Hidrogen cair memiliki keunggulan tertentu dalam penyimpanan dan transportasi. Dibandingkan dengan hidrogen, hidrogen cair (LH2) memiliki kepadatan lebih tinggi dan membutuhkan tekanan lebih rendah untuk penyimpanannya. Namun hidrogen harus bersuhu -253°C untuk menjadi cair, yang berarti cukup sulit. Temperatur yang sangat rendah dan risiko mudah terbakar menjadikan hidrogen cair sebagai media yang berbahaya. Oleh karena itu, langkah-langkah keselamatan yang ketat dan keandalan yang tinggi merupakan persyaratan tanpa kompromi ketika merancang katup untuk aplikasi yang relevan.
Oleh Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Katup Velan (Velan)
Aplikasi hidrogen cair (LH2).
Saat ini, hidrogen cair digunakan dan dicoba digunakan dalam berbagai acara khusus. Di luar angkasa, dapat digunakan sebagai bahan bakar peluncuran roket dan juga dapat menghasilkan gelombang kejut di terowongan angin transonik. Didukung oleh “ilmu pengetahuan besar”, hidrogen cair telah menjadi bahan utama dalam sistem superkonduktor, akselerator partikel, dan perangkat fusi nuklir. Seiring dengan meningkatnya keinginan masyarakat terhadap pembangunan berkelanjutan, hidrogen cair telah digunakan sebagai bahan bakar oleh semakin banyak truk dan kapal dalam beberapa tahun terakhir. Dalam skenario penerapan di atas, pentingnya katup sangat jelas. Pengoperasian katup yang aman dan andal merupakan bagian integral dari ekosistem rantai pasokan hidrogen cair (produksi, transportasi, penyimpanan, dan distribusi). Operasi yang berkaitan dengan hidrogen cair merupakan tantangan. Dengan lebih dari 30 tahun pengalaman praktis dan keahlian di bidang katup berkinerja tinggi hingga -272°C, Velan telah lama terlibat dalam berbagai proyek inovatif, dan jelas telah memenangkan tantangan teknis. layanan hidrogen cair dengan kekuatannya.
Tantangan dalam tahap desain
Tekanan, suhu dan konsentrasi hidrogen merupakan faktor utama yang diperiksa dalam penilaian risiko desain katup. Untuk mengoptimalkan kinerja katup, desain dan pemilihan material memainkan peran yang menentukan. Katup yang digunakan dalam aplikasi hidrogen cair menghadapi tantangan tambahan, termasuk dampak buruk hidrogen pada logam. Pada suhu yang sangat rendah, bahan katup tidak hanya harus tahan terhadap serangan molekul hidrogen (beberapa mekanisme kerusakan terkait masih diperdebatkan di dunia akademis), namun juga harus mempertahankan pengoperasian normal untuk waktu yang lama sepanjang siklus hidupnya. Dalam kaitannya dengan tingkat perkembangan teknologi saat ini, industri memiliki pengetahuan yang terbatas mengenai penerapan bahan non-logam dalam aplikasi hidrogen. Saat memilih bahan penyegel, faktor ini perlu diperhitungkan. Penyegelan yang efektif juga merupakan kriteria kinerja desain utama. Terdapat perbedaan suhu hampir 300°C antara hidrogen cair dan suhu lingkungan (suhu kamar), sehingga terjadi gradien suhu. Setiap komponen katup akan mengalami tingkat ekspansi dan kontraksi termal yang berbeda. Perbedaan ini dapat menyebabkan kebocoran berbahaya pada permukaan perapat kritis. Kekencangan penyegelan batang katup juga menjadi fokus desain. Peralihan dari dingin ke panas menciptakan aliran panas. Bagian rongga kap yang panas dapat membeku, yang dapat mengganggu kinerja penyegelan batang dan mempengaruhi pengoperasian katup. Selain itu, suhu yang sangat rendah yaitu -253°C berarti diperlukan teknologi isolasi terbaik untuk memastikan bahwa katup dapat mempertahankan hidrogen cair pada suhu ini sekaligus meminimalkan kerugian yang disebabkan oleh pendidihan. Selama ada panas yang berpindah ke hidrogen cair, ia akan menguap dan bocor. Tak hanya itu, terjadi kondensasi oksigen pada titik putusnya isolasi. Begitu oksigen bersentuhan dengan hidrogen atau bahan mudah terbakar lainnya, risiko kebakaran meningkat. Oleh karena itu, mengingat risiko kebakaran yang mungkin dihadapi katup, katup harus dirancang dengan mempertimbangkan bahan tahan ledakan, serta aktuator, instrumentasi, dan kabel tahan api, semuanya dengan sertifikasi yang paling ketat. Hal ini memastikan bahwa katup beroperasi dengan baik jika terjadi kebakaran. Peningkatan tekanan juga merupakan potensi risiko yang dapat menyebabkan katup tidak dapat dioperasikan. Jika hidrogen cair terperangkap di dalam rongga badan katup dan terjadi perpindahan panas serta penguapan hidrogen cair secara bersamaan, maka akan menyebabkan peningkatan tekanan. Jika terdapat perbedaan tekanan yang besar maka terjadi kavitasi (kavitasi)/kebisingan. Fenomena ini dapat menyebabkan berakhirnya masa pakai katup secara prematur, dan bahkan mengalami kerugian besar karena cacat proses. Terlepas dari kondisi pengoperasian spesifik, jika faktor-faktor di atas dapat dipertimbangkan sepenuhnya dan tindakan pencegahan yang sesuai dapat diambil dalam proses desain, hal ini dapat memastikan pengoperasian katup yang aman dan andal. Selain itu, terdapat tantangan desain terkait isu lingkungan, seperti kebocoran buronan. Hidrogen itu unik: molekulnya kecil, tidak berwarna, tidak berbau, dan mudah meledak. Karakteristik ini menentukan perlunya nihil kebocoran.
Di stasiun Pencairan Hidrogen Pantai Barat Las Vegas Utara,
Insinyur Wieland Valve menyediakan layanan teknis
Solusi katup
Terlepas dari fungsi dan jenis spesifiknya, katup untuk semua aplikasi hidrogen cair harus memenuhi beberapa persyaratan umum. Persyaratan ini meliputi: bahan bagian struktural harus memastikan bahwa integritas struktur dipertahankan pada suhu yang sangat rendah; Semua bahan harus memiliki sifat keselamatan kebakaran alami. Untuk alasan yang sama, elemen penyegel dan pengepakan 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 memiliki kekuatan benturan yang sangat baik, kehilangan panas minimal, dan dapat menahan gradien suhu yang besar. Ada bahan lain yang juga cocok untuk kondisi hidrogen cair, namun terbatas pada kondisi proses tertentu. Selain pemilihan bahan, beberapa detail desain tidak boleh diabaikan, seperti memanjangkan batang katup dan menggunakan kolom udara untuk melindungi kemasan penyegel dari suhu yang sangat rendah. Selain itu, perpanjangan batang katup dapat dilengkapi dengan cincin insulasi untuk menghindari pengembunan. Merancang katup sesuai dengan kondisi aplikasi spesifik membantu memberikan solusi yang lebih masuk akal terhadap berbagai tantangan teknis. Vellan menawarkan katup kupu-kupu dalam dua desain berbeda: katup kupu-kupu dudukan logam eksentrik ganda dan tiga eksentrik. Kedua desain memiliki kemampuan aliran dua arah. Dengan merancang bentuk cakram dan lintasan rotasi, segel yang rapat dapat dicapai. Tidak ada rongga di badan katup di mana tidak ada media sisa. Dalam kasus katup kupu-kupu eksentrik ganda Velan, ia mengadopsi desain rotasi cakram eksentrik, dikombinasikan dengan sistem penyegelan VELFLEX yang khas, untuk mencapai kinerja penyegelan katup yang sangat baik. Desain yang dipatenkan ini dapat menahan fluktuasi suhu yang besar pada katup. Cakram eksentrik rangkap tiga TORQSEAL juga memiliki lintasan putaran yang dirancang khusus yang membantu memastikan bahwa permukaan penyegelan cakram hanya menyentuh dudukan pada saat mencapai posisi katup tertutup dan tidak tergores. Oleh karena itu, torsi penutupan katup dapat menggerakkan cakram untuk mencapai tempat duduk yang sesuai, dan menghasilkan efek baji yang cukup pada posisi katup tertutup, sekaligus membuat cakram bersentuhan secara merata dengan seluruh keliling permukaan penyegelan dudukan. Kesesuaian dudukan katup memungkinkan badan katup dan cakram memiliki fungsi “penyesuaian mandiri”, sehingga menghindari kejang pada cakram selama fluktuasi suhu. Poros katup baja tahan karat yang diperkuat mampu menjalankan siklus pengoperasian yang tinggi dan beroperasi dengan lancar pada suhu yang sangat rendah. Desain eksentrik ganda VELFLEX memungkinkan katup diservis secara online dengan cepat dan mudah. Berkat rumah samping, jok dan cakram dapat diperiksa atau diservis secara langsung, tanpa perlu membongkar aktuator atau alat khusus.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co.,ltdmendukung katup dengan dudukan berpegas berteknologi canggih, termasuk dudukan berpegaskatup kupu-kupu wafer, Katup kupu-kupu lug, Katup kupu-kupu konsentris flensa ganda, Katup kupu-kupu eksentrik flensa ganda,saringan Y, katup penyeimbang,Katup periksa pelat ganda wafer, dll.
Waktu posting: 11 Agustus-2023
