دریچه های هیدروژن مایع از منظر صنعت

هیدروژن مایع مزایای خاصی در ذخیره و حمل و نقل دارد. در مقایسه با هیدروژن ، هیدروژن مایع (LH2) چگالی بالاتری دارد و برای ذخیره سازی نیاز به فشار کمتری دارد. با این حال ، هیدروژن برای مایع شدن باید -253 درجه سانتیگراد باشد ، به این معنی که بسیار دشوار است. درجه حرارت پایین و خطرات قابل اشتعال ، هیدروژن مایع را به یک محیط خطرناک تبدیل می کند. به همین دلیل ، اقدامات دقیق ایمنی و قابلیت اطمینان بالا در هنگام طراحی دریچه ها برای برنامه های مربوطه ، الزامات سازش ناپذیر است.

توسط Fadila Khelfaoui ، Frédéric Blanquet

شیر وین (ولان)

کاربردهای هیدروژن مایع (LH2).

در حال حاضر از هیدروژن مایع استفاده می شود و سعی می شود در مناسبت های خاص مختلف مورد استفاده قرار گیرد. در هوافضا می توان از آن به عنوان یک سوخت پرتاب موشک استفاده کرد و همچنین می تواند امواج شوک را در تونل های بادی ترانسونی ایجاد کند. با حمایت "علوم بزرگ" ، هیدروژن مایع به یک ماده اصلی در سیستم های ابررسانا ، شتاب دهنده های ذرات و دستگاه های فیوژن هسته ای تبدیل شده است. با افزایش تمایل مردم به توسعه پایدار ، هیدروژن مایع در سالهای اخیر توسط بیشتر و بیشتر کامیون ها و کشتی ها به عنوان سوخت استفاده می شود. در سناریوهای برنامه فوق ، اهمیت دریچه ها بسیار آشکار است. عملکرد ایمن و قابل اعتماد دریچه ها بخشی جدایی ناپذیر از اکوسیستم زنجیره تأمین هیدروژن مایع (تولید ، حمل و نقل ، ذخیره و توزیع) است. عملیات مربوط به هیدروژن مایع چالش برانگیز است. وین با بیش از 30 سال تجربه و تخصص عملی در زمینه دریچه های با کارایی بالا تا -272 درجه سانتیگراد ، مدت طولانی در پروژه های مختلف نوآورانه شرکت کرده است و مشخص است که با قدرت خود ، چالش های فنی خدمات هیدروژن مایع را به دست آورده است.

چالش های موجود در مرحله طراحی

فشار ، دما و غلظت هیدروژن همه عوامل اصلی مورد بررسی در ارزیابی ریسک طراحی دریچه هستند. به منظور بهینه سازی عملکرد دریچه ، طراحی و انتخاب مواد نقش تعیین کننده ای ایفا می کند. دریچه های مورد استفاده در کاربردهای هیدروژن مایع با چالش های دیگری روبرو هستند ، از جمله عوارض جانبی هیدروژن بر روی فلزات. در دماهای بسیار پایین ، مواد دریچه نه تنها باید در برابر حمله مولکول های هیدروژن مقاومت کنند (برخی از مکانیسم های وخامت مرتبط با آن هنوز در دانشگاه مورد بحث قرار می گیرند) بلکه باید برای مدت طولانی در طول چرخه زندگی خود عملکرد طبیعی را نیز حفظ کنند. از نظر سطح فعلی توسعه تکنولوژیکی ، این صنعت دانش محدودی در مورد کاربرد مواد غیر فلزی در کاربردهای هیدروژن دارد. هنگام انتخاب ماده آب بندی ، لازم است این عامل را در نظر بگیرید. آب بندی مؤثر همچنین یک معیار کلیدی عملکرد طراحی است. اختلاف دما تقریباً 300 درجه سانتیگراد بین هیدروژن مایع و دمای محیط (دمای اتاق) وجود دارد که منجر به گرادیان دما می شود. هر مؤلفه شیر درجات مختلفی از انبساط حرارتی و انقباض را پشت سر می گذارد. این اختلاف می تواند منجر به نشت خطرناک سطوح آب بندی بحرانی شود. سفتی مهر و موم ساقه دریچه نیز تمرکز طراحی است. انتقال از سرما به گرم باعث ایجاد گرما می شود. قسمت های داغ ناحیه حفره درپوش ممکن است یخ زده شود ، که می تواند عملکرد آب بندی ساقه را مختل کرده و بر عملکرد دریچه تأثیر بگذارد. علاوه بر این ، دمای بسیار پایین -253 درجه سانتیگراد به این معنی است که بهترین فناوری عایق مورد نیاز است تا اطمینان حاصل شود که شیر می تواند هیدروژن مایع را در این دما حفظ کند در حالی که به حداقل می رسد تلفات ناشی از جوش را به حداقل می رساند. تا زمانی که حرارتی به هیدروژن مایع منتقل شود ، تبخیر و نشت می شود. نه تنها این ، تراکم اکسیژن در نقطه شکستن عایق اتفاق می افتد. پس از تماس با اکسیژن با هیدروژن یا سایر احتراق ، خطر آتش سوزی افزایش می یابد. بنابراین ، با توجه به خطر آتش سوزی که ممکن است دریچه ها با آن روبرو شوند ، دریچه ها باید با مواد ضد انفجار در ذهن و همچنین محرک های مقاوم در برابر آتش ، ابزار دقیق و کابل ها ، همه با سخت ترین گواهینامه ها طراحی شوند. این تضمین می کند که شیر در صورت آتش سوزی به درستی کار می کند. افزایش فشار همچنین یک خطر بالقوه است که می تواند دریچه ها را غیرقابل اجرا کند. اگر هیدروژن مایع در حفره بدنه دریچه به دام بیفتد و انتقال حرارت و تبخیر هیدروژن مایع در همان زمان اتفاق می افتد ، باعث افزایش فشار می شود. اگر اختلاف فشار زیادی وجود داشته باشد ، کاویتاسیون (کاویتاسیون)/سر و صدا رخ می دهد. این پدیده ها می توانند منجر به پایان زودرس عمر سرویس دریچه شوند و حتی به دلیل نقص فرآیند متحمل ضررهای زیادی شوند. صرف نظر از شرایط عملیاتی خاص ، اگر عوامل فوق به طور کامل در نظر گرفته شود و اقدامات متقابل مربوطه در فرآیند طراحی انجام شود ، می تواند عملکرد ایمن و قابل اعتماد شیر را تضمین کند. علاوه بر این ، چالش های طراحی مربوط به مسائل زیست محیطی مانند نشت فراری وجود دارد. هیدروژن منحصر به فرد است: مولکول های کوچک ، بی رنگ ، بی بو و انفجاری. این خصوصیات ضرورت مطلق نشت صفر را تعیین می کند.

در ایستگاه مایع هیدروژن هیدروژن ساحل غربی وگاس شمالی ،

مهندسان دریچه ویلاند خدمات فنی ارائه می دهند

راه حل

صرف نظر از عملکرد و نوع خاص ، دریچه های مربوط به کلیه برنامه های هیدروژن مایع باید برخی از نیازهای مشترک را برآورده کنند. این الزامات عبارتند از: مواد بخش ساختاری باید اطمینان حاصل شود که یکپارچگی ساختاری در دماهای بسیار پایین حفظ می شود. کلیه مواد باید دارای خاصیت ایمنی در برابر آتش سوزی طبیعی باشند. به همین دلیل ، عناصر آب بندی و بسته بندی دریچه های هیدروژن مایع نیز باید الزامات اساسی ذکر شده در بالا را برآورده کنند. فولاد ضد زنگ آستنیتی یک ماده ایده آل برای دریچه های هیدروژن مایع است. این مقاومت در برابر ضربه عالی ، حداقل از دست دادن گرما دارد و می تواند در برابر شیب های بزرگ درجه حرارت مقاومت کند. مواد دیگری نیز وجود دارند که برای شرایط هیدروژن مایع نیز مناسب هستند ، اما به شرایط خاص فرآیند محدود می شوند. علاوه بر انتخاب مواد ، برخی از جزئیات طراحی را نباید نادیده گرفت ، مانند گسترش ساقه دریچه و استفاده از ستون هوا برای محافظت از بسته بندی آب بندی از دمای پایین شدید. علاوه بر این ، گسترش ساقه دریچه می تواند به یک حلقه عایق مجهز شود تا از تراکم جلوگیری شود. طراحی دریچه ها با توجه به شرایط خاص کاربردی به ارائه راه حل های معقول تر برای چالش های فنی مختلف کمک می کند. Vellan دریچه های پروانه ای را در دو طرح مختلف ارائه می دهد: دریچه های پروانه ای فلزی دوتایی و سه گانه خارج از مرکز. هر دو طرح دارای قابلیت جریان دو طرفه هستند. با طراحی شکل دیسک و مسیر چرخش ، یک مهر و موم محکم حاصل می شود. در بدنه دریچه هیچ حفره ای وجود ندارد که هیچ رسانه باقیمانده ای وجود ندارد. در مورد دریچه پروانه دوتایی Velan ، طراحی چرخش دیسک خارج از مرکز ، همراه با سیستم آب بندی Velflex متمایز ، برای دستیابی به عملکرد عالی آب بندی دریچه را اتخاذ می کند. این طرح ثبت شده می تواند در برابر نوسانات درجه حرارت زیادی در شیر مقاومت کند. دیسک سه گانه Torqseal همچنین دارای یک مسیر چرخش ویژه طراحی شده است که به اطمینان حاصل می کند که سطح آب بندی دیسک فقط در لحظه رسیدن به موقعیت دریچه بسته ، صندلی را لمس می کند و خراشیده نمی شود. بنابراین ، گشتاور پایانی دریچه می تواند دیسک را برای دستیابی به صندلی های سازگار سوق دهد و یک اثر گوه کافی را در موقعیت دریچه بسته ایجاد کند ، در حالی که باعث می شود دیسک به طور مساوی با کل محیط سطح آب بندی صندلی تماس بگیرد. انطباق صندلی دریچه به بدن و دیسک دریچه اجازه می دهد تا عملکرد "خود تنظیم" داشته باشد ، بنابراین از تشنج دیسک در طی نوسانات دما جلوگیری می کند. شافت شیر ​​استیل تقویت شده قادر به چرخه کار بالایی است و در دماهای بسیار کم هموار عمل می کند. طراحی دوتایی Velflex اجازه می دهد تا شیر به سرعت و به راحتی به صورت آنلاین سرویس شود. به لطف مسکن جانبی ، بدون نیاز به جداسازی محرک یا ابزارهای خاص ، می توان صندلی و دیسک را مستقیماً مورد بازرسی یا سرویس قرار گرفت.

شرکت Tianjin Tanggu Water-Seal Valve ، Ltdاز دریچه های دارای نشسته با انعطاف پذیر فن آوری بسیار پیشرفته ، از جمله نشستن انعطاف پذیر پشتیبانی می کنندشیر پروانه ویفر, شیر پروانه, شیر پروانه متمرکز دو فلنج، دریچه پروانه خارج از مرکز فلنج ،یار، دریچه متعادل ،شیر چک صفحه دوگانه ویفر، و غیره