На что обратить внимание при выборе клапанов для водородных систем
Клапаны для водородных систем с высокими эксплуатационными характеристиками: на что обратить внимание при выборе
Чак Хейз (Chuck Hayes), ведущий прикладной инженер в сфере экологически чистой энергии, Swagelok
Водородное топливо быстро набирает популярность как решение для транспорта. Оно доказало свою безопасность, рентабельность, практичность и экологичность. Короче говоря, это идеальный выбор для
Водород — это идеальный выбор для транспорта будущего.
Для реализации этого потенциала автотранспорт и заправочную инфраструктуру необходимо проектировать и производить с применением высококачественных материалов, чтобы гарантировать герметичную работу на годы или даже десятилетия вперед. Но далеко не все компоненты подходят для этой задачи. Производство и обращение с водородным топливом сопряжено с уникальными проблемами, поэтому от компонентов водородной топливной системы требуется соответствие определенному набору критериев эффективности.
Клапаны, отвечающие за управление потоком водорода в транспортных средствах и стационарных системах, являются хорошим примером. Как вы можете быть уверены при выборе и заказе клапана, что он подходит для водородной среды? Читайте дальше, чтобы узнать.
Почему высокие эксплуатационные характеристики клапанов водородных систем имеют значение
Эксплуатация водородных топливных систем происходит в неизменно сложных условиях. При заказе клапанов для водородных систем необходимо учитывать следующие факторы:
- Давление. Для достижения желаемой плотности H2 необходимо хранить в топливных баках под давлением 350 – 700 бар.
- Нагрузки и вибрация. Системы должны выдерживать высокие скорости, неровные дороги и неблагоприятные погодные условия.
- Безопасность. Автозаправочные станции должны быть безопасными для среднестатистического потребителя.
- Техобслуживание. Возможность с легкостью переделать герметичные соединения во время обслуживания
Все клапаны для водородных систем должны иметь эксплуатационные характеристики, соответствующие этим требованиям. Они должны демонстрировать герметичность в точке соединения и в точке отсечения или регулирования, а также способность выдерживать необходимые условия эксплуатации, характерные для водородных систем.
Чем уникален водород?
Молекулы водорода являются одними из самых мелких в природе, и это означает, что их изоляция может быть сложной задачей.
Все точки соединения в водородных системах должны быть герметичными. Любая утечка газа может представлять угрозу безопасности, особенно при обращении конечных пользователей с автозаправочной колонкой во время заправки. Утечка газа в автомобилях и системах хранения также является расточительством.
А поскольку молекулы водорода настолько малы, они могут проникать в нержавеющую сталь низкого качества. Это явление называется водородным охрупчиванием. Со временем под давлением в материале могут появиться трещины, что может стать серьезной проблемой при работе с водородной средой.
Шаровые краны для водородных систем
Шаровые краны — это распространенный компонент водородных систем, используемый для запуска и остановки потока водорода в том или ином направлении. При выборе шаровых кранов для водородных систем важно обращать внимание на конструкцию уплотнений штока, которая должна обладать высокой износостойкостью. Хорошим вариантом может стать шаровой кран цапфового типа с прямой нагрузкой. Такая конструкция помогает обеспечить герметичность при каждом срабатывании и отсечении. Нагружаемая снизу конструкция штока также может снизить вероятность выброса штока, обеспечив повышенную безопасность.
Если у вас возникли сомнения, поставщик клапана должен помочь вам с выбором. Подходящие шаровые краны могут иметь 2- или 3-ходовую конструкцию, допускать различные варианты монтажа и ряд коэффициентов расхода в зависимости от потребностей вашей системы. Наконец, обратите внимание на хорошую совместимость с фитингами, разработанными специально для водородных систем.
Игольчатые клапаны для водородных систем
Игольчатые клапаны используются для относительно точной регулировки расхода жидкости или газа. При заказе таких клапанов для водородных систем необходимо учитывать несколько важных факторов. Игольчатые клапаны, как правило, имеют цельнометаллическую конструкцию, требующую большого усилия для надлежащей герметизации. Такое усилие может деформировать саму иглу и, возможно, седло, создавая потенциальную опасность и требуя дорогостоящего обслуживания. Кроме того, такое необходимое усилие обычно требует использования больших пневмоприводов для открытия и закрытия клапанов, причем их полное срабатывание может занимать до двух минут.
Учитывая все это, важно выбирать игольчатые клапаны, изготовленные из высококачественной нержавеющей стали 316, устойчивой к деформации при многократном использовании. Кроме того, следует помнить, что не все игольчатые клапаны рассчитаны на давление, характерное для обычных водородных систем (350/700 бар). Выбирайте игольчатый клапан, рассчитанный на повышенное рабочее давление. Как и в случае с шаровыми кранами, обязательна совместимость с другими компонентами, сертифицированными для работы с водородом.
Обратные клапаны для водородных систем
Обратные клапаны выполняют важные функции безопасности в водородных компрессорах в системах заправки, контролируя избыточный обратный поток для защиты конечного пользователя. Обратные клапаны для водородных систем должны справляться с рядом трудностей, не свойственных обратным клапанам для систем общего назначения.
Большинство обратных клапанов оснащены пружинами — компонентами, которые обычно изготавливаются из упрочненного материала, более подверженного водородному охрупчиванию, чем высококачественная нержавеющая сталь 316. Кроме того, в системах заправки транспортных средств такие клапаны подвергаются значительным резким изменениям температуры и давления, что создает повышенную нагрузку на эластомерные уплотнения клапана. Учитывая все это, шаровые обратные клапаны являются более подходящим вариантом для водородных компрессоров. Здесь также важны долговечность материалов и совместимость с другими компонентами водородных систем.
***
Долгосрочная жизнеспособность рынка водородного автомобильного топлива зависит от безопасности, надежности и долговечности транспортных средств и инфраструктуры. Выбор и определение подходящих компонентов для всех водородных систем может помочь технологии в долгосрочной перспективе раскрыть весь свой потенциал.
Хотите узнать больше? Компания Swagelok предлагает ассортимент шаровых кранов, игольчатых и обратных клапанов, подходящих для работы с водородной средой, а также полный ассортимент дополнительных компонентов, которые помогут сделать ваши водородные системы более безопасными и надежными. Наши специалисты по водородным системам с радостью помогут вам сделать правильный выбор и найти решение, отвечающее вашим потребностям.
Статьи по Теме
Конструкция фитингов для водородных систем
Узнайте, каким образом фитинги, разработанные специально для применения в водородных системах, помогут OEM-производителям транспортных средств на топливных элементах и разработчикам соответствующей инфраструктуры обеспечить более безопасную и надежную работу топливных систем.
Передовые технологии водородного транспорта
Узнайте, как Швейцарские федеральные лаборатории материаловедения и технологий (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Empa) ведут передовые исследования в области водородного транспорта с помощью сервисов и продуктов Swagelok.
Реализация проекта водородных топливных элементов Luxfer
Благодаря духу сотрудничества в Swagelok и желанию компании инвестировать в сертификат EC-79 предприятие Luxfer получило возможность создавать системы подачи топлива, приводящие в движение 144 автобуса на водородных топливных элементах. Узнайте, как высокий уровень ответственного отношения в Swagelok Manchester помогает предприятию Luxfer развивать инновации.