Το υγρό υδρογόνο έχει ορισμένα πλεονεκτήματα στην αποθήκευση και τη μεταφορά. Σε σύγκριση με το υδρογόνο, το υγρό υδρογόνο (LH2) έχει υψηλότερη πυκνότητα και απαιτεί χαμηλότερη πίεση για αποθήκευση. Ωστόσο, το υδρογόνο πρέπει να είναι -253 ° C για να γίνει υγρό, πράγμα που σημαίνει ότι είναι αρκετά δύσκολο. Οι ακραίες χαμηλές θερμοκρασίες και οι κίνδυνοι ευφλεκτότητας καθιστούν το υγρό υδρογόνο ένα επικίνδυνο μέσο. Για το λόγο αυτό, τα αυστηρά μέτρα ασφαλείας και η υψηλή αξιοπιστία είναι ασυμβίβαστες απαιτήσεις κατά το σχεδιασμό βαλβίδων για τις σχετικές εφαρμογές.
Από τον Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velan Valve (Velan)
Εφαρμογές υγρού υδρογόνου (LH2).
Επί του παρόντος, χρησιμοποιείται υγρό υδρογόνο και προσπαθεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες ειδικές περιπτώσεις. Στην αεροδιαστημική, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο εκτόξευσης πυραύλων και μπορεί επίσης να δημιουργήσει κύματα σοκ σε σήραγγες του τρανσόζικου ανέμου. Υποστηριζόμενο από την "Big Science", το υγρό υδρογόνο έχει γίνει ένα βασικό υλικό σε υπεραγωγικά συστήματα, επιταχυντές σωματιδίων και συσκευές πυρηνικής σύντηξης. Καθώς η επιθυμία των ανθρώπων για βιώσιμη ανάπτυξη αυξάνεται, το υγρό υδρογόνο έχει χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο με όλο και περισσότερα φορτηγά και πλοία τα τελευταία χρόνια. Στα παραπάνω σενάρια εφαρμογής, η σημασία των βαλβίδων είναι πολύ προφανής. Η ασφαλής και αξιόπιστη λειτουργία των βαλβίδων αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του οικοσυστήματος αλυσίδας εφοδιασμού υγρού υδρογόνου (παραγωγή, μεταφορά, αποθήκευση και διανομή). Οι λειτουργίες που σχετίζονται με το υγρό υδρογόνο είναι προκλητικές. Με περισσότερα από 30 χρόνια πρακτικής εμπειρίας και εμπειρογνωμοσύνης στον τομέα των βαλβίδων υψηλής απόδοσης στους -272 ° C, η Velan έχει εμπλακεί σε διάφορα καινοτόμα έργα για μεγάλο χρονικό διάστημα και είναι σαφές ότι έχει κερδίσει τις τεχνικές προκλήσεις της υγρής υπηρεσίας υδρογόνου με τη δύναμή του.
Προκλήσεις στη φάση σχεδιασμού
Η πίεση, η θερμοκρασία και η συγκέντρωση υδρογόνου είναι όλοι σημαντικοί παράγοντες που εξετάζονται σε αξιολόγηση κινδύνου σχεδιασμού βαλβίδων. Προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η απόδοση των βαλβίδων, ο σχεδιασμός και η επιλογή υλικού παίζουν καθοριστικό ρόλο. Οι βαλβίδες που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές υγρού υδρογόνου αντιμετωπίζουν πρόσθετες προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένων των ανεπιθύμητων ενεργειών του υδρογόνου στα μέταλλα. Σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, τα υλικά των βαλβίδων δεν πρέπει μόνο να αντέχουν στην επίθεση των μορίων υδρογόνου (μερικοί από τους σχετικούς μηχανισμούς επιδείνωσης εξακολουθούν να συζητούνται στον ακαδημαϊκό χώρο), αλλά πρέπει επίσης να διατηρούν την κανονική λειτουργία για μεγάλο χρονικό διάστημα κατά τον κύκλο ζωής τους. Όσον αφορά το τρέχον επίπεδο τεχνολογικής ανάπτυξης, η βιομηχανία έχει περιορισμένη γνώση της εφαρμογής των μη μεταλλικών υλικών σε εφαρμογές υδρογόνου. Κατά την επιλογή ενός υλικού σφράγισης, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη αυτός ο παράγοντας. Η αποτελεσματική σφράγιση είναι επίσης ένα βασικό κριτήριο απόδοσης σχεδιασμού. Υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας σχεδόν 300 ° C μεταξύ υγρού υδρογόνου και θερμοκρασίας περιβάλλοντος (θερμοκρασία δωματίου), με αποτέλεσμα μια κλίση θερμοκρασίας. Κάθε συστατικό της βαλβίδας θα υποβληθεί σε διαφορετικούς βαθμούς θερμικής διαστολής και συστολής. Αυτή η ασυμφωνία μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνη διαρροή των κρίσιμων επιφανειών σφράγισης. Η στεγανότητα του στεγανοποίησης του στελέχους της βαλβίδας είναι επίσης το επίκεντρο του σχεδιασμού. Η μετάβαση από το κρύο σε ζεστό δημιουργεί ροή θερμότητας. Τα καυτά μέρη της περιοχής της κοιλότητας του καπό μπορεί να παγώσουν, τα οποία μπορούν να διαταράξουν την απόδοση στεγανοποίησης των στελεχών και να επηρεάσουν τη λειτουργία της βαλβίδας. Επιπλέον, η εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία των -253 ° C σημαίνει ότι απαιτείται η καλύτερη τεχνολογία μόνωσης για να διασφαλιστεί ότι η βαλβίδα μπορεί να διατηρήσει το υγρό υδρογόνο σε αυτή τη θερμοκρασία, ελαχιστοποιώντας τις απώλειες που προκαλούνται από βρασμό. Εφόσον μεταφέρεται θερμότητα σε υγρό υδρογόνο, θα εξατμιστεί και θα διαρρεύσει. Όχι μόνο αυτό, η συμπύκνωση οξυγόνου συμβαίνει στο σημείο θραύσης της μόνωσης. Μόλις έρθει σε επαφή με οξυγόνο με υδρογόνο ή άλλα καυσαετά, ο κίνδυνος αυξάνεται η πυρκαγιά. Ως εκ τούτου, λαμβάνοντας υπόψη τον κίνδυνο πυρκαγιάς που μπορεί να αντιμετωπίσουν οι βαλβίδες, οι βαλβίδες πρέπει να σχεδιάζονται με γνώμονα τα υλικά που ανήκουν σε έκρηξη, καθώς και τους ενεργοποιητές, τα όργανα και τα καλώδια που είναι ανθεκτικοί στην πυρκαγιά, όλα με τις αυστηρότερες πιστοποιήσεις. Αυτό εξασφαλίζει ότι η βαλβίδα λειτουργεί σωστά σε περίπτωση πυρκαγιάς. Η αυξημένη πίεση είναι επίσης ένας πιθανός κίνδυνος που μπορεί να καταστήσει τις βαλβίδες που δεν λειτουργούν. Εάν το υγρό υδρογόνο παγιδευτεί στην κοιλότητα του σώματος της βαλβίδας και η μεταφορά θερμότητας και η εξάτμιση του υγρού υδρογόνου εμφανίζεται ταυτόχρονα, θα προκαλέσει αύξηση της πίεσης. Εάν υπάρχει μεγάλη διαφορά πίεσης, συμβαίνει σπηλαίωση (σπηλαίωση)/θόρυβος. Αυτά τα φαινόμενα μπορούν να οδηγήσουν στο πρόωρο τέλος της διάρκειας ζωής της βαλβίδας και ακόμη και να υποφέρουν από τεράστιες απώλειες λόγω ελαττωμάτων διεργασίας. Ανεξάρτητα από τις συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας, εάν οι παραπάνω παράγοντες μπορούν να εξεταστούν πλήρως και τα αντίστοιχα αντίμετρα μπορούν να ληφθούν στη διαδικασία σχεδιασμού, μπορεί να εξασφαλίσει την ασφαλή και αξιόπιστη λειτουργία της βαλβίδας. Επιπλέον, υπάρχουν σχεδιαστικές προκλήσεις που σχετίζονται με περιβαλλοντικά ζητήματα, όπως η διαρροή φυγόδικων. Το υδρογόνο είναι μοναδικό: μικρά μόρια, άχρωμο, άοσμο και εκρηκτικό. Αυτά τα χαρακτηριστικά καθορίζουν την απόλυτη αναγκαιότητα μηδενικής διαρροής.
Στο Βόρειο Λας Βέγκας West Coast υγροποίηση υγροποίησης υδρογόνου,
Οι μηχανικοί βαλβίδων Wieland παρέχουν τεχνικές υπηρεσίες
Διαλύματα βαλβίδων
Ανεξάρτητα από τη συγκεκριμένη λειτουργία και τον τύπο, οι βαλβίδες για όλες τις εφαρμογές υγρού υδρογόνου πρέπει να πληρούν ορισμένες κοινές απαιτήσεις. Αυτές οι απαιτήσεις περιλαμβάνουν: το υλικό του δομικού τμήματος πρέπει να διασφαλίζει ότι η δομική ακεραιότητα διατηρείται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Όλα τα υλικά πρέπει να έχουν φυσικές ιδιότητες πυρασφάλειας. Για τον ίδιο λόγο, τα στοιχεία σφράγισης και η συσκευασία των βαλβίδων υγρού υδρογόνου πρέπει επίσης να πληρούν τις βασικές απαιτήσεις που αναφέρονται παραπάνω. Ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβα είναι ένα ιδανικό υλικό για τις βαλβίδες υγρού υδρογόνου. Έχει εξαιρετική αντοχή στην κρούση, ελάχιστη απώλεια θερμότητας και μπορεί να αντέξει σε μεγάλες κλίσεις θερμοκρασίας. Υπάρχουν άλλα υλικά που είναι επίσης κατάλληλα για υγρές συνθήκες υδρογόνου, αλλά περιορίζονται σε συγκεκριμένες συνθήκες διεργασίας. Εκτός από την επιλογή των υλικών, δεν πρέπει να παραβλεφθούν ορισμένες λεπτομέρειες σχεδιασμού, όπως η επέκταση του στελέχους της βαλβίδας και η χρήση μιας στήλης αέρα για την προστασία της συσκευασίας σφράγισης από ακραίες χαμηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, η επέκταση του στελέχους της βαλβίδας μπορεί να εξοπλιστεί με δακτύλιο μόνωσης για να αποφευχθεί η συμπύκνωση. Ο σχεδιασμός βαλβίδων σύμφωνα με συγκεκριμένες συνθήκες εφαρμογής βοηθά να δοθεί πιο λογικές λύσεις σε διαφορετικές τεχνικές προκλήσεις. Το Vellan προσφέρει βαλβίδες πεταλούδας σε δύο διαφορετικά σχέδια: διπλές εκκεντρικές και τριπλές εκκεντρικές βαλβίδες πεταλούδων καθισμάτων. Και τα δύο σχέδια έχουν αμφίδρομη ικανότητα ροής. Σχεδιάζοντας το σχήμα του δίσκου και την τροχιά περιστροφής, μπορεί να επιτευχθεί σφιχτή σφράγιση. Δεν υπάρχει κοιλότητα στο σώμα της βαλβίδας όπου δεν υπάρχει υπολειμματικό μέσο. Στην περίπτωση της βαλβίδας διπλής εκκεντρικής πεταλούδας Velan, υιοθετεί το σχεδιασμό εκκεντρικής περιστροφής δίσκου, σε συνδυασμό με το διακριτικό σύστημα σφράγισης με βέλτισμα, για να επιτευχθεί εξαιρετική απόδοση σφράγισης βαλβίδων. Αυτός ο κατοχυρωμένος με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σχεδιασμός μπορεί να αντέξει ακόμη και μεγάλες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στη βαλβίδα. Ο τριπλός εκκεντρικός δίσκος TorqSeal έχει επίσης μια ειδικά σχεδιασμένη τροχιά περιστροφής που βοηθά στην εξασφάλιση ότι η επιφάνεια στεγανοποίησης του δίσκου αγγίζει μόνο το κάθισμα τη στιγμή που φτάνει στη θέση της κλειστής βαλβίδας και δεν γρατσουνίζει. Ως εκ τούτου, η ροπή κλεισίματος της βαλβίδας μπορεί να οδηγήσει το δίσκο για να επιτύχει συμμορφούμενα καθίσματα και να παράγει επαρκή επίδραση σφήνας στη θέση της κλειστής βαλβίδας, ενώ παράλληλα κάνει τον δίσκο ομοιόμορφα επαφή με ολόκληρη την περιφέρεια της επιφάνειας στεγανοποίησης του καθίσματος. Η συμμόρφωση του καθίσματος της βαλβίδας επιτρέπει στο σώμα της βαλβίδας και στο δίσκο να έχει μια λειτουργία "αυτο-προσαρμοσμένης", αποφεύγοντας έτσι την κατάσχεση του δίσκου κατά τη διάρκεια των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας. Ο άξονας βαλβίδας ενισχυμένου ανοξείδωτου χάλυβα είναι ικανός για υψηλούς κύκλους λειτουργίας και λειτουργεί ομαλά σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Ο διπλός εκκεντρικός σχεδιασμός του Velflex επιτρέπει στην εξυπηρέτηση της βαλβίδας γρήγορα και εύκολα. Χάρη στο περίβλημα, το κάθισμα και ο δίσκος μπορούν να επιθεωρηθούν ή να εξυπηρετηθούν απευθείας, χωρίς να χρειάζεται να αποσυναρμολογήσετε τον ενεργοποιητή ή τα ειδικά εργαλεία.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., LtdΥποστηρίζουν βαλβίδες ανθεκτικών σε ανθεκτικές τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων των ανθεκτικών καθισμάτωνβαλβίδα πεταλούδας, Βαλβίδα πεταλούδας, Διπλή φλάντζα ομόκεντρη βαλβίδα πεταλούδας, Διπλή φλάντζα εκκεντρική βαλβίδα πεταλούδας,Υδατοστεγή, Βαλβίδα εξισορρόπησης,Βαλβίδα ελέγχου διπλής πλάκας πλακιδίων, κ.λπ.
Χρόνος δημοσίευσης: Αυγ-11-2023
