คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบถูกดัดแปลงอย่างไรเพื่อใช้งานกับไฮโดรเจน?

ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและมีมากที่สุดในจักรวาล มันเป็นเชื้อเพลิงขับเคลื่อนรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง เก็บพลังงานหมุนเวียนส่วนเกิน และผลักดันกระบวนการทางอุตสาหกรรมไปสู่การปล่อยมลพิษที่ต่ำลง แต่การอัดไฮโดรเจนนั้นยากมาก และไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะแก้ไขได้ด้วยการปรับปรุงแบบทั่วไป

โมเลกุลของไฮโดรเจนมีขนาดเล็กมากจนสามารถเล็ดลอดผ่านซีลที่ใช้กับก๊าซอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้โดยไม่มีปัญหา ชิ้นส่วนโลหะรอบๆ ซีลจะค่อยๆ ดูดซับไฮโดรเจนภายใต้แรงดัน ทำให้ความแข็งแรงลดลงเมื่อเวลาผ่านไป และด้วยความไวไฟที่อยู่ในช่วง 4% ถึง 75% ในอากาศ การรั่วไหลใดๆ จึงเป็นเรื่องร้ายแรงคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบเครื่องจักรที่เชื่อถือได้และเป็นที่เข้าใจกันอย่างกว้างขวางสามารถจัดการกับสิ่งเหล่านี้ได้ทั้งหมด แต่ก็ต่อเมื่อเครื่องจักรเหล่านั้นได้รับการออกแบบมาตั้งแต่เริ่มต้นโดยคำนึงถึงไฮโดรเจนเป็นสำคัญเท่านั้น

เหตุใดไฮโดรเจนจึงทำให้คอมเพรสเซอร์มาตรฐานเสียหาย

คุณสมบัติหลักสามประการเป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจด้านวิศวกรรมส่วนใหญ่

ขนาดโมเลกุล ไฮโดรเจนเป็นโมเลกุลก๊าซที่เล็กที่สุด แม้ในสภาวะความดันปานกลาง มันก็ยังสามารถแทรกซึมผ่านช่องว่างที่แน่นสนิทสำหรับไนโตรเจนหรืออากาศได้ แหวนลูกสูบและซีลแกนลูกสูบแบบทั่วไปจึงไม่แน่นพอ

การเปราะแตกง่าย ภายใต้แรงดัน อะตอมของไฮโดรเจนจะแพร่เข้าไปในโลหะบางชนิดและทำให้โลหะอ่อนตัวลง บางครั้งอาจทำให้ชิ้นส่วนแตกร้าวอย่างเห็นได้ชัด บางครั้งก็แค่ลดอายุการใช้งานจนกระทั่งเกิดความเสียหายโดยไม่คาดคิด ปรากฏการณ์นี้ส่งผลกระทบต่อผนังกระบอกสูบ แผ่นวาล์ว ก้านลูกสูบ และตัวยึดต่างๆ เหล็กกล้าคาร์บอน ซึ่งเป็นวัสดุมาตรฐานสำหรับอุปกรณ์อัดแก๊สส่วนใหญ่ มักเป็นตัวเลือกที่ไม่เหมาะสมในกรณีนี้

ช่วงความไวไฟ 4% ถึง 75% ในอากาศเป็นช่วงที่กว้างผิดปกติ ก๊าซธรรมชาติจะติดไฟได้เมื่อความเข้มข้นอยู่ที่ประมาณ 5% ถึง 15% ไฮโดรเจนติดไฟได้ที่ความเข้มข้นซึ่งถือว่าปลอดภัยสำหรับก๊าซอื่นๆ เกือบทุกชนิด นั่นทำให้การกักเก็บและการตรวจจับไม่ใช่แค่เพียงแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด แต่เป็นข้อกำหนดหลักในการออกแบบมากกว่า

อะไรเปลี่ยนแปลงไปบ้างในคอมเพรสเซอร์ที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง

วัสดุ การตัดสินใจที่สำคัญที่สุดเกิดขึ้นก่อนที่จะมีการกลึงชิ้นส่วนใดๆ เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก—เช่น 316L—มีโครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์ที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่หน้า ซึ่งต้านทานการแพร่ของไฮโดรเจนได้ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีโครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์ที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ตัว สำหรับแผ่นวาล์วและชิ้นส่วนที่มีความเค้นสูงอื่นๆ โลหะผสมที่มีส่วนประกอบของนิกเกล เช่น อินโคเนล หรือ ฮาสเทลลอย ถือเป็นมาตรฐาน ก้านลูกสูบมักเคลือบด้วยเซรามิกหรือทังสเตนคาร์ไบด์เพื่อป้องกันการแทรกซึมของไฮโดรเจนและควบคุมการสึกหรอ

การซีล ซีลที่หล่อลื่นด้วยน้ำมันจะปนเปื้อนไฮโดรเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซลล์เชื้อเพลิงไม่สามารถทนต่อการปนเปื้อนของไฮโดรคาร์บอนได้ แหวนลูกสูบแบบไร้น้ำมันที่ทำจาก PTFE, PEEK หรือวัสดุคอมโพสิตที่เติมคาร์บอนจะคงการสัมผัสกับผนังกระบอกสูบโดยไม่จำเป็นต้องใช้สารหล่อลื่น ซีลแกนลูกสูบใช้แหวนหลายวงที่มีห้องกลางระบายอากาศ ไฮโดรเจนใดๆ ที่ผ่านแหวนวงแรกจะถูกดักจับและตรวจจับหรือส่งกลับเข้าสู่ระบบอย่างปลอดภัย โดยไม่ปล่อยให้สะสม ในข้อต่อแบบคงที่ การเชื่อมต่อแบบโลหะต่อโลหะจะเข้ามาแทนที่ปะเก็นยางยืด ซึ่งจะเสื่อมสภาพเมื่อใช้งานกับไฮโดรเจน

สำหรับงานที่ต้องการความปลอดภัยสูงสุด การออกแบบแบบซีลสองชั้นโดยมีไนโตรเจนเป็นตัวกลางเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง ซึ่งจะช่วยสร้างชั้นป้องกันเพิ่มเติมพร้อมทั้งตรวจสอบช่องว่างระหว่างซีลได้อย่างต่อเนื่อง

การจัดการความร้อน การอัดไฮโดรเจนก่อให้เกิดความร้อน อุณหภูมิสูงจะเร่งการเปราะแตก ทำให้ซีลโพลีเมอร์เสื่อมสภาพ และลดระยะปลอดภัยจากการติดไฟเอง (ซึ่งสำหรับไฮโดรเจนอยู่ที่ประมาณ 585°C) การอัดหลายขั้นตอนพร้อมการระบายความร้อนระหว่างขั้นตอนเป็นมาตรฐาน ขั้นตอนแรงดันสูงใช้ปลอกกระบอกสูบระบายความร้อนด้วยน้ำ เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ทางออกของแต่ละขั้นตอนจะส่งข้อมูลไปยังระบบควบคุมและสั่งปิดระบบหากอุณหภูมิเกินขีดจำกัด

ระบบการวัดและควบคุม คอมเพรสเซอร์ไฮโดรเจนที่ขาดการตรวจสอบที่ดีนั้นเปรียบเสมือนการออกแบบที่ไม่สมบูรณ์ อุปกรณ์ตรวจจับการรั่วไหลเฉพาะสำหรับไฮโดรเจนจะติดตั้งอยู่ที่ช่องระบายอากาศของซีลแกนวาล์ว ฝาครอบวาล์ว และข้อต่อหน้าแปลน เซ็นเซอร์วัดการสั่นสะเทือนจะตรวจจับการสึกหรอของวาล์วหรือแหวนลูกสูบก่อนที่จะเกิดความเสียหาย อุปกรณ์ระบายแรงดันได้รับการออกแบบให้มีขนาดเหมาะสมกับน้ำหนักโมเลกุลต่ำของไฮโดรเจน ซึ่งทำให้แรงดันเพิ่มขึ้นเร็วกว่าก๊าซที่มีน้ำหนักมากกว่า ข้อมูลทั้งหมดนี้จะถูกส่งไปยัง PLC ซึ่งควบคุมการทำงานปกติและดำเนินการปิดระบบอย่างเป็นระบบโดยใช้ไนโตรเจนหากมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้น

คอมเพรสเซอร์เหล่านี้ใช้ที่ไหนบ้าง

สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน (350–700 บาร์): การอัดอากาศแบบไร้น้ำมันและการรั่วไหลเกือบเป็นศูนย์เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ หน่วยเหล่านี้ยังมีการเริ่มและหยุดทำงานบ่อยครั้ง ซึ่งเพิ่มภาระความล้าที่ต้องคำนึงถึงในการออกแบบด้วย

การใช้งานไฮโดรเจนในระดับอุตสาหกรรม (30–300 บาร์): การผลิตเหล็ก การแปรรูปทางเคมี และการดำเนินงานในโรงกลั่นน้ำมัน ต้องการช่วงเวลาการบำรุงรักษาที่ยาวนาน และความทนทานต่อการกัดกร่อนของไฮโดรเจนอย่างน่าเชื่อถือตลอดระยะเวลาการใช้งานที่ยาวนาน

การบูรณาการเครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้า: เครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าผลิตไฮโดรเจนที่ความดันค่อนข้างต่ำและปริมาณผลผลิตที่แปรผันได้ คอมเพรสเซอร์ในระบบเหล่านี้ได้รับประโยชน์จากการจัดการทางเข้าที่ยืดหยุ่นและการทำงานที่โหลดบางส่วนอย่างมีประสิทธิภาพ

บริษัท ซูโจว ฮวาหยาน แก๊ส อีควิปเมนท์ จำกัด

เราผลิตคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบสำหรับใช้งานกับไฮโดรเจนมานานกว่า 40 ปีแล้ว ประสบการณ์เหล่านั้นได้สั่งสมความรู้เฉพาะด้าน เช่น เหล็กกล้าไร้สนิมเกรดใดทนแรงดันได้ถึง 100 MPa สูตรของแหวนโพลีเมอร์แบบใดใช้งานได้นานที่สุดในรอบการทำงานที่กำหนด และแหวนวงแรกมักจะสึกหรอที่ตำแหน่งใดในชุดซีล

เราดำเนินการทุกขั้นตอนภายในบริษัท ตั้งแต่การออกแบบ การเลือกวัสดุ การกลึง การอบชุบความร้อน การประกอบ และการทดสอบ หน่วยผลิตแรงดันสำหรับไฮโดรเจนทุกชิ้นที่ออกจากโรงงานของเราได้รับการผลิตตามข้อกำหนดเฉพาะสำหรับไฮโดรเจนอย่างครบถ้วน ไม่ได้ดัดแปลงมาจากแบบคอมเพรสเซอร์ก๊าซมาตรฐาน

หากคุณมีความต้องการด้านการอัดไฮโดรเจน ไม่ว่าจะเป็นหน่วยสถานีเติมเชื้อเพลิงแบบสามขั้นตอนที่ 700 บาร์ หรือการใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีแรงดันต่ำกว่า เราสามารถหารือเกี่ยวกับรูปแบบที่เหมาะสมกับแรงดัน ความบริสุทธิ์ และอัตราการไหลของคุณได้

บริษัท ซูโจว ฮวาหยาน แก๊ส อีควิปเมนท์ จำกัด อีเมล:Mail@huayanmail.comเบอร์โทรศัพท์: +86 19351565170 เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมการอัดไฮโดรเจนมากว่า 40 ปี