วาล์วไฮโดรเจนเหลวจากมุมมองของอุตสาหกรรม

ไฮโดรเจนเหลวมีข้อดีบางประการในการจัดเก็บและการขนส่ง เมื่อเปรียบเทียบกับไฮโดรเจนไฮโดรเจนของเหลว (LH2) มีความหนาแน่นสูงกว่าและต้องการแรงดันที่ต่ำกว่าสำหรับการจัดเก็บ อย่างไรก็ตามไฮโดรเจนจะต้องเป็น -253 ° C เพื่อเป็นของเหลวซึ่งหมายความว่ามันค่อนข้างยาก อุณหภูมิต่ำสุดและความเสี่ยงที่ติดไฟได้ทำให้ไฮโดรเจนของเหลวเป็นสื่อที่เป็นอันตราย ด้วยเหตุผลนี้มาตรการความปลอดภัยที่เข้มงวดและความน่าเชื่อถือสูงจึงเป็นข้อกำหนดที่ไม่ยอมแพ้เมื่อออกแบบวาล์วสำหรับแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้อง

โดย Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet

Velan Valve (Velan)

การประยุกต์ใช้ไฮโดรเจนเหลว (LH2)

ในปัจจุบันมีการใช้ไฮโดรเจนเหลวและพยายามใช้ในโอกาสพิเศษต่างๆ ในการบินและอวกาศสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงปล่อยจรวดและยังสามารถสร้างคลื่นกระแทกในอุโมงค์ลม transonic ได้รับการสนับสนุนโดย“ วิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่” ไฮโดรเจนของเหลวได้กลายเป็นวัสดุสำคัญในระบบตัวนำยิ่งยวดตัวเร่งอนุภาคและอุปกรณ์ฟิวชั่นนิวเคลียร์ เมื่อความต้องการของผู้คนในการพัฒนาอย่างยั่งยืนเติบโตขึ้นไฮโดรเจนของเหลวถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยรถบรรทุกและเรือมากขึ้นเรื่อย ๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในสถานการณ์ของแอปพลิเคชันข้างต้นความสำคัญของวาล์วนั้นชัดเจนมาก การทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของวาล์วเป็นส่วนสำคัญของระบบนิเวศซัพพลายเชนไฮโดรเจนของเหลว (การผลิตการขนส่งการจัดเก็บและการกระจาย) การดำเนินงานที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนเหลวเป็นสิ่งที่ท้าทาย ด้วยประสบการณ์และความเชี่ยวชาญในการปฏิบัติมากกว่า 30 ปีในด้านวาล์วประสิทธิภาพสูงถึง -272 ° C Velan ได้มีส่วนร่วมในโครงการนวัตกรรมที่หลากหลายมาเป็นเวลานานและเป็นที่ชัดเจนว่าได้รับความท้าทายทางเทคนิคของการบริการไฮโดรเจนของเหลวด้วยความแข็งแรง

ความท้าทายในขั้นตอนการออกแบบ

ความดันอุณหภูมิและความเข้มข้นของไฮโดรเจนเป็นปัจจัยสำคัญที่ตรวจสอบในการประเมินความเสี่ยงการออกแบบวาล์ว เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของวาล์วการออกแบบและการเลือกวัสดุมีบทบาทเด็ดขาด วาล์วที่ใช้ในการใช้งานไฮโดรเจนของเหลวเผชิญกับความท้าทายเพิ่มเติมรวมถึงผลข้างเคียงของไฮโดรเจนต่อโลหะ ที่อุณหภูมิต่ำมากวัสดุวาล์วไม่เพียง แต่จะทนต่อการโจมตีของโมเลกุลไฮโดรเจน (กลไกการเสื่อมสภาพที่เกี่ยวข้องบางอย่างยังคงถกเถียงกันในสถาบันการศึกษา) แต่ต้องรักษาการทำงานปกติเป็นเวลานานตลอดวงจรชีวิตของพวกเขา ในแง่ของระดับปัจจุบันของการพัฒนาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมมีความรู้ จำกัด การบังคับใช้วัสดุที่ไม่ใช่โลหะในการใช้ไฮโดรเจน เมื่อเลือกวัสดุการปิดผนึกจำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยนี้ การปิดผนึกที่มีประสิทธิภาพยังเป็นเกณฑ์ประสิทธิภาพการออกแบบที่สำคัญ มีความแตกต่างของอุณหภูมิเกือบ 300 ° C ระหว่างไฮโดรเจนของเหลวและอุณหภูมิแวดล้อม (อุณหภูมิห้อง) ส่งผลให้เกิดการไล่ระดับอุณหภูมิ แต่ละองค์ประกอบของวาล์วจะได้รับการขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวที่แตกต่างกัน ความคลาดเคลื่อนนี้สามารถนำไปสู่การรั่วไหลของพื้นผิวการปิดผนึกที่สำคัญ ความหนาแน่นของการปิดผนึกของก้านวาล์วยังเป็นจุดสนใจของการออกแบบ การเปลี่ยนจากความเย็นเป็นร้อนสร้างการไหลของความร้อน ชิ้นส่วนที่ร้อนแรงของพื้นที่โพรงฝากระโปรงอาจแช่แข็งซึ่งสามารถขัดขวางประสิทธิภาพการปิดผนึกของต้นกำเนิดและส่งผลกระทบต่อความสามารถในการทำงานของวาล์ว นอกจากนี้อุณหภูมิต่ำมาก -253 ° C หมายความว่าจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีฉนวนที่ดีที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าวาล์วสามารถรักษาไฮโดรเจนของเหลวที่อุณหภูมินี้ในขณะที่ลดการสูญเสียที่เกิดจากการเดือด ตราบใดที่มีความร้อนที่ถ่ายโอนไปยังไฮโดรเจนของเหลวมันจะระเหยและรั่วไหล ไม่เพียงแค่นั้นการควบแน่นออกซิเจนจะเกิดขึ้นที่จุดแตกหักของฉนวน เมื่อออกซิเจนสัมผัสกับไฮโดรเจนหรือสารติดไฟอื่น ๆ ความเสี่ยงของการเพิ่มขึ้นของไฟ ดังนั้นเมื่อพิจารณาถึงความเสี่ยงจากไฟไหม้ที่วาล์วอาจต้องเผชิญวาล์วจะต้องได้รับการออกแบบด้วยวัสดุป้องกันการระเบิดในใจรวมถึงแอคทูเอเตอร์ที่ทนไฟเครื่องมือและสายเคเบิลทั้งหมดด้วยการรับรองที่เข้มงวดที่สุด สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าวาล์วทำงานอย่างถูกต้องในกรณีที่เกิดไฟไหม้ ความดันที่เพิ่มขึ้นก็เป็นความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นซึ่งสามารถทำให้วาล์วไม่สามารถใช้งานได้ หากไฮโดรเจนของเหลวติดอยู่ในโพรงของร่างกายวาล์วและการถ่ายเทความร้อนและการระเหยของไฮโดรเจนของเหลวเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันมันจะทำให้เกิดแรงดันเพิ่มขึ้น หากมีความแตกต่างของแรงดันขนาดใหญ่การเกิดโพรงอากาศ (cavitation)/เสียงรบกวนเกิดขึ้น ปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถนำไปสู่จุดสิ้นสุดก่อนวัยอันควรของอายุการใช้งานของวาล์วและแม้กระทั่งประสบความสูญเสียครั้งใหญ่เนื่องจากข้อบกพร่องของกระบวนการ โดยไม่คำนึงถึงเงื่อนไขการทำงานที่เฉพาะเจาะจงหากปัจจัยข้างต้นสามารถพิจารณาได้อย่างเต็มที่และสามารถใช้มาตรการตอบโต้ที่สอดคล้องกันได้ในกระบวนการออกแบบก็สามารถมั่นใจได้ว่าการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของวาล์ว นอกจากนี้ยังมีความท้าทายด้านการออกแบบที่เกี่ยวข้องกับปัญหาสิ่งแวดล้อมเช่นการรั่วไหลของผู้ลี้ภัย ไฮโดรเจนมีความพิเศษ: โมเลกุลขนาดเล็กไม่มีสีไม่มีกลิ่นและระเบิด ลักษณะเหล่านี้กำหนดความจำเป็นอย่างแน่นอนของการรั่วไหลของศูนย์

ที่ North Las Vegas West Coast Hydrogen Liquefaction Station

วิศวกร Wieland Valve กำลังให้บริการด้านเทคนิค

โซลูชั่นวาล์ว

โดยไม่คำนึงถึงฟังก์ชั่นและประเภทเฉพาะวาล์วสำหรับการใช้งานไฮโดรเจนของเหลวทั้งหมดจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดทั่วไปบางประการ ข้อกำหนดเหล่านี้รวมถึง: วัสดุของชิ้นส่วนโครงสร้างจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้รับการบำรุงรักษาที่อุณหภูมิต่ำมาก วัสดุทั้งหมดจะต้องมีคุณสมบัติความปลอดภัยจากอัคคีภัยตามธรรมชาติ ด้วยเหตุผลเดียวกันองค์ประกอบการปิดผนึกและการบรรจุวาล์วไฮโดรเจนเหลวจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดพื้นฐานที่กล่าวถึงข้างต้น สแตนเลสออสเทนนิติกเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับวาล์วไฮโดรเจนเหลว มันมีความแข็งแรงของแรงกระแทกที่ดีเยี่ยมการสูญเสียความร้อนน้อยที่สุดและสามารถทนต่อการไล่ระดับอุณหภูมิขนาดใหญ่ได้ มีวัสดุอื่น ๆ ที่เหมาะสำหรับสภาวะไฮโดรเจนของเหลว แต่ จำกัด อยู่ที่เงื่อนไขกระบวนการเฉพาะ นอกเหนือจากการเลือกวัสดุแล้วรายละเอียดการออกแบบบางอย่างไม่ควรมองข้ามเช่นการขยายก้านวาล์วและใช้คอลัมน์อากาศเพื่อป้องกันการบรรจุหีบห่อจากอุณหภูมิต่ำสุด นอกจากนี้การขยายของก้านวาล์วสามารถติดตั้งวงแหวนฉนวนเพื่อหลีกเลี่ยงการควบแน่น การออกแบบวาล์วตามเงื่อนไขแอปพลิเคชันที่เฉพาะเจาะจงช่วยให้โซลูชั่นที่สมเหตุสมผลมากขึ้นสำหรับความท้าทายทางเทคนิคที่แตกต่างกัน Vellan นำเสนอวาล์วผีเสื้อในการออกแบบสองแบบที่แตกต่างกัน: วาล์วผีเสื้อที่แปลกประหลาดสองเท่า การออกแบบทั้งสองมีความสามารถในการไหลแบบสองทิศทาง โดยการออกแบบรูปร่างของแผ่นดิสก์และวิถีการหมุนสามารถซีลแน่นได้ ไม่มีโพรงในตัววาล์วที่ไม่มีสื่อที่เหลืออยู่ ในกรณีของวาล์วผีเสื้อ Velan Double Eccentric มันใช้การออกแบบการหมุนแบบผิดปกติของแผ่นดิสก์รวมกับระบบการปิดผนึก Velflex ที่โดดเด่นเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการปิดผนึกวาล์วที่ยอดเยี่ยม การออกแบบที่จดสิทธิบัตรนี้สามารถทนต่อความผันผวนของอุณหภูมิขนาดใหญ่ในวาล์ว แผ่นดิสก์ Torqseal triple eccentric ยังมีวิถีการหมุนที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าพื้นผิวการปิดผนึกแผ่นดิสก์สัมผัสกับที่นั่งในขณะที่ถึงตำแหน่งวาล์วปิดและไม่เกา ดังนั้นแรงบิดปิดของวาล์วสามารถขับเคลื่อนแผ่นดิสก์เพื่อให้ได้ที่นั่งที่สอดคล้องกันและสร้างเอฟเฟกต์ลิ่มที่เพียงพอในตำแหน่งวาล์วปิดในขณะที่ทำให้แผ่นดิสก์สัมผัสกับเส้นรอบวงทั้งหมดของพื้นผิวการปิดผนึกที่นั่ง การปฏิบัติตามที่นั่งวาล์วช่วยให้ร่างกายวาล์วและแผ่นดิสก์มีฟังก์ชั่น“ ปรับตัวเอง” ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงการยึดแผ่นดิสก์ในระหว่างความผันผวนของอุณหภูมิ เพลาวาล์วสเตนเลสสตีลเสริมนั้นสามารถใช้งานรอบการทำงานสูงและทำงานได้อย่างราบรื่นที่อุณหภูมิต่ำมาก Velflex Double Eccentric Design ช่วยให้วาล์วสามารถให้บริการออนไลน์ได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย ต้องขอบคุณที่อยู่อาศัยด้านข้างที่นั่งและแผ่นดิสก์สามารถตรวจสอบหรือให้บริการได้โดยตรงโดยไม่จำเป็นต้องถอดประกอบแอคทูเอเตอร์หรือเครื่องมือพิเศษ

Tianjin Tanggu Water Valve Co. , Ltdกำลังสนับสนุนวาล์วนั่งที่มีความยืดหยุ่นสูงเทคโนโลยีสูงรวมถึงการนั่งที่ยืดหยุ่นวาล์วผีเสื้อเวเฟอร์, Lug Lug Valve, วาล์วผีเสื้อศูนย์ศูนย์กลางสองหน้าแปลน, วาล์วผีเสื้อที่แปลกประหลาดสองหน้า,Y-Strainer, Balancing Valve,วาล์วตรวจสอบแผ่นคู่เวเฟอร์ฯลฯ