#imo2020

  Technical paper by Josip Coric When the International Maritime Organization’s (IMO) new regulations for sulfur content of marine fuels will come into effect on 1 January 2020 (also known as IMO 2020), industry experts see a significant change for the shipping industry. The entire marine fuel supply chain, from refining, through distribution, bunkering, handling and storage on board the ship, through to final use in marine diesel engines or in boilers for propulsion, will be affected.

From January 2020 on, such images have been a thing of the past. The new regulations stipulate that only marine fuels with a sulfur content of less than 0.5 percent may be used on ships worldwide - even on the high seas outside of environmental protection zones near the coast. An exception is made only for ships equipped with an Exhaust Gas Cleaning System (EGCS) also known as scrubber. However, it is likely that in many ports of the world fuels with higher sulfur content will not be available any more in the future. Important Investment Decisions Due to this development, ship owners and ship operators will have to make important investment decisions for their ships already in operation. While in new vessels the operation with low sulfur fuels is already considered in the selection of components such as fuel pumps, many decision makers are still cautious when it comes to retrofit existing ships. What risks exist here and which solutions are available to minimize the risk when using existing fuel pumps. The main technical challenge is the fact that low sulfur fuels have a low viscosity and have reduced lubricating properties due to desulfurization. However, the screw pumps which are important for conveying fuel in the ship need some lubricity of the pumped medium to reduce friction, especially at high pressures. Too low lubrication threatens a failure of the fuel pump and thus repair costs and downtime. The most important and most critical application are the pumps in the booster module, i.e. the feeder pumps and circulation pumps. Particularly high pressures must be generated by the feeder pumps. From about 8 bar, it becomes critical for conventional screw pumps when they need to convey low sulfur fuels. Special strains occur when the pump is started or operated at high temperatures. Technically, situations might occur in which it comes to solid friction (friction of metal against metal) instead of liquid friction (friction of metal against the liquid). Usually this transition proceeds smoothly and an intermediate state is established. Technically spoken: It comes to mixed friction. The mixed friction conditions within the system between screw and pumped liquid as well as enclosing pump housing lead after a short period of time to predominantly abrasive and in the worst case to adhesive wear. This manifests itself mainly in the wear forms scratches, grooves and scoring and in the formation of crests up to material transfer. When the adhesive wear has reached a certain extent, the pump drive can no longer move the screw against the surface of the pump housing. The pump is blocking. Abrasive wear, however, leads to material removal mainly in the screw bores. This increases the internal backflow and the pump can no longer maintain the required system pressure. The pump is running, but flow rate significantly decreases. Sufficient Experience Kral GmbH, Lustenau (Austria), is one of the world's leading manufacturers of screw pumps and flowmeters for many applications, including marine engineering and oil & gas. In applications such as power plant technology, the company has many years of experience in conveying low-viscosity fuels.

Kral screw pumps – versatile use in the marine. The experience of Kral is based on successfully used products for the conveying of desulfurized fuels and fuel oils such as extra light fuel oil (HEL), diesel fuels (EN 590) and marine fuels according to ISO 8217, even at temperatures above 40 degrees Celsius. Based on the experience gained from these international projects, the company also assures users in the shipping industry a reliable operation in the pumping of low sulfur fuels. This innovation advantage is based on comprehensive technical tests. The aim was to increase the surface hardness of the pump components. During the tests, it had to be ensured that the selected process could be used in the series production of pump components. Due to the high process temperatures, certain hardening processes can lead to distortion on the components, which is impossible to correct and render the components unusable. The selected process had to support the precise production process at Kral with very tight manufacturing tolerances for screw pump components, so that these pumps also achieved the usual optimum efficiency. Advantage by Coating

  Fachbeitrag von Josip Coric Mit Inkrafttreten der neuen Regularien für den Schwefelgehalt von Schiffskraftstoffen der International Maritime Organization (IMO) am 1. Januar 2020 (auch IMO 2020 genannt), sehen Branchenexperten eine einschneidende Situation für die Schifffahrtsindustrie. Die gesamte Versorgungskette für Schiffskraftstoffe von der Raffinerie über die Verteilung, die Bunkerung, den Umschlag und die Lagerung an Bord bis zum Einsatz in Kesseln und Schiffsmotoren wird von den Auswirkungen betroffen sein.

Ab Januar 2020 sollen solche Bilder der Vergangenheit angehören Die neuen Regelungen limitieren den Schwefelgehalt von Schiffskraftstoffen auf 0,5 %. Das gilt für Schiffe weltweit, also auch auf hoher See außerhalb von küstennahen Umweltschutzzonen. Eine Ausnahme wird nur für Schiffe gemacht, die mit einem Abgasreinigungssystem (EGCS Exhaust Gas Cleaning System) ausgestattet sind. Es ist jedoch davon auszugehen, dass in vielen Häfen der Welt in Zukunft gar keine Kraftstoffe mit höherem Schwefelgehalt mehr erhältlich sein werden. Wichtige Investitionsentscheidungen Dadurch stehen Schiffseigner und Schiffsbetreiber vor wichtigen Investitionsentscheidungen für ihre bereits im Betrieb befindlichen Schiffe. Während bei Neubauten der Betrieb mit schwefelarmen Kraftstoffen bereits bei der Auswahl der Komponenten wie Kraftstoffpumpen berücksichtigt wird, halten sich viele Entscheider noch bedeckt, wenn es darum geht, Bestandsschiffe umzurüsten. Welche Risiken bestehen hier und welche Lösungen gibt es zur Risikominimierung beim Einsatz von bestehenden Kraftstoffpumpen. Die größte technische Herausforderung besteht in der Tatsache, dass schwefelarme Kraftstoffe eine niedrige Viskosität haben, also weniger zähflüssig sind und durch die Entschwefelung reduzierte Schmiereigenschaften aufweisen. Die für die Förderung des Kraftstoffs im Schiff wichtigen Schraubenspindelpumpen benötigen jedoch eine gewisse Schmierfähigkeit des geförderten Mediums zur Reduzierung von Reibung, besonders bei hohen Drücken. Bei zu geringer Schmierung droht ein Ausfall der Kraftstoffpumpen und es kommt zu Reparaturkosten und Ausfallzeiten. Die wichtigste und kritischste Anwendung stellen die Pumpen im Boostermodul dar, also die Feederpumpen und Zirkulationspumpen. Gerade Feederpumpen müssen besonders hohe Drücke erzeugen. Ab etwa 8 bar wird es für herkömmliche Schraubenspindelpumpen kritisch, wenn sie schwefelarme Kraftstoffe fördern müssen. Besondere Belastungen treten beim Hochfahren der Pumpe oder bei hohen Temperaturen auf. Technisch gesehen können Situationen auftreten, in denen es statt Flüssigkeitsreibung (Metall reibt gegen Flüssigkeit) zur Festkörperreibung kommt (Metall reibt an Metall). Üblicherweise verläuft dieser Übergang sanft und es stellt sich ein Zwischenzustand ein. Der Techniker spricht dann von Mischreibung. Die Mischreibungszustände innerhalb des Systems zwischen Spindel und Fördermedium sowie umschließendem Pumpengehäuse führen nach kurzer Zeit zu vorwiegend abrasivem und im schlechtesten Fall zu adhäsivem Verschleiß. Dies äußert sich vorwiegend in den Verschleißformen Kratzer, Riefen und Fressen sowie in der Ausbildung von Kuppen bis hin zum Materialübertrag. Wenn der adhäsive Verschleiß ein gewisses Ausmaß erreicht hat, kann der Pumpenantrieb die Spindel nicht mehr gegen die Laufflächen des Pumpengehäuses bewegen. Die Pumpe blockiert. Abrasiver Verschleiß hingegen führt zu Materialabtrag vorwiegend in den Spindelbohrungen. Dadurch erhöht sich die innere Rückströmung und die Pumpe kann den geforderten Systemdruck nicht mehr halten. Die Pumpe läuft, aber die Fördermenge bricht ein. Ausreichend Erfahrung Die Kral GmbH, Lustenau (Österreich), ist ein weltweit bedeutender Hersteller von Schraubenspindelpumpen und Durchflussmessgeräten für viele Anwendungen, auch in den Branchen Schifffahrtstechnik sowie Öl & Gas. Das Unternehmen hat jahrelange Erfahrung im Fördern von niederviskosen Brennstoffen, zum Beispiel in der Kraftwerkstechnik.

Schraubenspindelpumpen von Kral in vielfältigen Einätzen in der Marine. Diese Erfahrungen basieren auf erfolgreich eingesetzten Produkten zur Förderung von entschwefelten Kraftstoffen und Heizölen wie beispielsweise Heizöl extraleicht (HEL), Dieselkraftstoffen (EN 590) und Marinekraftstoffen nach ISO 8217, auch bei Temperaturen von über 40 °C. Aufgrund der Erfahrung aus diesen internationalen Projekten sichert das Unternehmen auch den Anwendern in der Schifffahrt einen zuverlässigen Betrieb beim Pumpen von schwefelarmen Kraftstoffen zu. Basis dieses Innovationsvorsprungs sind umfassende technische Versuche, die von Kral durchgeführt wurden. Ziel war es, die Oberflächenhärte der Pumpenkomponenten zu erhöhen. Bei den Versuchen musste auch sichergestellt werden, dass das ausgewählte Verfahren in der Serienfertigung der Pumpenbauteile eingesetzt werden kann. Bestimmte Härteverfahren können aufgrund der hohen Prozesstemperaturen zu Verzug an den Bauteilen führen, was nicht mehr zu korrigieren ist und die Bauteile unbrauchbar macht. Das ausgewählte Verfahren musste die präzise Fertigung bei Kral mit sehr engen Fertigungstoleranzen bei Schraubenspindelpumpenkomponenten unterstützen, damit die Kral-Pumpen auch die üblichen optimalen Wirkungsgrade erzielen. Vorsprung durch Beschichtung