L'hydrogène liquide présente certains avantages en stockage et en transport. Comparé à l'hydrogène, l'hydrogène liquide (LH2) a une densité plus élevée et nécessite une pression plus faible pour le stockage. Cependant, l'hydrogène doit être -253 ° C pour devenir liquide, ce qui signifie qu'il est assez difficile. Des températures extrêmes basses et des risques d'inflammabilité font de l'hydrogène liquide un milieu dangereux. Pour cette raison, des mesures de sécurité strictes et une forte fiabilité sont des exigences sans compromis lors de la conception de vannes pour les applications pertinentes.
Par Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velve Velan (Velan)
Applications de l'hydrogène liquide (LH2).
À l'heure actuelle, l'hydrogène liquide est utilisé et a essayé d'être utilisé dans diverses occasions spéciales. Dans l'aérospatiale, il peut être utilisé comme carburant de lancement de fusée et peut également générer des ondes de choc dans les souffleries transoniques. Soutenu par la «grande science», l'hydrogène liquide est devenu un matériau clé dans les systèmes supraconducteurs, les accélérateurs de particules et les dispositifs de fusion nucléaire. À mesure que le désir des gens de développement durable se développe, l'hydrogène liquide a été utilisé comme carburant par de plus en plus de camions et de navires ces dernières années. Dans les scénarios d'application ci-dessus, l'importance des vannes est très évidente. Le fonctionnement sûr et fiable des vannes fait partie intégrante de l'écosystème de la chaîne d'approvisionnement en hydrogène liquide (production, transport, stockage et distribution). Les opérations liées à l'hydrogène liquide sont difficiles. Avec plus de 30 ans d'expérience pratique et d'expertise dans le domaine des vannes de haute performance jusqu'à -272 ° C, Velan a été impliqué dans divers projets innovants depuis longtemps, et il est clair qu'il a gagné les défis techniques du service d'hydrogène liquide avec sa force.
Défis dans la phase de conception
La pression, la température et la concentration d'hydrogène sont tous des facteurs principaux examinés dans une évaluation des risques de conception de la valve. Afin d'optimiser les performances des valves, la conception et la sélection des matériaux jouent un rôle décisif. Les vannes utilisées dans les applications d'hydrogène liquide sont confrontées à des défis supplémentaires, y compris les effets néfastes de l'hydrogène sur les métaux. À très basses températures, les matériaux de valve doivent non seulement résister à l'attaque des molécules d'hydrogène (certains des mécanismes de détérioration associés sont toujours débattus dans le monde universitaire), mais doivent également maintenir un fonctionnement normal pendant une longue période au cours de leur cycle de vie. En termes de niveau actuel de développement technologique, l'industrie a une connaissance limitée de l'applicabilité des matériaux non métalliques dans les applications d'hydrogène. Lors du choix d'un matériau d'étanchéité, il est nécessaire de prendre en compte ce facteur. L'étanchéité efficace est également un critère de performance de conception clé. Il y a une différence de température de près de 300 ° C entre l'hydrogène liquide et la température ambiante (température ambiante), résultant en un gradient de température. Chaque composant de la valve subira différents degrés d'expansion thermique et de contraction. Cet écart peut entraîner une fuite dangereuse des surfaces de scellage critiques. L'étanchéité d'étanchéité de la tige de soupape est également au centre de la conception. La transition du froid au chaud crée un flux de chaleur. Les parties chaudes de la zone de cavité de bonnet peuvent se congeler, ce qui peut perturber les performances d'étanchéité des tiges et affecter l'opérabilité de la valve. De plus, la température extrêmement basse de -253 ° C signifie que la meilleure technologie d'isolation est nécessaire pour garantir que la valve peut maintenir l'hydrogène liquide à cette température tout en minimisant les pertes causées par l'ébullition. Tant qu'il y a de la chaleur transférée à l'hydrogène liquide, il s'évapore et fuit. Non seulement cela, la condensation de l'oxygène se produit au point de rupture de l'isolation. Une fois que l'oxygène entre en contact avec l'hydrogène ou d'autres combustibles, le risque de feu augmente. Par conséquent, compte tenu du risque d'incendie que les vannes peuvent être confrontées, les vannes doivent être conçues avec des matériaux à l'épreuve des explosions, ainsi que des actionneurs résistants au feu, des instruments et des câbles, tous avec les certifications les plus strictes. Cela garantit que la valve fonctionne correctement en cas d'incendie. Une pression accrue est également un risque potentiel qui peut rendre les soupapes inopérables. Si l'hydrogène liquide est piégé dans la cavité du corps de la valve et le transfert de chaleur et l'évaporation de l'hydrogène liquide se produisent en même temps, cela entraînera une augmentation de la pression. S'il y a une grande différence de pression, la cavitation (cavitation) / le bruit se produit. Ces phénomènes peuvent entraîner la fin prématurée de la durée de vie de la valve, et même subir d'énormes pertes en raison de défauts de processus. Quelles que soient les conditions de fonctionnement spécifiques, si les facteurs ci-dessus peuvent être pleinement pris en compte et que des contre-mesures correspondantes peuvent être prises dans le processus de conception, il peut assurer le fonctionnement sûr et fiable de la valve. De plus, il existe des défis de conception liés aux problèmes environnementaux, tels que les fuites fugitifs. L'hydrogène est unique: petites molécules, incolores, inodores et explosifs. Ces caractéristiques déterminent la nécessité absolue d'une fuite nulle.
À la station de liquéfaction d'hydrogène de la côte ouest de North Las Vegas,
Les ingénieurs de valve Wieland fournissent des services techniques
Solutions de valve
Quelle que soit la fonction et le type spécifique, les vannes pour toutes les applications d'hydrogène liquide doivent répondre à certaines exigences communes. Ces exigences comprennent: le matériau de la partie structurelle doit s'assurer que l'intégrité structurelle est maintenue à des températures extrêmement basses; Tous les matériaux doivent avoir des propriétés naturelles de sécurité incendie. Pour la même raison, les éléments d'étanchéité et l'emballage des vannes à hydrogène liquide doivent également répondre aux exigences de base mentionnées ci-dessus. L'acier inoxydable austénitique est un matériau idéal pour les vannes à hydrogène liquide. Il a une excellente résistance à l'impact, une perte de chaleur minimale et peut résister à de grands gradients de température. Il existe d'autres matériaux qui conviennent également aux conditions d'hydrogène liquide, mais qui sont limités à des conditions de processus spécifiques. En plus du choix des matériaux, certains détails de conception ne doivent pas être négligés, comme l'extension de la tige de soupape et l'utilisation d'une colonne d'air pour protéger l'emballage d'étanchéité des températures extrêmes basses. De plus, l'extension de la tige de soupape peut être équipée d'un cycle d'isolation pour éviter la condensation. La conception de vannes en fonction de conditions d'application spécifiques aide à donner des solutions plus raisonnables à différents défis techniques. Vellan propose des vannes papillon dans deux modèles différents: doubles vannes papillon excentriques et triples en métal excentrique. Les deux conceptions ont une capacité d'écoulement bidirectionnelle. En concevant la forme du disque et la trajectoire de rotation, un joint serré peut être atteint. Il n'y a pas de cavité dans le corps de la valve où il n'y a pas de milieu résiduel. Dans le cas de la valve papillon à double excentrique Velan, il adopte la conception de rotation excentrique du disque, combinée avec le système de scellement Velflex distinctif, pour obtenir d'excellentes performances d'étanchéité de la valve. Cette conception brevetée peut résister même à de grandes fluctuations de température dans la valve. Le disque excentrique Torqseal Triple a également une trajectoire de rotation spécialement conçue qui permet de garantir que la surface d'étanchéité du disque ne touche qu'au moment d'atteindre la position de la soupape fermée et ne se gratte pas. Par conséquent, le couple de clôture de la valve peut conduire le disque pour obtenir des sièges conformes et produire un effet de coin suffisant en position de soupape fermée, tout en faisant le disque en contact uniformément avec la circonférence entière de la surface d'étanchéité du siège. La conformité du siège de soupape permet au corps de soupape et au disque d'avoir une fonction «auto-ajustée», évitant ainsi la saisie du disque pendant les fluctuations de la température. L'arbre de soupape en acier inoxydable renforcé est capable de cycles de fonctionnement élevés et fonctionne en douceur à des températures très basses. La conception Velflex double excentrique permet à la vanne d'être entretenue en ligne rapidement et facilement. Grâce aux logements latéraux, le siège et le disque peuvent être inspectés ou entretenus directement, sans avoir besoin de démonter l'actionneur ou les outils spéciaux.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltdsoutiennent des vannes assises résilientes de technologie très avancées, y compris la résiliente assisevanne de papillon à la plaquette, Vanne à papillon, Valve papillon concentrique à double bride, Valve papillon excentrique à double bride,Détenteur de Y, valve équilibrée,Clapet anti-retour à double plaque de plaquette, etc.
Heure du poste: août-11-2023
