Mi az a kriogén szelep?

A kriogén szelepek olyan szelepek, amelyeket kriogén körülmények között terveztek, gyártanak és használnak (általában -40 és -196 fok közötti vagy alacsonyabb hőmérsékleten üzemelnek). Alapvető funkciója a közeg áramlásának, nyomásának és irányának megbízható szabályozása rendkívül alacsony hőmérsékletű környezetben, miközben biztosítja a tömítési teljesítményt és a szerkezeti stabilitást. Az alábbiakban a kriogén szelepek részletes elemzése található:
1. A kriogén szelepek meghatározása és alapvető jellemzői
Hőmérséklet tartomány
A kriogén szelepek működési hőmérséklete általában -40 fok alatt van, az alábbiak szerint:
Közönséges kriogén szelepek: -40 foktól -100 fokig (pl. LNG LNG tárolási hőmérséklete kb. -162 fok);
Ultra-alacsony hőmérsékletű szelepek: -100 fok alatti hőmérsékletek (pl. folyékony nitrogén, folyékony hidrogén, folyékony hélium stb.).
Tervezési kihívások
Az alacsony hőmérséklet az anyag zsugorodásához, a tömítés megkeményedéséhez és a kenőolaj meghibásodásához vezethet. Ezért a kriogén szelepeknek a következő kulcsfontosságú problémákkal kell foglalkozniuk:
Hőtágulás és hidegzsugorodás kompenzáció: megakadályozza a szeleptest deformálódását vagy szivárgását a hőmérséklet változása miatt;
A tömítés megbízhatósága: gondoskodjon arról, hogy a tömítőanyag alacsony hőmérsékleten is rugalmas maradjon;
Anyagok alkalmazkodóképessége: válasszon alacsony hőmérsékletű ridegséggel és korrózióállósággal rendelkező anyagokat;
Működési stabilitás: kerülje el a szelepszár elakadását vagy a működtető szerkezet alacsony hőmérséklet miatti meghibásodását.
2. Kriogén szelepek alapvető tervezési elemei
nyak szerkezete
A szelepfedél meg van hosszabbítva, hogy a tömszelence távol maradjon a kriogén közegtől, és megakadályozza, hogy a tömszelence alacsony hőmérsékleten megkeményedjen és szivárgást okozzon.
A hosszú nyakat általában szigetelőanyaggal vagy vákuumszigeteléssel töltik ki a hidegveszteség csökkentése érdekében.
Krio{0}}specifikus anyagok
Test anyaga: pl. LCB (-46 fok), LC3 (-101 fok), CF8 (304 rozsdamentes acél, -196 fok), CF3 (316L rozsdamentes acél, -196 fok), Inconel ötvözetek;
Tömítőanyagok: politetrafluor-etilén (PTFE), nylon, rugalmas grafit stb.
Tömítések és tömések: használjon alacsony hőmérsékleten{0}}rugalmas anyagokat, például módosított PTFE-t vagy expandált grafitot.
Szivárgásbiztos-szerkezet
Kettős tömítés kivitel (pl. szelepülés, tárcsa kettős tömítés);
Fújtatós tömítés szerkezete (nagy nyomású vagy ultra{0}}alacsony hőmérsékleti feltételekhez alkalmas);
A hegesztési csatlakozás helyettesíti a karimás csatlakozást a szivárgási pontok csökkentése érdekében.
Fagyálló és kenőanyagok
A szár felülete kemény krómozott vagy ön{0}}kenő anyag (pl. poliéter-éterketon PEEK);
A szelepmozgató fűtőberendezéssel vagy szigetelő karmantyúval van felszerelve, hogy megakadályozza a fagyást alacsony hőmérsékleten.
3. A kriogén szelepek fő típusai
Kriogén golyóscsap
Vezérlőkapcsoló, 90 fokos elforgatható golyó, alkalmas gyors nyitáshoz és záráshoz;
Előnyök: jó tömítés, kis áramlási ellenállás, hosszú élettartam;
Felhasználás: LNG terminál, folyékony oxigén/folyékony nitrogén tároló tartályok stb.
Kriogén tolózár
Vezérlőkapcsoló emelőkapuval, minden nyitott vagy zárt állapothoz alkalmas;
Előnyök: minimális áramlási ellenállás, erózióálló a tömítőfelület;
Cél: kriogén csővezeték elzárása, nagy tárolótartály bemeneti behozatala és exportja.
Alacsony kriogén elzárószelep
Állítsa be az áramlást a tárcsa felemelésével a fojtás vagy a pontos szabályozás érdekében;
Erősségek: Egyszerű szerkezet, megbízható tömítés;
Cél: kriogén kísérleti berendezés, vegyi folyamatszabályozás.
Kriogén pillangószelep
A pillangólemez forgatásával az áramlási sebesség beállításához, alkalmas nagy kaliberű, alacsony nyomású alkalmakra;
Erősségek: Kis méret, könnyű súly, könnyen kezelhető;
Cél: kriogén szellőztető rendszer, légleválasztó berendezés.
Kriogén visszacsapó szelep
Automatikusan megakadályozza a közepes visszaáramlást és védi a berendezés biztonságát;
Cél: LNG szivattyú kimenet, kriogén kompresszor bemenet és export. Kriogén biztonsági szelep
Automatikus nyomáscsökkentés túlnyomás esetén, hogy megakadályozza a rendszer felrobbanását;
Felhasználás: kriogén tárolótartályok, nyomástartó edények.
IV. BEVEZETÉS Kriogén szelepek alkalmazása
Energiaipar
LNG előállítás, szállítás, tárolás (pl. LNG terminál, benzinkút);
Folyékony hidrogén, folyékony hélium és egyéb új energia tárolása és szállítása.
Vegyipar
Alacsony hőmérsékletű-etilén, propilén, ammónia stb. folyamatszabályozása.
Levegőleválasztó egység (levegő leválasztás oxigénre, nitrogénre stb.).
Tudományos kutatás és gyógykezelés
Kriogén kísérleti berendezések (pl. szupravezető mágnesek, részecskegyorsítók);
Folyékony nitrogén krioterápia, biológiai minták mélyhűtése.
Repülőgép
a) Rakétahajtóanyagok (pl. folyékony oxigén és folyékony hidrogén) szállítása és ellenőrzése;
Műholdas kriogén üzemanyagrendszer.
V. Kriogén szelepek kiválasztása és karbantartása
Kiválasztási pontok
Az anyagot a közeg hőmérséklete, nyomása és korróziója szerint választják ki.
Válassza ki a szelep típusát az áramlási igény szerint (pl. golyóscsap, tolózár stb.);
Vegye figyelembe a hajtómű típusát (kézi, pneumatikus, elektromos, hidraulikus).
Megjegyzések a karbantartással kapcsolatban
Rendszeresen ellenőrizze a tömítőfedél kopását;
Kerülje a gyakori nyitást és zárást, ami a szelepülés károsodását eredményezheti;
Az indítószerkezetet elő kell melegíteni, mielőtt alacsony hőmérsékletű környezetben működne (például a pneumatikus szelepek száraz levegőt igényelnek).
VI. BEVEZETÉS A kriogén szelepek fejlesztési trendje
Anyagi innováció
Olyan ötvözetanyagok (például nikkel{0}}alapú ötvözetek) fejlesztése, amelyek kriogénebbek és ridegebbek;
Új tömítőanyagok (például nano-kompozit tömítőanyagok) tanulmányozása.
Intelligencia
Érzékelők és aktuátorok integrálása a távfelügyelet és az automatikus beállítás eléréséhez;
A tárgyak internete technológiája a szelep élettartamának és meghibásodásának előrejelzésére.
Környezetvédelmi követelmények
Csökkentse a szelep szivárgási arányát (ha megfelel az ISO 15848 szabványnak);
Csökkentse az alacsony hőmérsékletű közegből származó párolgás környezeti hatásait (pl. az LNG-szelepeknek meg kell felelniük a TA-Luft szabványoknak).
A kriogén szelepek a kriogén ipar alapvető berendezései. Tervezésük és alkalmazásuk az anyagok, szerkezetek és eljárások kombinációját igényli. Az új energetikai, repülési és egyéb területek rohamos fejlődésével a kriogén szelepekkel szemben támasztott műszaki követelmények folyamatosan javulnak, a jövőben pedig a nagy megbízhatóság, a hosszú élettartam és az intelligencia irányába fejlesztik azokat.