Соленоидтық вентильдер: Газ жүйесінің тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз етіңіз

Газ жүйелеріндегі соленоидтық вентильдердің жұмыс істеу принципі

Электромагниттік әсер мен плунжердің қозғалысының негіздері

Газ ағыны магниттік әсер арқылы соленоидтық клапандар арқылы басқарылады. Ток орамадан өткенде магнит өрісі пайда болып, серіппенің кедергісіне қарсы металл штокты көтеріп, газ өтуі үшін жолды ашады. Электр тогы үзілген кезде серіппе штокты герметикті жағдайға жылдам қайтарып қояды, тікелей әсер ететін көптеген модельдер үшін бұл уақыт әдетте 5-10 миллисекунд аралығында болады. Бұл клапандар дұрыс жұмыс істеуі үшін магниттік күш серіппенің керілуі мен газ жағынан қысым әсерін жеңуге жеткілікті болуы керек. Күш жеткіліксіз болса, клапан жабылуы керек болғанда бөлшектеп жабылу немесе баяу жауап беру сияқты мәселелер туындайды.

Тікелей әсер ететін және пилоттық басқарылатын соленоидтық клапандар: газ қолданыстарындағы өнімділік

Тік әсерлі клапандар плунжерді орын аузының дәл үстіне орнатады, жанғыш қауіпсіздігі үшін маңызы зор тез, қате-тұрақты өшіруді қамтамасыз етеді. Пилоттық басқарылатын конструкциялар диафрагмадағы жүйенің қысымының айырмашылығын пайдаланып ашуға көмектеседі – бұл катушка қуатының қажеттілігін азайтады, бірақ кешігу уақытын ұлғайтады. ASME B16.40 стандартына сәйкес, бұл клапандар 5:1 асатын қысым айырымында тұрақты ағынды бақылауды сақтайды.

Клапанның реакция уақыты және газ ағыны тұрақтылығындағы маңызды рөлі

Авариялық жағдайлар кезінде қауіпті газдардың жиналуын тоқтату үшін клапандарды тез жабу өте маңызды. NFPA 86 стандарты жүйелердің нақты 250 миллисекунд ішінде толығымен өшуін талап етеді. Егер кешігу болса, қысым толқындары пайда болып, жану процесіне кедергі жасайды, бұл жалынның мүлдем өшуіне немесе одан да жаман, қауіпті кері жану жағдайына әкелуі мүмкін. Газ хроматографиялық талдау сияқты өте сезімтал жұмыстар үшін нәтижелердің дәл және сенімді болуы үшін 50 миллисекундтан кем жабылу уақыты қажет. Ораманың дұрыс өлшемін есептеу тек қағаздағы сандар туралы ғана емес. Бұл орамалар газдың жылдамдығы мен импульсін дұрыс ұстай алуы керек. Егер олар өте кішкентай немесе қуаты төмен болса, жоғары көлемді газ ағынының кедергісін жеңе алмайды.

Сенімді газ басқару үшін негізгі компоненттер мен конфигурациялар

Негізгі ішкі бөлшектер: орама, шпор, диафрагма және саңылау конструкциясы

Электр тогы электромагниттік орамнан өткенде, іске қосу үшін қажетті күшті туғызады. Бұл күш плунжерді жылжытады, содан кейін клапанның ашылуын ашатын немесе жабатын түзусызықты қозғалысқа айналады. Науқанды басқаратын клапандар үшін бұл қозғалыс сұйықтық өтуін басқаратын иілгіш кедергі ретінде әрекет ететін диафрагманы басқарады. Ішкі тесіктің пішіні өзі арқылы қанша қысым түседі және қандай көлем өте алады дегенге үлкен әсер етеді. 2023 жылғы Fluid Control Institute зерттеуіне сәйкес, газ қолданыстарында қысым жоғалтуларын шамамен 34 пайызға дейін азайту үшін жақсы жобалау жұмыстары жүргізілуі мүмкін. Температураның қайталануы мен уақыт өте келе қысымның тербелуі сияқты жағдайларда тіпті кішігірім ауытқулар да маңызды болғандықтан, механикалық өңдеуді дұрыс жасау да маңызды.

газ ағынын басқару үшін 2 жолды және 3 жолды соленоидтік клапан конфигурациялары

Екі портты (немесе 2 жолақ) клапандар бір газ желісінде негізгі қосу/өшіру үшін өте қолайлы. Газ бағытына көбірек бақылау қажет болғанда, үш портты (3 жолақ) клапандар қолданылады. Олар негізгі және резервтік қор желілері арасында ауысуға, әртүрлі инертті газдарды араластыруға немесе тазарту газын қажеттілігіне қарай басқа жолмен бағыттауға мүмкіндік береді. Ағынды тек тоқтату қажет болған кезде әрқашан 2 жолақ клапандарды қолданыңыз. Газ ағынының бағытын шынымен өзгерту операциялық тұрғыдан маңызды болатын жағдайлар үшін 3 жолақ модельдерді сақтап қойыңыз. Қажеттіліктен тыс істерге кірісу күрделіліктерге әкеледі және болашақта лездер пайда болуы мүмкін орындарды көбейтеді.

Материалды таңдау: қатаң газ ортасы үшін болат емес болат және коррозияға төзімді құймалар

SS316 нержежілмейтін болат денесі көбінесе өнеркәсіптік орталарда кездесетін ылғалдылыққа, көмірқышқыл газына және көмірсутекті газдарға төзімділігімен ерекшеленеді. Ылғалды хлор, сутегі сульфиді сияқты өте қатаң заттармен, сонымен қатар күкірт мөлшері жоғары табиғи газбен жұмыс істегенде инженерлер жиі коррозияға қарсы төзімділігі біршама жақсырақ болатын Хастеллой C-276 сияқты арнайы құймаларға жүгінеді. Сығымдамалар мен диафрагмалар да дәл сондай назар аудартады. Мысалы, PTFE 500 градус Фаренгейтке дейінгі температураға дейін шыдайды және қышқылдармен, тотықтырғыштармен жақсы жұмыс істейді. EPDM каучукі будың жүйелері мен оттегіге бай орталар үшін жарамды, мұнда температура 300F астында болады. Ал Витон отынмен қаныққан көмірсутекті орталарда 400F-қа жуық температураға дейін өте жақсы жұмыс істейді. ASME B31.3-2022 стандарттарының соңғы деректеріне сәйкес, клапандардың оннан жетісі ертерек шығатын себебі — материалдардың үйлесімсіздігінен туындайды. Сондықтан қондырғы спецификацияларын ресми түрде бекітпеден бұрын химиялық үйлесімділік кестелерін тексеру міндетті.

Газ қолданыстарындағы герметик материалдар және үйлесімділік

Температураға және химиялық заттарға төзімділікті бағалау: Viton, PTFE және EPDM

Газ жүйелерінің уақыт өте келе қаншалықты сенімді болатынын анықтауда сақтандырғыштардың бүтіндігі маңызды рөл атқарады. Витон® (FKM) мұнайлы газдарға ұшыраған кезде ісінбейді немесе сығылып шығып кетпейді және 400°F (204°C) температураға жуық болған кезде де серпімділігін сақтайды. Сутегі сульфиді мен хлор сияқты химикаттарға төзімділік жағынан PTFE-нің бәсі бар емес, ол 500°F (260°C) астам температурада да жақсы жұмыс істейді. Бірақ бір қиыншылық бар – PTFE серпімсіз болғандықтан, оны орнату үшін үлкен назар аудару және қосымша көмекші құрылымдар қажет. EPDM 300°F (149°C) астам емес буда және сілтілі газдарда өте жақсы жұмыс істейді, бірақ көмірсутекті орталарда тез бұзылатынына назар аудару керек. Дұрыс материалды таңдаған кезде өндірушілерге бірнеше байланысты факторларды ескеру қажет: қандай температураға тап болатыны, химикаттар материалға қаншалықты әсер ететіні және сақтандырғыштың сығылғаннан кейін пішінін қаншалықты сақтай алатыны. Осыны дұрыс түсінбесе, тез арада проблемалар туындайды – EPDM LNG қолданбаларында жарылады, ал Витон өте суық жағдайларда тым қатайып, сақтандыру қабілетін жоғалтады.

Саңылаулардан сақтандыру: әр түрлі газ түрлеріне сәйкес келетін электромагниттік клапан материалдары

Өнеркәсіптік қолданыстар үшін герметиктерді таңдаған кезде біз қандай газбен жұмыс істейтініміз маңызды, тек негізгі ортаға ғана емес. Көміртек диоксиді мен сутегі сульфиді бар табиғи газбен жұмыс істегенде инженерлер уақыт өте келе химиялық реакцияға түспейтін немесе ұлғаймайтын материалдарды талап етеді. Сондықтан мұндай жағдайларда PTFE-мен жабынған бөлшектер маңызды болып табылады. Нақты отын газ жүйелері үшін Viton каучогы жиі көрсетіледі, себебі ол бөлшектердің арасында кеңейіп немесе сығылып шығып кетпей, углеводороздарға төзімді. Таза оттегімен жұмыс істеу мүлдем басқа қиыншылықтар туғызады. Таза оттегімен жұмыс істейтін қондырғылар әдетте арнайы тазартылған PTFE-герметиктерді пайдаланады немесе металл-металл контактілі нүктелерді таңдайды. Бұл қалдық углеводородтардың болуынан пайда болатын өрт қаупін болдырмауға көмектеседі. Қоспаларды да ұмытпаңыз. Мысалы, газ құбырларына арналған иіс қоспалары ретінде қосылатын меркаптан немесе метанол ерітінділері герметизациялау материалдарына химикаттардың әсер ету сипатын мүлдем өзгерте алады. 2027 жылы этилен зауытында не болғанын еске түсіріңіз бе? Олар дұрыс емес эластомерлік герметиктерді пайдаланғаннан кейін жабдықты жаңарту үшін екі миллион долларға тыйым салуға мәжбүр болды. Сол кезден бері көптеген ірі зауыттар жаңа жабдықты пайдалану алдында барлық герметизациялау материалдарының тәуелсіз сынақтан өтуін талап етеді.

Оптималды соленоидтық клапан жұмысы үшін маңызды таңдау критерийлері

Өнеркәсіптік газ жүйелеріндегі кернеу мен электрлік сәйкестік

Жүйеде нақты қолжетімді болатын кернеуге сәйкес келетін орам кернеуін дұрыс таңдау өте маңызды. Егер кернеу жеткіліксіз болса, құрылғы дұрыс жауап қайтармайды немесе тек жартылай іске қосылады. Кернеу тым жоғары болса, бұл да жаман, себебі бұл изоляцияны тез қирақтатады және орамның уақытынан бұрын шығып қалуына әкеледі. Бұл Class I Div 2 аймақтарында дұрыс сертификаттауды алу міндетті болғандықтан, ерекше маңызды. Қондырғыны орнатар алдында оған AC немесе DC қуат керек екенін қайта тексеріңіз. DC орамдар әдетте дәстүрлі дыбыссыз жұмыс істейді және резервтік аккумуляторлармен жақсырақ жұмыс істейді. AC нұсқалары қажет болғанда іске қосылғанда күшті айналу моментін береді, бірақ кернеу шектеріне жақын жұмыс істегенде дыбыстық проблемалар туғызады.

Сенімді клапан іске қосылуы үшін қысым рейтингтері мен дифференциалды қысым

Су баптауыштарды таңдағанда олардың жүйедегі ең жоғары қысымға сәйкес бағаланғанын және су баптауыш ашылуы бойынша күтілетін қысым айырмасына (дифференциалды қысым) шыдай алатын етіп жасалғанын қамтамасыз ету маңызды. Тікелей әрекет ететін су баптауыштар өздерінің бойынша қысым айырмасы жоқ болғанда жақсы жұмыс істейді, сондықтан олар вакуумдық жағдайларда немесе өте төмен қысымдармен жұмыс істейтін жүйелер үшін сәйкес келеді. Пилоттық басқарылатын су баптауыштар үшін көбінесе диафрагманың отырғышынан көтерілуі үшін квадрат дюймге кем дегенде 5 фунт қысым айырмасы қажет. Жеткілікті қысым айырмасы болмағанда, бұл сорғылар уақыт өте келе жабылмай қалуы мүмкін, бұл уақыт өте келе сұйықтықтың сүзілуіне әкеледі. Су баптауыштың бағасынан асып кету де мәселелер тудырады. Сығылмалар деформацияланып бастайды және бүкіл құрылым бұзылады. Бұл жағдайлар тек ASME B16.5 сияқты өнеркәсіптік стандарттарды бұзбаумен қатар жүйеден сұйықтықтың сүзілу ықтималдығын әлдеқайда арттырады.

Ағын өткізгіштігі (Cv, SCFM) және оның жүйе тиімділігіне әсері

Клапанның ағынды өткізу қабілеті Cv бірлігінде (бұл 1 psi қысым айырымындағы судың АҚШ галлонымен минутына) немесе SCFM (стандартты куб фут минутына) өлшенеді, бұл тікелей энергия тұтынуына және жалпы процестің тұрақтылығына әсер етеді. Клапандар қолданылуына қарағанда тым кішкентай болса, олар алдыңғы компрессорлар мен реттегіштердің қажетсіз дәрежеде жұмыс істеуіне әкеп соғатын айтарлықтай қысым шығынын тудырады. Сұйықтандыру бақылау институтының 2023 жылы жариялаған зерттеуіне сәйкес, осындай компенсация эффекті шынында да энергия тұтынуды шамамен 15% арттыруы мүмкін. Дұрыс өлшем таңдау маңызды, себебі дұрыс клапан өлшемдері жүйенің барлық құрылғыларына қосымша күш түсірмей, тиімді жұмыс істеуді қамтамасыз етеді.

Cv = Q √(SG / ΔP)

Қайда Q = қажетті газ ағынының шығыны (GPM), SG = ауаға қатысты меншікті салмағы, және δP = рұқсат етілген қысым айырымы (psi). Ыдыстың өлшемін арттыру турбуленттілікті тудырады және басқару дәлдігін төмендетеді – бұл әсіресе модуляцияланатын немесе төмен ағынды қолдануларда проблемалы.

Әдетте ашық және әдетте жабық: конфигурацияны қауіпсіздік талаптарымен сәйкестендіру

Апат кезіндегі қауіпсіздік міндеті негізінен нәрселер бастапқыда қалай жұмыс істемесіне байланысты. Мысалы, әдетте жабық (NC) клапандар ток болмаған кезде автоматты түрде жабылады, сондықтан олар жану процестері, жылу жүйелері немесе улы газдармен жұмыс істейтін жағдайларда міндетті болып табылады. Ал әдетте ашық (NO) клапандар ақау пайда болған кезде де ашық қалады, сондықтан олар ағынды тоқтату суыту жүйелерінде немесе тазарту тізбектерінде шығып кеткен заттарға қарағанда көбірек мәселелер тудыратын жағдайлар үшін жарамдырақ. 2022 жылғы «Process Safety Journal» зерттеуіне сәйкес, газдың шығып кету оқиғаларының жиырма бестен төрті клапан параметрлерін дұрыс орнатпау салдарынан болды. Сондықтан әрбір клапанның нақты құрылғы үшін белгіленген SIL талаптарымен сәйкес келетінін тексеру өте маңызды. Қосымша қауіпсіздік үшін бұл тексеруді тәуелсіз түрде басқа адамның қайта тексеруін ұмытпаңыз.

Газ соленоидтық вентильдеріндегі қауіпсіздік және апаттық қорғаныс механизмдері

Ток кеткен кезде апаттық қорғаныс жұмысы: серіппелі қайтару және авариялық жабылу

Серіппелі қайтару механизмдері сыртқы электр көзіне, батареяларға немесе ысырылған ауаға мүлдем мұқтаж болмайтын ішкі қауіпсіздік жүйесі ретінде жұмыс істейді. Ток үзілген кезде бұл механикалық серіппелер тез арада іске қосылып, плунжерді, әдетте жабық вентильдер үшін алдын ала белгіленген жағдайына итереді. Бұл тез реакция газдың бақылаусыз шығып кетуін тоқтатады, ол табиғи газ берілетін немесе өңделетін жерлерде үлкен жарылыстарға әкелуі мүмкін. Біз көрген салалық деректерге сәйкес, әрбір апат орташа есеппен шамамен 740 000 доллардан астам шығын тудыруы мүмкін. Сондықтан да серіппелі қайтару конструкциялары SIL деңгейі 2-ден 3-ке дейінгі қолданбалармен айналысатын инженерлер арасында қорғаныстың жоғары деңгейін және басқа нұсқалармен салыстырғанда қол жетімді құнын ұсынатындықтан, үлкен танымалдылыққа ие.

Біріктірілген қауіпсіздік функциялары: авариялық тоқтату, ағып кетуді болдырмау және қысымды бақылау

Қазір замағындағы газ соленоидтық вентильдер бірнеше қорғаныс деңгейлерімен жабдықталған. Авариялық жағдайлар туралы сөз болғанда, ESD жүйесі газ детекторларымен тығыз байланыста жұмыс істейді. Егер деңгейлер шамамен 5% ЖАС-ге жетсе, потенциалды қауіп-қатерді тоқтату үшін вентиль автоматты түрде өшіріледі. Конструкцияға үш еселі герметикті диафрагмалар қоса берілген, сонымен қатар PTFE-мен қапталған нержавейкалық болаттан жасалған арнайы саптардың герметиктері кіреді. Бұл жаңартулар екі герметикпен жабдықталған ескі модельдерге қарағанда мүмкін болатын саңылауларды шамамен 90% дейін азайтады. Қысымды реттеу – бұл 200-ден 500 мбар-ға дейінгі маңызды диапазондарда жұмысты тегіс жүргізуді қамтамасыз ететін тағы бір негізгі қызмет. Бұл вентильдің қайталанып ашылуы мен жабылуы кезінде герметиктерге зақым келтіруі мүмкін болатын қысымның сәтті өсуін болдырмауға көмектеседі. Барлық осы компоненттер температура өзгерістері, тербелістер және қалыпты тозу кезінде жылдар бойы пайдаланғаннан кейін де күтпеген газдың сырқатуы болмауы үшін бірлесіп жұмыс істейді. Мұндай сенімділік API RP 14C және IEC 61511 сияқты өнеркәсіптік стандарттарға сәйкес келеді.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Газ жүйелеріндегі тікелей әсер ететін және пилоттық басқарылатын электромагниттік клапандардың айырмашылығы неде?

Тікелей әсер ететін электромагниттік клапандар орын ауыстыруды тездету үшін орынның дәл үстінде поршеньді қолданады, ол жаныштар мен анализаторлар сияқты төменгі ағын қолданбалары үшін идеалды. Екінші жағынан, пилоттық басқарылатын клапандар орын ауыстыруды жеңілдету үшін айырмашылық қысымды қолданады, бұл негізгі газ желілері мен будың қазандары сияқты жоғары қысымды қолданбаларға сәйкес келеді.

Неліктен газ жүйелерінде клапанның реакция уақыты маңызды?

Тез клапан реакция уақыты авария кезінде қысым толқынының пайда болуын болдырмау үшін маңызды, себебі бұл жану процестерін бұзуы мүмкін. NFPA 86 сияқты стандарттар сезімтал газ қолданбаларымен жұмыс істейтін жүйелердегі қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін 250 миллисекундтан кешіктірмей тоқтатуды талап етеді.

Коррозияға қарсы ортада электромагниттік клапандардың өнімділігіне материалдарды таңдау қалай әсер етеді?

Қатты жағдайларда коррозияға төзімділік үшін материалды таңдау өте маңызды. SS316 сияқты болат жалпы қолданыста кең тараған, бірақ Hastelloy C-276 сияқты қоспалар қатты химикаттарға төзімділігі жақсырақ. PTFE және Viton сияқты дұрыс сызықтар да жүйенің сенімділігін сақтауда маңызды рөл атқарады.