Hidrogen cecair mempunyai kelebihan tertentu dalam penyimpanan dan pengangkutan. Berbanding dengan hidrogen, hidrogen cecair (LH2) mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi dan memerlukan tekanan yang lebih rendah untuk penyimpanan. Walau bagaimanapun, hidrogen perlu berada pada suhu -253°C untuk menjadi cecair, yang bermaksud ia agak sukar. Suhu yang sangat rendah dan risiko mudah terbakar menjadikan hidrogen cecair sebagai medium yang berbahaya. Atas sebab ini, langkah keselamatan yang ketat dan kebolehpercayaan yang tinggi adalah keperluan yang tidak boleh dikompromikan apabila mereka bentuk injap untuk aplikasi yang berkaitan.
Oleh Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Injap Velan (Velan)
Aplikasi hidrogen cecair (LH2).
Pada masa ini, hidrogen cecair digunakan dan cuba digunakan dalam pelbagai majlis khas. Dalam aeroangkasa, ia boleh digunakan sebagai bahan api pelancaran roket dan juga boleh menghasilkan gelombang kejutan dalam terowong angin transonik. Disokong oleh "sains besar", hidrogen cecair telah menjadi bahan utama dalam sistem superkonduktor, pemecut zarah dan peranti pelakuran nuklear. Apabila keinginan orang ramai untuk pembangunan mampan semakin meningkat, hidrogen cecair telah digunakan sebagai bahan api oleh semakin banyak trak dan kapal dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Dalam senario aplikasi di atas, kepentingan injap adalah sangat jelas. Operasi injap yang selamat dan boleh dipercayai merupakan bahagian penting dalam ekosistem rantaian bekalan hidrogen cecair (pengeluaran, pengangkutan, penyimpanan dan pengedaran). Operasi yang berkaitan dengan hidrogen cecair adalah mencabar. Dengan lebih daripada 30 tahun pengalaman praktikal dan kepakaran dalam bidang injap berprestasi tinggi sehingga -272°C, Velan telah terlibat dalam pelbagai projek inovatif untuk masa yang lama, dan jelas bahawa ia telah memenangi cabaran teknikal perkhidmatan hidrogen cecair dengan kekuatannya.
Cabaran dalam fasa reka bentuk
Tekanan, suhu dan kepekatan hidrogen semuanya merupakan faktor utama yang diperiksa dalam penilaian risiko reka bentuk injap. Untuk mengoptimumkan prestasi injap, reka bentuk dan pemilihan bahan memainkan peranan penting. Injap yang digunakan dalam aplikasi hidrogen cecair menghadapi cabaran tambahan, termasuk kesan buruk hidrogen pada logam. Pada suhu yang sangat rendah, bahan injap bukan sahaja mesti menahan serangan molekul hidrogen (beberapa mekanisme kemerosotan yang berkaitan masih dibahaskan di akademik), tetapi juga mesti mengekalkan operasi normal untuk jangka masa yang lama sepanjang kitaran hayatnya. Dari segi tahap perkembangan teknologi semasa, industri ini mempunyai pengetahuan yang terhad tentang kebolehgunaan bahan bukan logam dalam aplikasi hidrogen. Apabila memilih bahan pengedap, adalah perlu untuk mengambil kira faktor ini. Pengedapan yang berkesan juga merupakan kriteria prestasi reka bentuk utama. Terdapat perbezaan suhu hampir 300°C antara hidrogen cecair dan suhu ambien (suhu bilik), mengakibatkan kecerunan suhu. Setiap komponen injap akan mengalami tahap pengembangan dan pengecutan haba yang berbeza. Percanggahan ini boleh menyebabkan kebocoran berbahaya pada permukaan pengedap kritikal. Ketegangan pengedap batang injap juga merupakan tumpuan reka bentuk. Peralihan dari sejuk ke panas menghasilkan aliran haba. Bahagian panas pada kawasan rongga bonet mungkin membeku, yang boleh mengganggu prestasi pengedap batang dan menjejaskan kebolehoperasian injap. Di samping itu, suhu yang sangat rendah iaitu -253°C bermakna teknologi penebat terbaik diperlukan untuk memastikan injap dapat mengekalkan hidrogen cecair pada suhu ini sambil meminimumkan kehilangan yang disebabkan oleh pendidihan. Selagi terdapat haba yang dipindahkan kepada hidrogen cecair, ia akan tersejat dan bocor. Bukan itu sahaja, pemeluwapan oksigen berlaku pada titik pecah penebat. Sebaik sahaja oksigen bersentuhan dengan hidrogen atau bahan mudah terbakar lain, risiko kebakaran meningkat. Oleh itu, memandangkan risiko kebakaran yang mungkin dihadapi oleh injap, injap mesti direka bentuk dengan mengambil kira bahan kalis letupan, serta penggerak, instrumentasi dan kabel tahan api, semuanya dengan pensijilan yang paling ketat. Ini memastikan injap beroperasi dengan betul sekiranya berlaku kebakaran. Peningkatan tekanan juga merupakan potensi risiko yang boleh menyebabkan injap tidak boleh beroperasi. Jika hidrogen cecair terperangkap dalam rongga badan injap dan pemindahan haba serta penyejatan hidrogen cecair berlaku pada masa yang sama, ia akan menyebabkan peningkatan tekanan. Jika terdapat perbezaan tekanan yang besar, peronggaan (peronggaan)/bunyi berlaku. Fenomena ini boleh menyebabkan jangka hayat injap tamat terlalu awal, malah mengalami kerugian besar akibat kecacatan proses. Terlepas dari keadaan operasi tertentu, jika faktor-faktor di atas dapat dipertimbangkan sepenuhnya dan langkah-langkah pencegahan yang sepadan dapat diambil dalam proses reka bentuk, ia dapat memastikan operasi injap yang selamat dan andal. Di samping itu, terdapat cabaran reka bentuk yang berkaitan dengan isu alam sekitar, seperti kebocoran yang tidak terkawal. Hidrogen adalah unik: molekul kecil, tidak berwarna, tidak berbau, dan mudah meletup. Ciri-ciri ini menentukan keperluan mutlak kebocoran sifar.
Di stesen Pencairan Hidrogen Pantai Barat Las Vegas Utara,
Jurutera Wieland Valve menyediakan perkhidmatan teknikal
Penyelesaian injap
Terlepas dari fungsi dan jenis khusus, injap untuk semua aplikasi hidrogen cecair mesti memenuhi beberapa keperluan umum. Keperluan ini termasuk: bahan bahagian struktur mesti memastikan integriti struktur dikekalkan pada suhu yang sangat rendah; Semua bahan mesti mempunyai sifat keselamatan kebakaran semula jadi. Atas sebab yang sama, elemen pengedap dan pembungkusan injap hidrogen cecair juga mesti memenuhi keperluan asas yang dinyatakan di atas. Keluli tahan karat austenit adalah bahan yang ideal untuk injap hidrogen cecair. Ia mempunyai kekuatan hentaman yang sangat baik, kehilangan haba yang minimum, dan boleh menahan kecerunan suhu yang besar. Terdapat bahan lain yang juga sesuai untuk keadaan hidrogen cecair, tetapi terhad kepada keadaan proses tertentu. Selain pilihan bahan, beberapa butiran reka bentuk tidak boleh diabaikan, seperti memanjangkan batang injap dan menggunakan lajur udara untuk melindungi pembungkusan pengedap daripada suhu rendah yang melampau. Di samping itu, pemanjangan batang injap boleh dilengkapi dengan cincin penebat untuk mengelakkan pemeluwapan. Mereka bentuk injap mengikut keadaan aplikasi tertentu membantu memberikan penyelesaian yang lebih munasabah untuk cabaran teknikal yang berbeza. Vellan menawarkan injap rama-rama dalam dua reka bentuk yang berbeza: injap rama-rama tempat duduk logam eksentrik berganda dan eksentrik bertiga. Kedua-dua reka bentuk mempunyai keupayaan aliran dwiarah. Dengan mereka bentuk bentuk cakera dan trajektori putaran, pengedap yang ketat dapat dicapai. Tiada rongga dalam badan injap di mana tiada medium sisa. Dalam kes injap rama-rama eksentrik berganda Velan, ia menggunakan reka bentuk putaran eksentrik cakera, digabungkan dengan sistem pengedap VELFLEX yang tersendiri, untuk mencapai prestasi pengedap injap yang sangat baik. Reka bentuk yang dipatenkan ini boleh menahan turun naik suhu yang besar dalam injap. Cakera eksentrik tiga TORQSEAL juga mempunyai trajektori putaran yang direka khas yang membantu memastikan permukaan pengedap cakera hanya menyentuh tempat duduk pada saat mencapai kedudukan injap tertutup dan tidak tercalar. Oleh itu, tork penutupan injap boleh memacu cakera untuk mencapai tempat duduk yang patuh, dan menghasilkan kesan baji yang mencukupi dalam kedudukan injap tertutup, sambil menjadikan cakera bersentuhan sekata dengan seluruh lilitan permukaan pengedap tempat duduk. Pematuhan tempat duduk injap membolehkan badan injap dan cakera mempunyai fungsi "pelarasan kendiri", sekali gus mengelakkan cakera tersekat semasa turun naik suhu. Aci injap keluli tahan karat yang diperkukuh mampu melakukan kitaran operasi yang tinggi dan beroperasi dengan lancar pada suhu yang sangat rendah. Reka bentuk eksentrik berganda VELFLEX membolehkan injap diservis dalam talian dengan cepat dan mudah. Disebabkan oleh perumah sisi, tempat duduk dan cakera boleh diperiksa atau diservis secara langsung, tanpa perlu membuka penggerak atau alat khas.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co.,ltdmenyokong injap duduk berdaya tahan berteknologi tinggi yang sangat canggih, termasuk injap duduk berdaya tahaninjap rama-rama wafer, Injap rama-rama lug, Injap rama-rama sepusat bebibir berganda, Injap rama-rama eksentrik bebibir berganda,Penapis-Y, injap pengimbang,Injap sehala plat dwi wafer, dsb.
Masa siaran: 11 Ogos 2023
