Οδηγός επιλογής κινητήρα ανθεκτικού σε έκρηξη για εφαρμογές υδρογόνου: Ασφαλής πυρήνας ισχύος για σταθμούς ανεφοδιασμού υδρογόνου και ηλεκτρόλυση
1Η πρόκληση ασφάλειας πίσω από την άνθηση του υδρογόνου
Μέχρι τα μέσα του 2026, έχουν κατασκευαστεί πάνω από 1.200 σταθμοί ανεφοδιασμού υδρογόνου παγκοσμίως, με την Κίνα να αντιπροσωπεύει περίπου το 30%.το υδρογόνο ∙ το μικρότερο μόριο με εκρηκτικό εύρος 4% ∙ 75% ∙ απαιτεί προστασία από εκρήξεις πολύ μεγαλύτερη από τις παραδοσιακές εφαρμογές πετρελαίου και φυσικού αερίου.
Το 2023, ένας σταθμός ανεφοδιασμού υδρογόνου στη Νότια Κορέα υπέστη μια φωτιά που προκλήθηκε από βλάβη σφράγισης στον κινητήρα του συμπιεστή.Καταστρέφοντας εν μέρει τον σταθμό.Η έρευνα διαπίστωσε ανεπαρκή εξέταση της διαπερατότητας του υδρογόνου και της εύθραυσης του υδρογόνου στην επιλογή του κινητήρα.
2Τέσσερις κρίσιμες προκλήσεις του υδρογόνου
2.1 Εξαιρετική διαπερατότητα
Τα μόρια του υδρογόνου έχουν διάμετρο μόλις 0,289 nm, περίπου 24% μικρότερα από το μεθάνιο (0,38 nm).Ακόμη και μικροσκοπικά κοινά κενά μπορούν να γίνουν διαδρόμια διαρροής.
2.2 Εξαιρετικά χαμηλό κατώτερο όριο εκρηκτικής ικανότητας (4% v/v)
Σε σύγκριση με το μεθάνιο (5%) και το προπάνιο (2,1%), το 4% LEL του υδρογόνου σημαίνει ότι η ελάχιστη διαρροή μπορεί να φτάσει σε επικίνδυνες συγκεντρώσεις.Οι ανθεκτικοί σε έκρηξη κινητήρες πρέπει να διασφαλίζουν ότι οι εσωτερικές πηγές πιθανής ανάφλεξης δεν συνδέονται ποτέ με την εξωτερική ατμόσφαιρα υδρογόνου υπό οποιεσδήποτε συνθήκες λειτουργίας.
2.3 Ελαχιστοποίηση με υδρογόνο
Τα άτομα υδρογόνου μπορούν να διεισδύσουν στα μεταλλικά κρυσταλλικά πλέγματα, μειώνοντας την αντοχή του υλικού και επιταχύνοντας την εξάπλωση των ρωγμών.μπορεί να υποστεί κατάγματα κόπωσης μετά από παρατεταμένη έκθεση σε περιβάλλοντα πλούσια σε υδρογόνο.
2.4 Ευρύ εύρος θερμοκρασιών
Οι θερμοκρασίες εκκένωσης των συμπιεστών σε σταθμούς υδρογόνου μπορούν να φθάσουν τους 80-100 °C, ενώ τα περιβάλλοντα ηλεκτρολύσεως μπορεί να περιλαμβάνουν αλκαλική ομίχλη (διάλυμα KOH).Οι κινητήρες πρέπει να αντέχουν τόσο σε υψηλές θερμοκρασίες όσο και σε χημική διάβρωση.
3Το Ex d IIC T4 Flameproof Solution
Για εφαρμογές υδρογόνου, η συνιστώμενη σήμανση είναι:
Ex d IIC T4 Gb
| Παράμετρος |
Σημασία |
Σημασία για το υδρογόνο |
| Ex δ |
Πυροσβεστικό περίβλημα |
Διάδρομος φλόγας ≥ 25 mm, κενό ≤ 0,04 mm, εμποδίζει την εξάπλωση εσωτερικής έκρηξης |
| ΙΙΚ |
Δυνατό για υδρογόνο |
MESG ≤ 0,5 mm, πληροί τις απαιτήσεις υδρογόνου |
| Τ4 |
Μέγιστη θερμοκρασία επιφάνειας 135°C |
Πολύ χαμηλότερη από την θερμοκρασία αυτόματης ανάφλεξης υδρογόνου (560°C) |
4Βασικά τεχνικά μέτρα
4.1 Υπερτελής ακρίβειας φλεγόστεροι σύνδεσμοι
- Το κενό στις αρθρώσεις των φλάντζων ελέγχεται σε ≤ 0,04 mm (η IEC 60079-1 απαιτεί ≤ 0,04 mm για το IIC)
- Διάμετρος αρθρώσεων ≥ 25 mm, τραχύτητα επιφάνειας Ra ≤ 1,6 μm
- Όλα τα στοιχεία στερέωσης: ανοξείδωτο χάλυβα 316L για την αποτροπή της αποτυχίας του νήματος υδρογόνου
4.2 Μη χαλκού ρότορας
- Ο αγωγός του περιστροφίου: χυμένο αλουμίνιο ή κράμα αλουμινίου υψηλής ανθεκτικότητας
- Τελικό δαχτυλίδι και ράβδοι χυθεί ως ένα κομμάτι, εξαλείφοντας τα αδύναμα σημεία συγκόλλησης συγκόλλησης
- Η επιφάνεια του περιστροφίου παθητικοποιείται για να μειωθεί περαιτέρω ο ρυθμός διείσδυσης υδρογόνου
4.3 Διπλή μηχανική σφραγίδα + σύστημα καθαρισμού αζώτου
- Δύο μηχανικές σφραγίδες (καρβίδιο του πυριτίου vs καρβίδιο του πυριτίου) σε κάθε άκρο του θαλάμου ρουλεμάν
- Ενδιάμεση κοιλότητα καθαρισμένη με ξηρό άζωτο (θετική πίεση 0,1·0,3 bar)
- Κατανάλωση αζώτου ≤ 5 l/min, συμβατή με το δίκτυο αζώτου της μονάδας
- Ανίχνευση διαρροής: αισθητήρας υδρογόνου με κατώτατο όριο 1% v/v (25% του LEL)
4.4 Τερματικό κουτί ανθεκτικό στο υδρογόνο
- Τερματικό κουτί: χυτομεταλλεύματος αλουμινίου + δοχεία από εποξική ρητίνη για την εξάλειψη των κοιλότητας
- Εισαγωγή καλωδίου: διπλό στρώμα σφραγισμένο αδένα, εσωτερικά και εξωτερικά στρώματα που σφραγίζονται ανεξάρτητα
- Τερματικά: ασημένια για την αποτροπή της αύξησης της αντίστασης επαφής στην ατμόσφαιρα υδρογόνου
5. Επαληθευμένα δεδομένα δοκιμής
προσομοίωση εργαστηρίου τρίτου (4% συγκέντρωση υδρογόνου, συνεχή λειτουργία 1.000 ωρών):
| Τμήμα δοκιμής |
Τυποποιημένος πυρόστακτος κινητήρας |
Αυτός ο κινητήρας υδρογόνου |
Κριτήρια αποδοχής |
| Διαρροή υδρογόνου (συνδέσεις) |
00,08 ml/min |
Δεν ανιχνεύεται (< 0,001 mL/min) |
≤ 0,01 mL/min |
| Απώλεια αντοχής στην έλξη του περιστροφίου (1000 ώρες) |
12% (ροτόρας χαλκού) |
10,5% (ριστήρα αλουμινίου) |
≤ 5% |
| Ποσοστό διαρροής μηχανικής σφραγίδας |
0.5 ml/ώρα |
00,02 ml/ώρα |
≤ 0,1 ml/h |
| Αντίσταση μόνωσης (μετά την υγρασία + H2) |
85 MΩ |
520 MΩ |
≥ 100 MΩ |
6Συστάσεις επιλογής
| Εφαρμογή |
Συνιστώμενο μοντέλο |
Βασικά χαρακτηριστικά |
| Συμπιεστήρας σταθμού υδρογόνου (εντός) |
Ex d IIC T4 + N2 καθαρισμός |
Διπλή σφραγίδα μηχανών, ανίχνευση διαρροής υδρογόνου |
| Εγκαταστάσεις ηλεκτρολύσεως |
Ex d IIC T4 + αντιδυναμική επικάλυψη |
Αλουμινένιο ρότορα, τερματικό κουτί με επωξικό δοχείο |
| Σκάδα μεταφοράς υδρογόνου |
Ex d IIC T4 + συμπαγή σχεδίαση |
Ενσωματωμένη πύλη N2, ανθεκτική στις δονήσεις βάση |
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
