决方案是采用柴油、丙烷、其他火花点燃式燃料,甚至是电力驱动,组件集成方面的进步都为根据具体工作需求定制设备创造了更多机会。
“与过去相比,现在有更多机会把事情做好。”
挑战既有观念
随着运营条件不断变化,保持这些选择余地可能变得越来越重要。加拿大指出,在选择发动机时,有两个因素很容易被忽视:本地售后服务支持和燃料供应。
他说:“现在不是等到引擎出现故障需要像昨天那样快速支援的时候,再去考虑这个问题。”
燃料也存在类似的风险。价格波动和潜在的供应中断使得燃料供应成为长期规划中的一个重要组成部分,这也更加凸显了在车队中考虑使用不同燃料和发动机技术而非采用单一解决方案的必要性。
加拿大预计这种转变将会持续下去。
他表示:“总的来说,成功的汽车制造商已经放弃了‘一刀切’的做法。对于每项工作或应用而言,拥有能够帮助最大限度提高运营效率的发动机供应商或合作伙伴至关重要。”
此外,发动机平台本身也在相应地不断发展。汤普森指出,更高的燃料灵活性、更完善的诊断系统、更高的效率、更便捷的维护性和更强的适应性,将继续塑造未来的动力系统。
加拿大预计火花点火式发动机平台将继续扩展其功率和千瓦输出范围,从而开拓更多应用领域,并使发动机能够针对特定燃料进行更精确的校准。在某些情况下,针对某种甲烷基燃料优化的发动机仍可兼容其他燃料,从而在当地燃料条件发生变化时为设备所有者提供更大的灵活性。
尽管各种技术都融入其中,但汤普森表示,其根本出发点仍然出奇地简单。
“我会先从应用程序入手,而不是引擎,”他说。“先看看应用程序。我们是否有多种选择,还是只有一种选择?”
目标不再是找到一种能够满足所有需求的单一平台或燃料,而是首先了解任务本身,评估所有运行需求,然后确定哪种发动机、燃料、包装和支持的组合能够长期提供最大价值。
对于加拿大而言,这意味着运营商和原始设备制造商需要挑战既有的假设,而不是让过去的做法预先决定下一个发动机决策。
“还有其他选择,”他说。“要愿意扩大搜索范围。这真的会对你的最终收益产生影响。”
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本文由 KHL 内容工作室与Reliable Horsepower的专家合作撰写。
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所有图片均由IIS 和 Reliable Horsepower提供。
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