Вадкі вадарод мае пэўныя перавагі пры захоўванні і транспарціроўцы. У параўнанні з вадародам, вадкі вадарод (LH2) мае большую шчыльнасць і патрабуе ніжэйшага ціску для захоўвання. Аднак, каб вадарод стаў вадкім, ён павінен мець тэмпературу -253°C, што азначае, што гэта даволі складана. Экстрэмальна нізкія тэмпературы і рызыка ўзгарання робяць вадкі вадарод небяспечным асяроддзем. Па гэтай прычыне строгія меры бяспекі і высокая надзейнасць з'яўляюцца бескампраміснымі патрабаваннямі пры праектаванні клапанаў для адпаведных ужыванняў.
Аўтары: Фадзіла Хелфауі, Фрэдэрык Бланке
Клапан Велана (Велан)
Прымяненне вадкага вадароду (LH2).
У цяперашні час вадкі вадарод выкарыстоўваецца і спрабуюць выкарыстоўваць у розных асаблівых выпадках. У аэракасмічнай прамысловасці яго можна выкарыстоўваць у якасці паліва для запуску ракет, а таксама ён можа генераваць ударныя хвалі ў трансгукавых аэрадынамічных трубах. Абапіраючыся на «вялікую навуку», вадкі вадарод стаў ключавым матэрыялам у звышправодных сістэмах, паскаральніках часціц і прыладах ядзернага сінтэзу. Па меры росту імкнення людзей да ўстойлівага развіцця, вадкі вадарод у апошнія гады выкарыстоўваецца ў якасці паліва ўсё большай колькасцю грузавікоў і суднаў. У вышэйзгаданых сцэнарыях прымянення важнасць клапанаў вельмі відавочная. Бяспечная і надзейная эксплуатацыя клапанаў з'яўляецца неад'емнай часткай экасістэмы ланцужка паставак вадкага вадароду (вытворчасць, транспарціроўка, захоўванне і размеркаванне). Аперацыі, звязаныя з вадкім вадародам, з'яўляюцца складанымі. Маючы больш чым 30-гадовы практычны вопыт і веды ў галіне высокапрадукцыйных клапанаў да -272°C, Velan доўгі час удзельнічала ў розных інавацыйных праектах, і відавочна, што яна перамагла тэхнічныя выклікі абслугоўвання вадкага вадароду дзякуючы сваёй моцнай сіле.
Праблемы на этапе праектавання
Ціск, тэмпература і канцэнтрацыя вадароду — усе гэтыя фактары разглядаюцца пры ацэнцы рызыкі канструкцыі клапана. Для аптымізацыі прадукцыйнасці клапана вырашальную ролю адыгрываюць канструкцыя і выбар матэрыялу. Клапаны, якія выкарыстоўваюцца ў вадкім вадародзе, сутыкаюцца з дадатковымі праблемамі, у тым ліку з неспрыяльным уздзеяннем вадароду на металы. Пры вельмі нізкіх тэмпературах матэрыялы клапанаў павінны не толькі супрацьстаяць уздзеянню малекул вадароду (некаторыя з звязаных з гэтым механізмаў пагаршэння да гэтага часу абмяркоўваюцца ў навуковых колах), але і падтрымліваць нармальную працу на працягу доўгага часу на працягу свайго жыццёвага цыклу. З улікам сучаснага ўзроўню тэхналагічнага развіцця, галіна мае абмежаваныя веды аб прымяненні неметалічных матэрыялаў у вадародных прымяненнях. Пры выбары ўшчыльняльнага матэрыялу неабходна ўлічваць гэты фактар. Эфектыўнае ўшчыльненне таксама з'яўляецца ключавым крытэрыем эфектыўнасці канструкцыі. Існуе розніца тэмператур паміж вадкім вадародам і тэмпературай навакольнага асяроддзя (пакаёвай тэмпературай) амаль 300°C, што прыводзіць да градыенту тэмператур. Кожны кампанент клапана будзе падвяргацца рознай ступені цеплавога пашырэння і сціскання. Гэта разыходжанне можа прывесці да небяспечнай уцечкі крытычных ушчыльняльных паверхняў. Герметычнасць штока клапана таксама з'яўляецца ў цэнтры ўвагі канструкцыі. Пераход ад холаду да гарачага стварае цеплавы паток. Гарачыя часткі паражніны вечка могуць замярзаць, што можа парушыць герметычнасць штока і паўплываць на працаздольнасць клапана. Акрамя таго, надзвычай нізкая тэмпература -253°C азначае, што патрабуецца найлепшая тэхналогія ізаляцыі, каб клапан мог падтрымліваць вадкі вадарод пры гэтай тэмпературы, мінімізуючы страты, выкліканыя кіпенем. Пакуль вадкаму вадароду перадаецца цяпло, ён будзе выпарацца і ўцякаць. Больш за тое, у месцы разрыву ізаляцыі адбываецца кандэнсацыя кіслароду. Пасля кантакту кіслароду з вадародам або іншымі гаручымі рэчывамі павялічваецца рызыка ўзнікнення пажару. Такім чынам, улічваючы рызыку ўзнікнення пажару, з якой могуць сутыкнуцца клапаны, клапаны павінны быць распрацаваны з улікам выбухаабароненых матэрыялаў, а таксама вогнеўстойлівыя прывады, прыборы і кабелі, якія маюць самыя строгія сертыфікаты. Гэта гарантуе правільную працу клапана ў выпадку пажару. Павышаны ціск таксама з'яўляецца патэнцыйнай рызыкай, якая можа зрабіць клапаны непрацаздольнымі. Калі вадкі вадарод затрымаўся ў паражніне корпуса клапана і адначасова адбываюцца перадача цяпла і выпарэнне вадкага вадароду, гэта прывядзе да павышэння ціску. Пры вялікай розніцы ціску ўзнікае кавітацыя (кавітацыя)/шум. Гэтыя з'явы могуць прывесці да заўчаснага заканчэння тэрміну службы клапана і нават да велізарных страт з-за дэфектаў працэсу. Незалежна ад канкрэтных умоў эксплуатацыі, калі вышэйзгаданыя фактары будуць цалкам улічаны і адпаведныя контрмеры будуць прыняты ў працэсе праектавання, гэта можа забяспечыць бяспечную і надзейную працу клапана. Акрамя таго, існуюць праблемы праектавання, звязаныя з экалагічнымі праблемамі, такімі як некантралюемыя ўцечкі. Вадарод унікальны: мае малыя малекулы, бясколерны, без паху і выбухованебяспечны. Гэтыя характарыстыкі вызначаюць абсалютную неабходнасць нулявых уцечак.
На станцыі звадкавання вадароду на заходнім узбярэжжы Паўночнага Лас-Вегаса,
Інжынеры Wieland Valve прадастаўляюць тэхнічныя паслугі
Рашэнні для клапанаў
Незалежна ад канкрэтнай функцыі і тыпу, клапаны для ўсіх ужыванняў вадкага вадароду павінны адпавядаць некаторым агульным патрабаванням. Да гэтых патрабаванняў адносяцца: матэрыял канструкцыйнай часткі павінен забяспечваць захаванне цэласнасці канструкцыі пры надзвычай нізкіх тэмпературах; усе матэрыялы павінны мець натуральныя ўласцівасці пажарнай бяспекі. Па той жа прычыне ўшчыльняльныя элементы і набіўка клапанаў для вадкага вадароду таксама павінны адпавядаць асноўным патрабаванням, згаданым вышэй. Аўстэнітная нержавеючая сталь - ідэальны матэрыял для клапанаў для вадкага вадароду. Яна мае выдатную ўдарную глейкасць, мінімальныя страты цяпла і можа вытрымліваць вялікія градыенты тэмператур. Існуюць і іншыя матэрыялы, якія таксама падыходзяць для ўмоў вадкага вадароду, але абмежаваныя пэўнымі ўмовамі працэсу. Акрамя выбару матэрыялаў, нельга выпускаць з-пад увагі некаторыя дэталі канструкцыі, такія як падаўжэнне штока клапана і выкарыстанне паветранага слупа для абароны ўшчыльняльнай набіўкі ад экстрэмальна нізкіх тэмператур. Акрамя таго, падаўжэнне штока клапана можа быць абсталявана ізаляцыйным кольцам, каб пазбегнуць кандэнсацыі. Праектаванне клапанаў у адпаведнасці з канкрэтнымі ўмовамі прымянення дапамагае знайсці больш разумныя рашэнні розных тэхнічных праблем. Vellan прапануе дросельныя клапаны ў двух розных канструкцыях: падвойныя эксцэнтрычныя і патройныя эксцэнтрычныя дросельныя клапаны з металічным сядлом. Абедзве канструкцыі маюць магчымасць двухбаковага патоку. Дзякуючы распрацоўцы формы дыска і траекторыі кручэння можна дасягнуць герметычнага ўшчыльнення. У корпусе клапана няма поласцей, дзе не заставалася б асяроддзе. У выпадку падвойнага эксцэнтрычнага дросельнага клапана Velan выкарыстоўваецца канструкцыя эксцэнтрычнага кручэння дыска ў спалучэнні з адметнай сістэмай ушчыльнення VELFLEX, што дазваляе дасягнуць выдатнай герметычнасці клапана. Гэтая запатэнтаваная канструкцыя можа вытрымліваць нават вялікія ваганні тэмпературы ў клапане. Патройны эксцэнтрычны дыск TORQSEAL таксама мае спецыяльна распрацаваную траекторыю кручэння, якая дапамагае гарантаваць, што ўшчыльняльная паверхня дыска дакранаецца сядла толькі ў момант дасягнення закрытага становішча клапана і не драпае яго. Такім чынам, крутоўны момант закрыцця клапана можа прывесці дыск да сумяшчальнага сядла і стварыць дастатковы клінавы эфект у закрытым становішчы клапана, адначасова забяспечваючы раўнамерны кантакт дыска з усёй акружнасцю ўшчыльняльнай паверхні сядла. Сумяшчальнасць сядла клапана дазваляе корпусу клапана і дыску выконваць функцыю «самарэгулявання», тым самым пазбягаючы закліноўвання дыска падчас ваганняў тэмпературы. Узмоцнены вал клапана з нержавеючай сталі здольны працаваць на высокіх працоўных цыклах і плаўна працуе пры вельмі нізкіх тэмпературах. Падвойная эксцэнтрычная канструкцыя VELFLEX дазваляе хутка і лёгка абслугоўваць клапан у рэжыме рэальнага часу. Дзякуючы бакавому корпусу, сядло і дыск можна праверыць або абслужыць непасрэдна, без неабходнасці разбіраць прывад або спецыяльныя інструменты.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltdпадтрымліваюць высокатэхналагічныя клапаны з пругкім сядлом, у тым ліку клапаны з пругкім сядломпласцінны матылёк-клапан, Засаўка-матылёк, Двухфланцавы канцэнтрычны дросельны клапанДвухфланцавы эксцэнтрычны дросельны клапан,Y-сіта, балансавальны клапан,Зваротны клапан з падвойнай пласцінайі г.д.
Час публікацыі: 11 жніўня 2023 г.
