उद्योग के दृष्टिकोण से तरल हाइड्रोजन वाल्व

भंडारण और परिवहन में द्रव हाइड्रोजन के कुछ फायदे हैं। हाइड्रोजन की तुलना में, द्रव हाइड्रोजन (LH2) का घनत्व अधिक होता है और भंडारण के लिए कम दबाव की आवश्यकता होती है। हालाँकि, हाइड्रोजन को द्रव बनने के लिए -253°C तापमान की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि इसे द्रव बनाना काफी कठिन है। अत्यधिक कम तापमान और ज्वलनशीलता के जोखिम द्रव हाइड्रोजन को एक खतरनाक माध्यम बनाते हैं। इसीलिए, संबंधित अनुप्रयोगों के लिए वाल्व डिज़ाइन करते समय सख्त सुरक्षा उपाय और उच्च विश्वसनीयता अनिवार्य आवश्यकताएँ हैं।

फाडिला खेलफौई, फ्रेडरिक ब्लैंक्वेट द्वारा

वेलन वाल्व (वेलन)

तरल हाइड्रोजन (LH2) के अनुप्रयोग.

वर्तमान में, तरल हाइड्रोजन का उपयोग विभिन्न विशेष अवसरों पर किया जाता है और इसके उपयोग का प्रयास भी किया गया है। एयरोस्पेस में, इसका उपयोग रॉकेट प्रक्षेपण ईंधन के रूप में किया जा सकता है और यह ट्रांसोनिक पवन सुरंगों में प्रघात तरंगें भी उत्पन्न कर सकता है। "महाविज्ञान" द्वारा समर्थित, तरल हाइड्रोजन अतिचालक प्रणालियों, कण त्वरक और परमाणु संलयन उपकरणों में एक प्रमुख सामग्री बन गया है। जैसे-जैसे लोगों की सतत विकास की चाह बढ़ती जा रही है, हाल के वर्षों में अधिक से अधिक ट्रकों और जहाजों द्वारा ईंधन के रूप में तरल हाइड्रोजन का उपयोग किया जा रहा है। उपरोक्त अनुप्रयोग परिदृश्यों में, वाल्वों का महत्व बहुत स्पष्ट है। वाल्वों का सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन तरल हाइड्रोजन आपूर्ति श्रृंखला पारिस्थितिकी तंत्र (उत्पादन, परिवहन, भंडारण और वितरण) का एक अभिन्न अंग है। तरल हाइड्रोजन से संबंधित संचालन चुनौतीपूर्ण हैं। -272°C तक के उच्च-प्रदर्शन वाल्वों के क्षेत्र में 30 से अधिक वर्षों के व्यावहारिक अनुभव और विशेषज्ञता के साथ, वेलन लंबे समय से विभिन्न नवीन परियोजनाओं में शामिल रहा है, और यह स्पष्ट है कि इसने अपनी शक्ति से तरल हाइड्रोजन सेवा की तकनीकी चुनौतियों पर विजय प्राप्त की है।

डिजाइन चरण में चुनौतियाँ

वाल्व डिज़ाइन जोखिम मूल्यांकन में दबाव, तापमान और हाइड्रोजन सांद्रता सभी प्रमुख कारक हैं जिनकी जाँच की जाती है। वाल्व के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए, डिज़ाइन और सामग्री का चयन निर्णायक भूमिका निभाते हैं। द्रव हाइड्रोजन अनुप्रयोगों में प्रयुक्त वाल्वों को अतिरिक्त चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जिनमें धातुओं पर हाइड्रोजन के प्रतिकूल प्रभाव भी शामिल हैं। अत्यंत कम तापमान पर, वाल्व सामग्रियों को न केवल हाइड्रोजन अणुओं के हमले का सामना करना पड़ता है (कुछ संबंधित क्षरण तंत्रों पर अभी भी शिक्षा जगत में बहस चल रही है), बल्कि अपने जीवन चक्र में लंबे समय तक सामान्य संचालन भी बनाए रखना चाहिए। तकनीकी विकास के वर्तमान स्तर के संदर्भ में, उद्योग को हाइड्रोजन अनुप्रयोगों में अधात्विक सामग्रियों की प्रयोज्यता के बारे में सीमित जानकारी है। सीलिंग सामग्री का चयन करते समय, इस कारक को ध्यान में रखना आवश्यक है। प्रभावी सीलिंग भी एक प्रमुख डिज़ाइन प्रदर्शन मानदंड है। द्रव हाइड्रोजन और परिवेश के तापमान (कमरे के तापमान) के बीच लगभग 300°C का तापमान अंतर होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक तापमान प्रवणता होती है। वाल्व का प्रत्येक घटक तापीय प्रसार और संकुचन की विभिन्न डिग्री से गुजरेगा। यह विसंगति महत्वपूर्ण सीलिंग सतहों में खतरनाक रिसाव का कारण बन सकती है। वाल्व स्टेम की सीलिंग जकड़न भी डिज़ाइन का केंद्र बिंदु है। ठंड से गर्म तापमान में परिवर्तन ऊष्मा प्रवाह उत्पन्न करता है। बोनट गुहा क्षेत्र के गर्म हिस्से जम सकते हैं, जिससे स्टेम सीलिंग का प्रदर्शन बाधित हो सकता है और वाल्व की संचालन क्षमता प्रभावित हो सकती है। इसके अलावा, -253°C के अत्यंत कम तापमान का अर्थ है कि यह सुनिश्चित करने के लिए सर्वोत्तम इन्सुलेशन तकनीक की आवश्यकता है कि वाल्व इस तापमान पर तरल हाइड्रोजन को बनाए रख सके और उबलने से होने वाले नुकसान को कम से कम कर सके। जब तक तरल हाइड्रोजन में ऊष्मा का स्थानांतरण होता रहेगा, तब तक यह वाष्पित होकर रिसाव करेगा। इतना ही नहीं, इन्सुलेशन के विखंडन बिंदु पर ऑक्सीजन संघनन होता है। जैसे ही ऑक्सीजन हाइड्रोजन या अन्य ज्वलनशील पदार्थों के संपर्क में आती है, आग लगने का खतरा बढ़ जाता है। इसलिए, वाल्वों के संभावित आग के खतरे को ध्यान में रखते हुए, वाल्वों को विस्फोट-रोधी सामग्रियों, साथ ही अग्निरोधी एक्चुएटर्स, उपकरणों और केबलों को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, और ये सभी सख्त प्रमाणन के साथ होने चाहिए। यह सुनिश्चित करता है कि आग लगने की स्थिति में वाल्व ठीक से काम करे। बढ़ा हुआ दबाव भी एक संभावित जोखिम है जो वाल्वों को निष्क्रिय बना सकता है। यदि तरल हाइड्रोजन वाल्व बॉडी की गुहा में फंस जाता है और एक ही समय में ऊष्मा स्थानांतरण और तरल हाइड्रोजन का वाष्पीकरण होता है, तो यह दबाव में वृद्धि का कारण होगा। यदि दबाव में बड़ा अंतर होता है, तो गुहिकायन (कैविटेशन)/शोर होता है। ये घटनाएं वाल्व के सेवा जीवन के समय से पहले अंत का कारण बन सकती हैं, और प्रक्रिया दोषों के कारण भारी नुकसान भी उठा सकती हैं। विशिष्ट परिचालन स्थितियों के बावजूद, यदि उपरोक्त कारकों पर पूरी तरह से विचार किया जा सकता है और डिजाइन प्रक्रिया में संबंधित प्रतिवाद किए जा सकते हैं, तो यह वाल्व के सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित कर सकता है। इसके अलावा, पर्यावरणीय मुद्दों से संबंधित डिजाइन चुनौतियां हैं, जैसे भगोड़ा रिसाव। हाइड्रोजन अद्वितीय है: छोटे अणु, रंगहीन, गंधहीन और विस्फोटक।

नॉर्थ लास वेगास वेस्ट कोस्ट हाइड्रोजन द्रवीकरण स्टेशन पर,

वीलैंड वाल्व इंजीनियर तकनीकी सेवाएं प्रदान कर रहे हैं

वाल्व समाधान

विशिष्ट कार्य और प्रकार चाहे जो भी हो, सभी द्रव हाइड्रोजन अनुप्रयोगों के लिए वाल्वों को कुछ सामान्य आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। इन आवश्यकताओं में शामिल हैं: संरचनात्मक भाग की सामग्री को यह सुनिश्चित करना होगा कि अत्यंत निम्न तापमान पर भी संरचनात्मक अखंडता बनी रहे; सभी सामग्रियों में प्राकृतिक अग्नि सुरक्षा गुण होने चाहिए। इसी कारण से, द्रव हाइड्रोजन वाल्वों के सीलिंग तत्वों और पैकिंग को भी ऊपर उल्लिखित बुनियादी आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील द्रव हाइड्रोजन वाल्वों के लिए एक आदर्श सामग्री है। इसमें उत्कृष्ट प्रभाव शक्ति, न्यूनतम ऊष्मा हानि होती है, और यह उच्च तापमान प्रवणता का सामना कर सकता है। कुछ अन्य सामग्रियाँ भी हैं जो द्रव हाइड्रोजन स्थितियों के लिए उपयुक्त हैं, लेकिन विशिष्ट प्रक्रिया स्थितियों तक सीमित हैं। सामग्रियों के चयन के अलावा, कुछ डिज़ाइन विवरणों को भी नज़रअंदाज़ नहीं किया जाना चाहिए, जैसे वाल्व स्टेम का विस्तार और सीलिंग पैकिंग को अत्यंत निम्न तापमान से बचाने के लिए एक वायु स्तंभ का उपयोग करना। इसके अलावा, संघनन से बचने के लिए वाल्व स्टेम के विस्तार को एक इंसुलेशन रिंग से सुसज्जित किया जा सकता है। विशिष्ट अनुप्रयोग स्थितियों के अनुसार वाल्वों को डिज़ाइन करने से विभिन्न तकनीकी चुनौतियों के अधिक उचित समाधान देने में मदद मिलती है। वेलन दो अलग-अलग डिज़ाइनों में बटरफ्लाई वाल्व प्रदान करता है: डबल एक्सेंट्रिक और ट्रिपल एक्सेंट्रिक मेटल सीट बटरफ्लाई वाल्व। दोनों डिज़ाइनों में द्विदिश प्रवाह क्षमता होती है। डिस्क के आकार और घूर्णन पथ को डिज़ाइन करके, एक सुदृढ़ सील प्राप्त की जा सकती है। वाल्व बॉडी में कोई गुहा नहीं होती जहाँ कोई अवशिष्ट माध्यम न हो। वेलन डबल एक्सेंट्रिक बटरफ्लाई वाल्व के मामले में, यह उत्कृष्ट वाल्व सीलिंग प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए विशिष्ट VELFLEX सीलिंग प्रणाली के साथ डिस्क एक्सेंट्रिक रोटेशन डिज़ाइन को अपनाता है। यह पेटेंट डिज़ाइन वाल्व में बड़े तापमान के उतार-चढ़ाव को भी झेल सकता है। TORQSEAL ट्रिपल एक्सेंट्रिक डिस्क में एक विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया घूर्णन पथ भी होता है जो यह सुनिश्चित करने में मदद करता है कि डिस्क सीलिंग सतह बंद वाल्व स्थिति तक पहुँचने पर केवल सीट को ही छूती है और खरोंच नहीं करती है। इसलिए, वाल्व का बंद होने वाला टॉर्क डिस्क को अनुकूल सीटिंग प्राप्त करने के लिए प्रेरित कर सकता है, और बंद वाल्व स्थिति में पर्याप्त वेज प्रभाव उत्पन्न कर सकता है, जबकि डिस्क सीट सीलिंग सतह की पूरी परिधि के साथ समान रूप से संपर्क में रहती है। वाल्व सीट का लचीलापन वाल्व बॉडी और डिस्क को "स्व-समायोजन" कार्य करने की अनुमति देता है, जिससे तापमान में उतार-चढ़ाव के दौरान डिस्क के जकड़ने से बचा जा सकता है। प्रबलित स्टेनलेस स्टील वाल्व शाफ्ट उच्च संचालन चक्रों में सक्षम है और बहुत कम तापमान पर भी सुचारू रूप से संचालित होता है। वेलफ्लेक्स डबल एक्सेंट्रिक डिज़ाइन वाल्व की ऑनलाइन सर्विसिंग जल्दी और आसानी से करने की अनुमति देता है। साइड हाउसिंग की बदौलत, सीट और डिस्क का सीधे निरीक्षण या सर्विसिंग की जा सकती है, बिना एक्ट्यूएटर या विशेष उपकरणों को अलग किए।

तियानजिन तांगगु वॉटर-सील वाल्व कंपनी लिमिटेडअत्यधिक उन्नत प्रौद्योगिकी लचीले सीट वाले वाल्वों का समर्थन कर रहे हैं, जिनमें लचीले सीट वाले वाल्व भी शामिल हैंवेफर तितली वाल्व, लग बटरफ्लाई वाल्व, डबल फ्लैंज संकेंद्रित तितली वाल्व, डबल निकला हुआ किनारा सनकी तितली वाल्व,वाई के छन्नी, संतुलन वाल्व,वेफर दोहरी प्लेट चेक वाल्व, वगैरह।