کمپرسورهای رفت و برگشتی چگونه برای سرویس هیدروژن سازگار می‌شوند؟

هیدروژن سبک‌ترین و فراوان‌ترین عنصر در جهان است. این عنصر، وسایل نقلیه پیل سوختی را به حرکت در می‌آورد، انرژی تجدیدپذیر مازاد را ذخیره می‌کند و فرآیندهای صنعتی را به سمت انتشار گازهای گلخانه‌ای کمتر سوق می‌دهد. اما فشرده‌سازی آن واقعاً دشوار است - و نه به روش‌هایی که ارتقاءهای آشکار آن را حل کنند.

مولکول‌های هیدروژن به اندازه‌ای کوچک هستند که می‌توانند بدون هیچ مشکلی از میان درزگیرهایی که هر گاز صنعتی دیگری را در خود جای می‌دهند، عبور کنند. قطعات فلزی اطراف آنها به آرامی هیدروژن را تحت فشار جذب می‌کنند و به مرور زمان استحکام خود را از دست می‌دهند. و با توجه به محدوده اشتعال‌پذیری ۴ تا ۷۵ درصد در هوا، هرگونه نشتی یک حادثه جدی است.کمپرسورهای رفت و برگشتیماشین‌های قابل اعتماد و شناخته‌شده می‌توانند از پس همه این کارها برآیند، اما تنها زمانی که از پایه و با در نظر گرفتن هیدروژن ساخته شده باشند.

چرا هیدروژن کمپرسورهای استاندارد را از رده خارج می‌کند؟

سه ویژگی، بیشتر تصمیمات مهندسی را هدایت می‌کنند.

اندازه مولکولی. هیدروژن کوچکترین مولکول گاز است. حتی در فشار متوسط، از میان شکاف‌هایی که برای نیتروژن یا هوا کاملاً تنگ هستند، عبور می‌کند. حلقه‌های پیستون و پکینگ‌های میله پیستون معمولی به اندازه کافی تنگ نیستند.

شکنندگی. تحت فشار، اتم‌های هیدروژن در فلزات خاصی نفوذ کرده و آنها را ضعیف می‌کنند - گاهی اوقات قطعات به طور قابل مشاهده ترک می‌خورند، گاهی اوقات فقط عمر خستگی را کاهش می‌دهند تا زمانی که چیزی به طور غیرمنتظره خراب شود. این امر بر دیواره‌های سیلندر، صفحات سوپاپ، میله‌های پیستون و بست‌ها تأثیر می‌گذارد. فولاد کربنی، که به طور پیش‌فرض برای اکثر تجهیزات فشرده‌سازی گاز استفاده می‌شود، اغلب در اینجا انتخاب اشتباهی است.

پنجره اشتعال‌پذیری. ۴٪ تا ۷۵٪ در هوا، محدوده غیرمعمول و گسترده‌ای است. گاز طبیعی تقریباً بین ۵٪ تا ۱۵٪ مشتعل می‌شود. هیدروژن در غلظت‌هایی قابل اشتعال است که تقریباً برای هر گاز دیگری بی‌خطر است. این امر باعث می‌شود مهار و تشخیص، کمتر از یک گزینه‌ی ایده‌آل و بیشتر از یک الزام اصلی طراحی باشد.

چه چیزی در واقع در یک کمپرسور هیدروژنی تغییر می‌کند؟

مواد. مهمترین تصمیمات قبل از ماشینکاری هر چیزی گرفته می‌شود. فولادهای ضد زنگ آستنیتی - 316L که انتخاب رایجی است - دارای ساختار کریستالی مکعبی با وجوه مرکزدار هستند که در برابر نفوذ هیدروژن بهتر از جایگزین‌های مکعبی با وجوه مرکزدار مقاومت می‌کند. برای صفحات سوپاپ و سایر اجزای تحت تنش بالا، آلیاژهای پایه نیکل مانند اینکونل یا هستلوی استاندارد هستند. میله‌های پیستون اغلب پوشش‌های سرامیکی یا کاربید تنگستن دارند تا از ورود هیدروژن جلوگیری کرده و سایش را کنترل کنند.

آب‌بندی. آب‌بندهای روغن‌کاری‌شده، هیدروژن را آلوده می‌کنند. به‌ویژه، پیل‌های سوختی نمی‌توانند انتقال هیدروکربن را تحمل کنند. رینگ‌های پیستون بدون روغن ساخته‌شده از PTFE، PEEK یا کامپوزیت‌های پرشده با کربن، بدون نیاز به روانکاری، تماس با دیواره سیلندر را حفظ می‌کنند. پکینگ‌های میله‌ای از چندین رینگ با محفظه‌های میانی تهویه‌شده استفاده می‌کنند - هر هیدروژنی که از رینگ اول عبور کند، گرفته شده و یا شناسایی می‌شود یا به‌طور ایمن به سیستم بازگردانده می‌شود و اجازه تجمع پیدا نمی‌کند. در اتصالات استاتیک، اتصالات فلز به فلز جایگزین واشرهای الاستومری می‌شوند که در سرویس هیدروژن تخریب می‌شوند.

برای سخت‌ترین کاربردها، پیکربندی‌های دو آب‌بند با یک بافر نیتروژن بین آنها یک گزینه هستند که یک لایه مهار دوم با نظارت مداوم بر فضای بین آب‌بندها فراهم می‌کنند.

مدیریت حرارتی. فشرده‌سازی هیدروژن گرما تولید می‌کند. دمای بالا باعث تسریع شکنندگی، تخریب آب‌بندهای پلیمری و کاهش حاشیه ایمنی در برابر خوداشتعال (که برای هیدروژن حدود ۵۸۵ درجه سانتیگراد است) می‌شود. فشرده‌سازی چند مرحله‌ای با خنک‌سازی داخلی بین مراحل استاندارد است. مراحل فشار بالا از ژاکت‌های سیلندر خنک‌شونده با آب استفاده می‌کنند. حسگرهای دما در هر مرحله، خوراک را به سیستم کنترل تخلیه می‌کنند و در صورت تجاوز از حد مجاز، باعث خاموش شدن می‌شوند.

ابزار دقیق و کنترل. یک کمپرسور هیدروژن بدون نظارت خوب، یک طراحی ناتمام است. آشکارسازهای نشت مخصوص هیدروژن در دریچه‌های بسته‌بندی میله، پوشش‌های سوپاپ و اتصالات فلنج قرار دارند. حسگرهای لرزش، سایش اولیه سوپاپ یا حلقه را قبل از اینکه به خرابی تبدیل شود، تشخیص می‌دهند. دستگاه‌های کاهش فشار برای وزن مولکولی کم هیدروژن اندازه گیری می‌شوند که باعث افزایش فشار سریع‌تری نسبت به گازهای سنگین‌تر می‌شود. همه اینها به یک PLC وارد می‌شود که عملکرد عادی را مدیریت می‌کند و در صورت بروز هرگونه مشکل، خاموشی کنترل شده و با نیتروژن را اجرا می‌کند.

محل استفاده از این کمپرسورها

ایستگاه‌های سوخت‌گیری هیدروژن (۳۵۰ تا ۷۰۰ بار): فشرده‌سازی بدون روغن و نشتی نزدیک به صفر غیرقابل انکار است. این واحدها همچنین مرتباً روشن و خاموش می‌شوند که باعث افزایش بار خستگی می‌شود که طراحی باید آن را در نظر بگیرد.

خدمات هیدروژن صنعتی (30 تا 300 بار): فولادسازی، فرآوری شیمیایی و عملیات پالایشگاهی نیاز به فواصل طولانی تعمیر و نگهداری و مقاومت قابل اعتماد در برابر حمله هیدروژنی در طول دوره‌های عملیاتی طولانی دارند.

ادغام الکترولیزر: الکترولیزرها هیدروژن را در فشارهای نسبتاً کم و خروجی متغیر تولید می‌کنند. کمپرسورهای این سیستم‌ها از قابلیت کنترل ورودی انعطاف‌پذیر و عملکرد کارآمد در حالت بار جزئی بهره‌مند هستند.

شرکت تجهیزات گاز شوژو هوایان

ما بیش از ۴۰ سال است که کمپرسورهای رفت و برگشتی را برای سرویس هیدروژن تولید می‌کنیم. این زمان به دانش خاصی تبدیل شده است: کدام گرید فولاد ضد زنگ در فشار ۱۰۰ مگاپاسکال دوام می‌آورد، کدام فرمولاسیون حلقه پلیمری در یک چرخه کاری مشخص بیشترین دوام را دارد و حلقه اول در کدام قسمت از پشته پکینگ تمایل به ساییدگی دارد.

ما طراحی، انتخاب مواد، ماشینکاری، عملیات حرارتی، مونتاژ و آزمایش را در داخل شرکت انجام می‌دهیم. هر واحد هیدروژنی که از کارخانه ما خارج می‌شود، مطابق با مجموعه‌ای کامل از مشخصات خاص هیدروژن ساخته شده است، نه برگرفته از طراحی استاندارد کمپرسور گاز.

اگر نیاز به فشرده‌سازی هیدروژن دارید - چه یک واحد سوخت‌گیری سه مرحله‌ای ۷۰۰ بار باشد و چه یک کاربرد صنعتی با فشار پایین‌تر - می‌توانیم پیکربندی متناسب با شرایط فشار، خلوص و جریان شما را بررسی کنیم.

شرکت تجهیزات گاز شوژو هوایان، با مسئولیت محدود. ایمیل:Mail@huayanmail.comتلفن: +86 19351565170 مهندسی راهکارهای فشرده‌سازی هیدروژن با بیش از 40 سال سابقه.