Hidrogen cair punya keuntungan tertentu dalam penyimpanan dan transportasi. Dibandingin ama hidrogen, hidrogen cair (LH2) punya kepadatan yang lebih tinggi dan membutuhkan tekanan yang lebih rendah untuk penyimpanan. Tapi, hidrogen harus -253°C buat jadi cair, yang berarti itu cukup sulit. Suhu yang ekstrim rendah dan resiko mudah terbakar membuat hidrogen cair menjadi media yang berbahaya. Karena alasan ini, langkah-langkah keamanan yang ketat dan keandalan tinggi adalah persyaratan yang kagak bisa dikompromikan ketika merancang katup untuk aplikasi yang relevan.
Oleh Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Katup Velan (Velan)
Aplikasi hidrogen cair (LH2).
Saat ini, hidrogen cair dipake dan dicoba dipake di berbagai acara khusus. Di kedirgantaraan, itu bisa dijadiin bahan bakar peluncuran roket dan juga bisa ngehasilin gelombang guncangan di terowongan angin transonik. Didukung oleh "ilmu besar," hidrogen cair telah menjadi bahan kunci dalam sistem superkonduktor, akselerator partikel, dan perangkat fusi nuklir. Seiring keinginan orang-orang untuk pembangunan berkelanjutan tumbuh, hidrogen cair telah digunakan sebagai bahan bakar oleh lebih banyak truk dan kapal dalam beberapa tahun terakhir. Di skenario aplikasi di atas, pentingnya katup sangat jelas. Operasi katup yang aman dan andal adalah bagian integral dari ekosistem rantai pasokan hidrogen cair (produksi, transportasi, penyimpanan dan distribusi). Operasi yang berhubungan dengan hidrogen cair itu menantang. Dengan lebih dari 30 tahun pengalaman praktis dan keahlian di bidang katup berkinerja tinggi hingga -272°C, Velan telah terlibat dalam berbagai proyek inovatif untuk waktu yang lama, dan jelas bahwa ia telah memenangkan tantangan teknis layanan hidrogen cair dengan kekuatannya.
Tantangan di fase desain
Tekanan, suhu, dan konsentrasi hidrogen adalah faktor utama yang diperiksa dalam penilaian risiko desain katup. Untuk mengoptimalkan kinerja katup, desain dan pemilihan bahan berperan penting. Katup yang dipake di aplikasi hidrogen cair menghadapi tantangan tambahan, termasuk efek samping hidrogen pada logam. Di suhu yang rendah banget, bahan katup kagak cuma harus tahan serangan molekul hidrogen (beberapa mekanisme kerusakan yang terkait masih diperdebatkan di akademisi), tapi juga harus mempertahankan operasi normal untuk waktu yang lama selama siklus hidup mereka. Dari segi tingkat perkembangan teknologi saat ini, industri memiliki pengetahuan terbatas tentang penerapan bahan non-logam dalam aplikasi hidrogen. Pas milih bahan penyegelan, perlu diperhitungkan faktor ini. Penyegelan yang efektif juga merupakan kriteria kinerja desain kunci. Ada perbedaan suhu hampir 300°C antara hidrogen cair dan suhu sekitar (suhu ruangan), yang menghasilkan gradien suhu. Setiap komponen katup akan mengalami tingkat ekspansi dan kontraksi termal yang berbeda. Perbedaan ini dapat menyebabkan kebocoran berbahaya dari permukaan penyegelan kritis. Ketegangan penyegelan batang katup juga menjadi fokus dari desain. Peralihan dari dingin ke panas menciptakan aliran panas. Bagian panas dari area rongga bonet bisa membeku, yang bisa mengganggu kinerja penyegelan batang dan mempengaruhi operabilitas katup. Selain itu, suhu yang sangat rendah -253°C berarti bahwa teknologi isolasi terbaik diperlukan untuk memastikan bahwa katup dapat mempertahankan hidrogen cair pada suhu ini sambil meminimalkan kerugian yang disebabkan oleh mendidih. Selama ada panas yang ditransfer ke hidrogen cair, itu bakal menguap dan bocor. Gak cuma itu, kondensasi oksigen terjadi di titik pecah isolasi. Begitu oksigen bersentuhan dengan hidrogen atau bahan bakar lainnya, risiko kebakaran meningkat. Oleh karena itu, mengingat resiko kebakaran yang mungkin dihadapi katup, katup harus didesain dengan bahan tahan ledakan, serta aktuator tahan api, instrumentasi dan kabel, semua dengan sertifikasi yang paling ketat. Ini memastikan bahwa katup beroperasi dengan baik jika terjadi kebakaran. Peningkatan tekanan juga merupakan risiko potensial yang bisa bikin katup kagak bisa dioperasiin. Kalo hidrogen cair terperangkap di rongga badan katup dan perpindahan panas dan penguapan hidrogen cair terjadi pada saat yang sama, itu akan menyebabkan peningkatan tekanan. Kalo ada perbedaan tekanan yang gede, kavitasi (kavitasi)/kebisingan terjadi. Fenomena ini bisa menyebabkan akhir masa pakai katup yang dini, dan bahkan menderita kerugian besar karena cacat proses. Terlepas dari kondisi operasi spesifik, kalo faktor-faktor di atas bisa dipertimbangkan sepenuhnya dan langkah-langkah penanggulangan yang sesuai bisa diambil dalam proses desain, itu bisa memastikan operasi katup yang aman dan andal. Selain itu, ada tantangan desain yang terkait dengan masalah lingkungan, seperti kebocoran buronan. Hidrogen itu unik: molekul kecil, kagak berwarna, kagak berbau, dan bisa meledak. Karakteristik ini menentukan kebutuhan mutlak dari kebocoran nol.
Di stasiun pencairan hidrogen pantai barat Las Vegas Utara,
Insinyur Wieland Valve lagi nyediain layanan teknis
Solusi katup
Terlepas dari fungsi dan jenis spesifik, katup untuk semua aplikasi hidrogen cair harus memenuhi beberapa persyaratan umum. Persyaratan ini termasuk: bahan dari bagian struktural harus memastikan bahwa integritas struktural dipertahankan pada suhu yang sangat rendah; Semua bahan harus punya sifat keselamatan kebakaran alami. Karena alasan yang sama, elemen penyegelan dan kemasan katup hidrogen cair juga harus memenuhi persyaratan dasar yang disebutkan di atas. Baja tahan karat austenitik adalah bahan yang ideal untuk katup hidrogen cair. Ini punya kekuatan benturan yang bagus banget, kehilangan panas yang minim, dan bisa tahan sama gradien suhu yang gede. Ada bahan lain yang juga cocok untuk kondisi hidrogen cair, tapi terbatas pada kondisi proses tertentu. Selain pilihan bahan, beberapa detail desain kagak boleh diabaikan, seperti memperpanjang batang katup dan menggunakan kolom udara untuk melindungi kemasan penyegelan dari suhu yang sangat rendah. Selain itu, perpanjangan batang katup dapat dilengkapi dengan cincin isolasi untuk menghindari kondensasi. Merancang katup sesuai dengan kondisi aplikasi tertentu membantu memberikan solusi yang lebih masuk akal untuk berbagai tantangan teknis. Vellan menawarkan katup kupu-kupu dalam dua desain yang berbeda: katup kupu-kupu kursi logam eksentrik ganda dan eksentrik tiga. Kedua desain memiliki kemampuan aliran dua arah. Dengan merancang bentuk cakram dan lintasan rotasi, segel yang erat dapat dicapai. Gak ada rongga di badan katup yang kagak ada sisa media. Dalam kasus katup kupu-kupu eksentrik ganda Velan, itu mengadopsi desain rotasi eksentrik cakram, dikombinasikan dengan sistem penyegelan VELFLEX yang khas, untuk mencapai kinerja penyegelan katup yang sangat baik. Desain yang dipatenkan ini bisa tahan bahkan fluktuasi suhu besar di katup. Cakram eksentrik tiga TORQSEAL juga punya lintasan rotasi yang dirancang khusus yang ngebantu mastiin kalo permukaan penyegelan cakram cuma nyentuh kursi pas nyampe posisi katup tertutup dan kagak garuk. Oleh karena itu, torsi penutupan katup dapat mendorong cakram untuk mencapai tempat duduk yang sesuai, dan menghasilkan efek irisan yang cukup di posisi katup tertutup, sambil membuat cakram bersentuhan merata dengan seluruh keliling permukaan penyegelan kursi. Kepatuhan kursi katup memungkinkan badan katup dan cakram untuk memiliki fungsi "penyesuaian sendiri", sehingga menghindari penyitaan cakram selama fluktuasi suhu. Poros katup baja tahan karat yang diperkuat mampu siklus operasi yang tinggi dan beroperasi dengan lancar pada suhu yang sangat rendah. Desain eksentrik ganda VELFLEX memungkinkan katup untuk diservis online dengan cepat dan mudah. Berkat perumahan samping, kursi dan cakram bisa diperiksa atau diservis langsung, tanpa perlu bongkar aktuator atau alat khusus.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co.,ltdmendukung katup duduk yang tahan banting teknologi canggih, termasuk katup duduk yang tahan bantingkatup kupu-kupu wafer, Katup kupu-kupu lug, Katup kupu-kupu konsentris flensa ganda, Katup kupu-kupu eksentrik flensa ganda,Y-strainer, katup penyeimbangan,Katup cek pelat ganda wafer, dan lain-lain.
Waktu posting: 11 Agustus 2023
