Šķidram ūdeņradim ir noteiktas priekšrocības uzglabāšanā un transportēšanā. Salīdzinot ar ūdeņradi, šķidrajam ūdeņradim (LH2) ir lielāks blīvums, un uzglabāšanai ir nepieciešams zemāks spiediens. Tomēr ūdeņradim ir jābūt -253°C, lai tas kļūtu šķidrs, kas nozīmē, ka tas ir diezgan grūti. Ārkārtīgi zemas temperatūras un uzliesmošanas risks padara šķidro ūdeņradi par bīstamu vidi. Šī iemesla dēļ stingri drošības pasākumi un augsta uzticamība ir bezkompromisa prasības, izstrādājot vārstus attiecīgajiem lietojumiem.
Autors: Fadila Khelfaoui, Frederiks Blankē
Velāna vārsts (Velan)
Šķidrā ūdeņraža (LH2) pielietojumi.
Šobrīd šķidro ūdeņradi izmanto un mēģina izmantot dažādos īpašos gadījumos. Kosmosā to var izmantot kā raķešu palaišanas degvielu, kā arī var radīt triecienviļņus transoniskajos vēja tuneļos. "Lielās zinātnes" atbalstīts, šķidrais ūdeņradis ir kļuvis par galveno materiālu supravadīšanas sistēmās, daļiņu paātrinātājos un kodolsintēzes ierīcēs. Pieaugot cilvēku vēlmei pēc ilgtspējīgas attīstības, pēdējos gados šķidro ūdeņradi kā degvielu izmanto arvien vairāk kravas automašīnu un kuģu. Iepriekš minētajos pielietojuma scenārijos vārstu nozīme ir ļoti acīmredzama. Droša un uzticama vārstu darbība ir šķidrā ūdeņraža piegādes ķēdes ekosistēmas (ražošanas, transportēšanas, uzglabāšanas un izplatīšanas) neatņemama sastāvdaļa. Darbības, kas saistītas ar šķidro ūdeņradi, ir sarežģītas. Ar vairāk nekā 30 gadu praktisko pieredzi un zināšanām augstas veiktspējas vārstu jomā līdz -272°C Velan ir bijis iesaistīts dažādos inovatīvos projektos jau ilgu laiku, un ir skaidrs, ka tas ir uzvarējis tehniskajos izaicinājumos. šķidrā ūdeņraža pakalpojums ar savu spēku.
Izaicinājumi projektēšanas fāzē
Spiediens, temperatūra un ūdeņraža koncentrācija ir visi galvenie faktori, kas tiek pārbaudīti vārsta konstrukcijas riska novērtējumā. Lai optimizētu vārsta veiktspēju, konstrukcijai un materiālu izvēlei ir izšķiroša nozīme. Vārsti, ko izmanto šķidrā ūdeņraža lietojumos, saskaras ar papildu problēmām, tostarp ūdeņraža nelabvēlīgo ietekmi uz metāliem. Ļoti zemās temperatūrās vārstu materiāliem ir ne tikai jāiztur ūdeņraža molekulu uzbrukumi (daži saistītie nolietošanās mehānismi joprojām tiek apspriesti akadēmiskajās aprindās), bet arī jāuztur normāla darbība ilgu laiku visā to dzīves ciklā. Runājot par pašreizējo tehnoloģiju attīstības līmeni, nozarei ir ierobežotas zināšanas par nemetālisku materiālu pielietojamību ūdeņraža lietojumos. Izvēloties blīvējuma materiālu, ir jāņem vērā šis faktors. Efektīva blīvēšana ir arī galvenais dizaina veiktspējas kritērijs. Temperatūras starpība starp šķidro ūdeņradi un apkārtējās vides temperatūru (istabas temperatūru) ir gandrīz 300°C, kā rezultātā rodas temperatūras gradients. Katra vārsta sastāvdaļa tiks pakļauta atšķirīgai termiskās izplešanās un kontrakcijas pakāpei. Šī neatbilstība var izraisīt bīstamu kritisko blīvējuma virsmu noplūdi. Konstrukcijas uzmanības centrā ir arī vārsta kāta blīvējums. Pāreja no auksta uz karstu rada siltuma plūsmu. Karstās dzinēja pārsega dobuma daļas var sasalt, kas var traucēt kāta blīvējuma darbību un ietekmēt vārsta darbību. Turklāt ārkārtīgi zemā temperatūra -253°C nozīmē, ka ir nepieciešama labākā izolācijas tehnoloģija, lai nodrošinātu, ka vārsts spēj uzturēt šķidro ūdeņradi šajā temperatūrā, vienlaikus samazinot vārīšanās radītos zudumus. Kamēr siltums tiek pārnests uz šķidro ūdeņradi, tas iztvaiko un iztecēs. Ne tikai tas, ka izolācijas pārrāvuma punktā notiek skābekļa kondensācija. Kad skābeklis nonāk saskarē ar ūdeņradi vai citām degošām vielām, palielinās ugunsgrēka risks. Tāpēc, ņemot vērā aizdegšanās risku, ar ko var saskarties vārsti, vārsti ir jāprojektē, ņemot vērā sprādziendrošus materiālus, kā arī ugunsdrošus izpildmehānismus, instrumentus un kabeļus ar visstingrākajiem sertifikātiem. Tas nodrošina vārsta pareizu darbību ugunsgrēka gadījumā. Paaugstināts spiediens ir arī potenciāls risks, kas var padarīt vārstus nederīgus. Ja šķidrais ūdeņradis ir iesprostots vārsta korpusa dobumā un vienlaikus notiek siltuma pārnese un šķidrā ūdeņraža iztvaikošana, tas izraisīs spiediena palielināšanos. Ja ir liela spiediena starpība, rodas kavitācija (kavitācija)/troksnis. Šīs parādības var izraisīt priekšlaicīgu vārsta kalpošanas laika beigas un pat ciest milzīgus zaudējumus procesa defektu dēļ. Neatkarīgi no konkrētajiem darbības apstākļiem, ja iepriekšminētos faktorus var pilnībā ņemt vērā un projektēšanas procesā var veikt atbilstošus pretpasākumus, tas var nodrošināt drošu un uzticamu vārsta darbību. Turklāt ir ar vides jautājumiem saistītas dizaina problēmas, piemēram, izplūdes noplūde. Ūdeņradis ir unikāls: mazas molekulas, bezkrāsains, bez smaržas un sprādzienbīstams. Šie raksturlielumi nosaka absolūto nulles noplūdes nepieciešamību.
Lasvegasas ziemeļu krasta ūdeņraža sašķidrināšanas stacijā,
Wieland Valve inženieri sniedz tehniskos pakalpojumus
Vārstu risinājumi
Neatkarīgi no konkrētās funkcijas un veida vārstiem visiem šķidrā ūdeņraža lietojumiem ir jāatbilst dažām kopīgām prasībām. Šīs prasības ietver: konstrukcijas daļas materiālam jānodrošina konstrukcijas integritātes saglabāšana ārkārtīgi zemā temperatūrā; Visiem materiāliem jābūt dabīgām ugunsdrošības īpašībām. Tā paša iemesla dēļ arī šķidrā ūdeņraža vārstu blīvēšanas elementiem un blīvējumam jāatbilst iepriekš minētajām pamatprasībām. Austenīta nerūsējošais tērauds ir ideāls materiāls šķidrā ūdeņraža vārstiem. Tam ir lieliska triecienizturība, minimāli siltuma zudumi un tas var izturēt lielus temperatūras gradientus. Ir arī citi materiāli, kas ir piemēroti arī šķidrā ūdeņraža apstākļiem, bet ir ierobežoti ar konkrētiem procesa apstākļiem. Papildus materiālu izvēlei nevajadzētu aizmirst arī dažas dizaina detaļas, piemēram, vārsta kāta pagarināšanu un gaisa kolonnas izmantošanu, lai aizsargātu blīvējuma iepakojumu no ļoti zemām temperatūrām. Turklāt vārsta kāta pagarinājumu var aprīkot ar izolācijas gredzenu, lai izvairītos no kondensāta. Vārstu projektēšana atbilstoši konkrētiem pielietojuma nosacījumiem palīdz sniegt saprātīgākus risinājumus dažādām tehniskām problēmām. Vellan piedāvā divu dažādu dizainu droseļvārstus: dubultu ekscentrisku un trīskāršu ekscentrisku metāla sēdekļa droseļvārstu. Abiem dizainparaugiem ir divvirzienu plūsmas iespēja. Izstrādājot diska formu un griešanās trajektoriju, var panākt ciešu blīvējumu. Vārsta korpusā nav dobuma, kurā nav atlikušās vides. Velan dubultā ekscentriskā droseļvārsta gadījumā tas izmanto diska ekscentriskās rotācijas dizainu apvienojumā ar raksturīgo VELFLEX blīvējuma sistēmu, lai panāktu izcilu vārsta blīvējuma veiktspēju. Šis patentētais dizains var izturēt pat lielas temperatūras svārstības vārstā. TORQSEAL trīskāršajam ekscentriskajam diskam ir arī īpaši izstrādāta griešanās trajektorija, kas palīdz nodrošināt, ka diska blīvējuma virsma pieskaras tikai ligzdai brīdī, kad tiek sasniegts aizvērtā vārsta stāvoklis, un nesaskrāpē. Tāpēc vārsta aizvēršanas griezes moments var virzīt disku, lai panāktu atbilstošu sēdvietu un radītu pietiekamu ķīļa efektu slēgtā vārsta stāvoklī, vienlaikus nodrošinot diska vienmērīgu saskari ar visu sēdekļa blīvējuma virsmas apkārtmēru. Vārsta ligzdas atbilstība ļauj vārsta korpusam un diskam "pašregulēties", tādējādi izvairoties no diska aizķeršanās temperatūras svārstību laikā. Pastiprinātā nerūsējošā tērauda vārsta vārpsta spēj veikt augstus darbības ciklus un darbojas vienmērīgi ļoti zemā temperatūrā. VELFLEX dubultā ekscentriskā konstrukcija ļauj ātri un vienkārši apkopt vārstu tiešsaistē. Pateicoties sānu korpusam, sēdekli un disku var pārbaudīt vai apkalpot tieši, bez nepieciešamības izjaukt izpildmehānismu vai īpašus instrumentus.
Tianjin Tanggu ūdens blīvējuma vārstu Co., Ltdatbalsta augsti progresīvu tehnoloģiju elastīgus slēgvārstus, tostarp elastīgusvafeļu tauriņš vārsts, Uzmavas droseļvārsts, Divu atloku koncentrisks droseļvārsts, Divu atloku ekscentriskais droseļvārsts,Y veida sietiņš, balansēšanas vārsts,Vafeļu divu plākšņu pretvārstsutt.
Publicēšanas laiks: 11. augusts 2023
