Lemar Wright videósorozata a nyomáshatárolókról: 1. rész
Nyomáshatároló szelepekkel az ipar szinte valamennyi területén találkozhatunk, legyen szó akár gáz-analitikáról, üzemanyagcellás rendszerekről, gázhegesztésről vagy olajiparról.
A Pressure Tech mérnöke, Lemar Wright (angol nyelvű) videósorozatban magyarázza el a nyomásszabályzók működését, tisztán és közérthetően, az egyszerű megértésért.
Ebben a videóban a nyomásszabályozó működéséről, főbb részegységeiről, és a témában használatos alapfogalmakról lesz szó lesz szó. A nyomáshatároló szelep fő részei (ezek megegyeznek, akár az alvízi, akár a felvízi nyomást akarunk szabályozni).
Néhány példa alacsony átáramlású Pressure Tech nyomáshatárolókra.
A nyomáshatároló szelepek fő elemei
A terhelést biztosító elem
Általában nyomó-rugó, melyet a kívánt nyomásérték beállításához előfeszítünk. Ehhez sok szelepen találhatunk kézi kereket, melyet az óramutató járásával egyező irányba tekerve a rugót feszítjük, a rugóerő – így a nyitási nyomás – nő. Más módon is biztosíthatjuk a szükséges terhelést: membrános, membrános és rugós, vagy pneumatikus megoldások léteznek, mindegyik a maga előnyeivel, és hátrányaival, mint a droop elkerülése, vagy az automatizálás lehetővé tétele, vagy egy vezérlő-nyomás bevezetése, ha egy referencia-nyomáshoz szeretnénk tartani.
Az érzékelő-elem
Általában vagy membrán, vagy egy dugattyú (sensing element). Feladata, hogy a nyomást „érzékelje”, akár al- akár felvíz oldalon, és ez biztosítja a kapcsolatot a közeg és a terhelést adó mechanizmus között. Az érzékelő elemre hat mind a beállított terhelés, mind pedig a belépő- vagy kilépő nyomás.
A szabályozó-elem
Egy szelep és egy ülék kombinációja, a nyomáshatároló „lelke”. Célja, hogy az átáramlási keresztmetszet csökkentésével magasabb szintről egy alacsonyra vigye le a közeg nyomásást.
A hidrogén-üzletág már jó ideje szembe kell, hogy nézzen a klasszikus dilemmával, amit ezzel az ősi kérdéssel írnak le: mi volt előbb, a tyúk, vagy a tojás, a H2 infrastruktúra, vagy a kereslet?
Nehéz megindokolni a hidrogén előállításához és a töltőállomásokhoz szükséges befektetéseket, amikor a kereslet, mely kitermelné őket, közel sincs az ehhez szükséges szinten. Másfelől viszont, a végfelhasználók mindaddig ódzkodni fognak a hidrogén-hajtású járművektől, míg nem látják úgy, hogy kellően hatékony hálózat áll rendelkezésre a kiszolgálásukhoz.
Mi az a TEN-T?
A Trans-European Transport Network (TEN-T) egy, az EU-ban kiépítendő közlekedési hálózat vasutak, hajózható csatornák, rövid tengeri- és közutak bevonásával, melyek kikötőket, repülőtereket és vasúti pályaudvarokat kötnének össze Európa-szerte, létrehozva egy könynen elérhető H2 infrastruktúrát.
Halvány fény az alagút végén?
Mostanában láthatóak az első jelei annak, hogy kezdünk elmozdulni annak az elfogadásának irányába, hogy először is infrastruktúrára lesz szükség, hogy az már készen álljon, ha a kormányzati beruházások és kedvező törvényalkotás hatására (mint például az AFIR) valóban elkezd felfutni a hidrogén-alapú gazdasági szektor.
Az AFIR célja, hogy felgyorsítsa és egységesítse mind az elektromos mind a hidrogén töltési módszerek fejlesztését az egész EU-ban. A hidrogén esetében ez azt jelenti, hogy 2030-ig a TEN-T belső hálózata mentén maximum 200 km-ként épülnie kell egy mindenki számára elérhető hidrogén-töltőállomásnak (azaz HRS-nek).
Mivel kevesebb, mint 6 évünk maradt, hogy AFIR kulcsfontosságú célját elérjük, mindannyiunkra fontos feladat vár.
A kirakós legfontosabb darabja
Safety first
A fő kérdés egy dinamikusan növekvő hidrogén töltési-infrastruktúra létrehozásában a biztonság.
Hogy a tankolás folyamata biztonságos legyen, a nagy nyomáson tárolt hidrogén gázt szigorúan ellenőrzött és felügyelt körülmények között lehet csak a jármű tartályaiba engedni. Ez a felügyelet a nyomás lépcsőzetes növelésével valósul meg, amikor is a HRS-ben tárolt hidrogén magas nyomását először csökkentjük (akár egészen 20 barig), majd fokozatosan növeljük 350, vagy akár 700 barra, a jármű tárolórendszertől függően.
SAE J2601
Hogy a nyomás-felügyeleti rendszer – a magas tárolási nyomás csökkentése, majd újfent lassú növelése – működhessen, nyomásszabályozókra van szükség. Ezen szabályozóknak ráadásul távvezérelhetőnek kell lenniük, hogy a fokozatos nyomásnöveléssel biztonságosan, és a vonatkozó szabványnak (SAE J2601) megfelelően töltsék fel a járműveket.
Mit tartalmaz a SAE J2601?
Ez a szabvány hivatott leírni a könnyű-gépjárművek hidrogén töltésének folyamatait és protokollját. Olyasmiket határoz meg, mint a tüzelőanyag-hőmérséklet, legmagasabb megengedett térfogatáram, a nyomásnövelés meredeksége, vagy épp a végnyomás.
Ennek a szabványnak a fontosságát nem lehet elégszer aláhúzni. Ilyen nyomásszinteken – különösen 700 barnál – létfontosságú, hogy a HRS minden alkatrészének tervezésekor a lehető legnagyobb odafigyeléssel és gondossággal járjunk el.
Nyomásszabályzók
A hidrogén-töltés egy dinamikus folyamat, ehhez jönnek még ráadásul a hidrogén gáz egyedi tulajdonságai. Éppen ezért az itt használt szabályzóknak különleges követelményeknek kell eleget tenniük, így garantálható a hatékony, biztonságos és megbízható működés a töltés során.
Az anyagválasztás az alapja egy megbízható és biztonságos eszköz tervezésének. A belső és külső anyagokat úgy kell megválasztani, hogy kompatibilisek legyenek a hidrogénnel, ellenálljanak az u.n. hidrogén ridegségnek. Ezen felül a töltés során jelentkező extrém magas nyomásokat, és széles skálán változó hőmérsékleti viszonyokat (-40 és 80 °C között) is jól kell viseljék.
Az optimális működéshez a szabályzónak magas áramlási sebességet kell biztosítania, akár 120 g/s is, hogy a töltés hatékony és gyors lehessen.
Ezekre a kihívásokra válaszul alkotta meg a Pressure Tech az RF1034 szabályzóját, amely máris rendkívül népszerű a hidrogén-ökoszisztéma úttörői között, akik a H2 infrastruktúra kiépítésén munkálkodnak.
RF1034
A megoldás?
Az RF1034 a Pressure Tech által tervezett és gyártott dugattyús vezérlésű nyomásszabályzó, melyet teljesen a hidrogén-ipar követelményeire szabtunk:
Kiegyensúlyozott szeleptest a pontos nyomásszabályzásért
Cv 0.5 vagy 1, a SAE J2601-nek megfelelő a töltési időért
1034 baros maximális nyomásra méretezve, így a 350 és 700 baros működési tartományokat könnyedén kiszolgálja
Kiváló anyagminőség (egyebek mellett rozsdamentes acél ház) gondoskodik a tartósan megbízható teljesítményről
Az iparági szabványoknak (például ISO 19880-3) való megfelelése miatt kompatibilis akár új, akár már meglévő HRS-ekkel.
Pneumatikus és elektronikus vezérlési lehetőségek teszik rugalmasan alkalmazhatóvá, és biztosítják, hogy a nyomásnövelés a szabványban leírtak szerint működjön
Összefoglalás
Az AFIR-hez hasonló kezdeményezések láttán a piaci szereplők, ahogyan partnerünk, a Pressure Tech is, megerősített bizalommal fektetnek időt és anyagi erőforrást olyan termékek fejlesztésébe, melyek közelebb hozzák a TEN-T kiépítését, és általában a hidrogén-ökoszisztémát.
Partnereinkkel az elérhető és gazdaságos H2 infrastruktúra irányába haladunk, az RF1034 szabályzóhoz hasonló eszközök felhasználásával egy fenntartható, a hidrogén formájában tiszta energiára épülő jövő felé haladunk elkötelezetten.
