उद्योग के दृष्टिकोण से तरल हाइड्रोजन वाल्व

भंडारण और परिवहन में तरल हाइड्रोजन के कुछ फायदे हैं। हाइड्रोजन की तुलना में, तरल हाइड्रोजन (LH2) का घनत्व अधिक होता है और भंडारण के लिए कम दबाव की आवश्यकता होती है। हालांकि, हाइड्रोजन को तरल अवस्था में आने के लिए -253°C तापमान की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि यह प्रक्रिया काफी कठिन है। अत्यधिक कम तापमान और ज्वलनशीलता के जोखिम के कारण तरल हाइड्रोजन एक खतरनाक माध्यम है। इसी कारण, संबंधित अनुप्रयोगों के लिए वाल्व डिजाइन करते समय सख्त सुरक्षा उपाय और उच्च विश्वसनीयता अनिवार्य आवश्यकताएं 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 जा रहा है और भविष्य में भी इसके उपयोग के प्रयास जारी रहेंगे। अंतरिक्ष क्षेत्र में, इसका उपयोग रॉकेट प्रक्षेपण ईंधन के रूप में किया जा सकता है और यह ट्रांसोनिक पवन सुरंगों में शॉक वेव भी उत्पन्न कर सकता है। विज्ञान के क्षेत्र में हो रहे व्यापक शोध के कारण, तरल हाइड्रोजन सुपरकंडक्टिंग सिस्टम, कण त्वरक और परमाणु संलयन उपकरणों में एक प्रमुख सामग्री बन गया है। सतत विकास के प्रति लोगों की बढ़ती रुचि के कारण, हाल के वर्षों में ट्रकों और जहाजों में ईंधन के रूप में तरल हाइड्रोजन का उपयोग तेजी से बढ़ रहा है। उपरोक्त अनुप्रयोग परिदृश्यों में, वाल्वों का महत्व 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 वाले वाल्वों के क्षेत्र में 30 से अधिक वर्षों के व्यावहारिक अनुभव और विशेषज्ञता के साथ, वेलन लंबे समय से विभिन्न नवोन्मेषी परियोजनाओं में शामिल रहा है, और यह स्पष्ट है कि इसने अपनी क्षमता के बल पर तरल हाइड्रोजन सेवा की तकनीकी चुनौतियों का सामना किया है।

डिजाइन चरण में चुनौतियाँ

वाल्व डिज़ाइन के जोखिम मूल्यांकन में दबाव, तापमान और हाइड्रोजन सांद्रता सभी प्रमुख कारक हैं। वाल्व के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए, डिज़ाइन और सामग्री का चयन निर्णायक भूमिका निभाते हैं। तरल हाइड्रोजन अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले वाल्वों को अतिरिक्त चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जिनमें धातुओं पर हाइड्रोजन के प्रतिकूल प्रभाव शामिल हैं। बहुत कम तापमान पर, वाल्व सामग्री को न केवल हाइड्रोजन अणुओं के आक्रमण का सामना करना पड़ता है (कुछ संबंधित क्षरण तंत्र अभी भी अकादमिक जगत में बहस का विषय हैं), बल्कि अपने जीवन चक्र में लंबे समय तक सामान्य रूप से कार्य करना भी आवश्यक है। तकनीकी विकास के वर्तमान स्तर को देखते हुए, 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। तरल हाइड्रोजन और परिवेश के तापमान (कमरे के तापमान) के बीच लगभग 300°C का तापमान अंतर होता है, जिसके परिणामस्वरूप तापमान प्रवणता उत्पन्न होती है। वाल्व के प्रत्येक घटक में अलग-अलग मात्रा में ऊष्मीय विस्तार और संकुचन होता है। यह अंतर महत्वपूर्ण सीलिंग सतहों से खतरनाक रिसाव का कारण बन सकता है। वाल्व स्टेम की सीलिंग की जकड़न भी डिज़ाइन का मुख्य बिंदु है। ठंडे से गर्म तापमान में परिवर्तन से ऊष्मा का प्रवाह होता है। बोनट कैविटी क्षेत्र के गर्म हिस्से जम सकते हैं, जिससे स्टेम सीलिंग की कार्यक्षमता बाधित हो सकती है और वाल्व के संचालन पर असर पड़ सकता है। इसके अलावा, -253°C के अत्यंत कम तापमान के कारण, यह सुनिश्चित करने के लिए सर्वोत्तम इन्सुलेशन तकनीक की आवश्यकता होती है कि वाल्व इस तापमान पर तरल हाइड्रोजन को बनाए रख सके और उबलने से होने वाले नुकसान को कम कर सके। जब तक तरल हाइड्रोजन में ऊष्मा का स्थानांतरण होता रहेगा, वह वाष्पीकृत होकर रिसाव करता रहेगा। इतना ही नहीं, इन्सुलेशन के टूटने के बिंदु पर ऑक्सीजन का संघनन होता है। एक बार जब ऑक्सीजन हाइड्रोजन या अन्य ज्वलनशील पदार्थों के संपर्क में आती है, तो आग लगने का खतरा बढ़ जाता है। इसलिए, वाल्वों को आग के संभावित खतरे को ध्यान में रखते हुए, वाल्वों को विस्फोट-रोधी सामग्री, साथ ही अग्निरोधी एक्चुएटर्स, इंस्ट्रूमेंटेशन और केबल्स के साथ डिज़ाइन किया जाना चाहिए, और ये सभी उच्चतम प्रमाणन के साथ होने चाहिए। इससे यह सुनिश्चित होता है कि आग लगने की स्थिति में वाल्व ठीक से काम करे। बढ़ा हुआ दबाव भी एक संभावित खतरा है जो वाल्वों को निष्क्रिय कर सकता है। यदि वाल्व बॉडी के कैविटी में तरल हाइड्रोजन फंसी हो और ऊष्मा स्थानांतरण तथा तरल हाइड्रोजन का वाष्पीकरण एक साथ हो रहा हो, तो दबाव में वृद्धि होगी। यदि दबाव में बड़ा अंतर हो, तो कैविटेशन (गुहा कंपन)/शोर उत्पन्न होगा। ये घटनाएं वाल्व के सेवा जीवन की समय से पहले समाप्ति का कारण बन सकती हैं, और प्रक्रिया दोषों के कारण भारी नुकसान भी हो सकता है। विशिष्ट परिचालन स्थितियों के बावजूद, यदि उपरोक्त कारकों को डिजाइन प्रक्रिया में पूरी तरह से ध्यान में रखा जाए और उचित उपाय किए जाएं, तो वाल्व का सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित किया जा सकता है। इसके अलावा, पर्यावरणीय मुद्दों, जैसे कि रिसाव, से संबंधित डिजाइन चुनौतियां भी हैं। हाइड्रोजन अद्वितीय है: छोटे अणु, रंगहीन, गंधहीन और विस्फोटक। ये विशेषताएं शून्य रिसाव की परम आवश्यकता को निर्धारित करती हैं।

नॉर्थ लास वेगास वेस्ट कोस्ट हाइड्रोजन द्रवीकरण स्टेशन पर,

विएलैंड वाल्व के इंजीनियर तकनीकी सेवाएं प्रदान कर रहे हैं।

वाल्व समाधान

विशिष्ट कार्य और प्रकार की परवाह किए बिना, तरल हाइड्रोजन के सभी अनुप्रयोगों के लिए वाल्वों को कुछ सामान्य आवश्यकताओं को पूरा करना आवश्यक है। इन आवश्यकताओं में शामिल हैं: संरचनात्मक भाग की सामग्री यह सुनिश्चित करनी चाहिए कि अत्यंत कम तापमान पर भी संरचनात्मक अखंडता बनी रहे; सभी सामग्रियों में प्राकृतिक अग्निसुरक्षा गुण होने चाहिए। इसी कारण से, तरल हाइड्रोजन वाल्वों के सीलिंग तत्व और पैकिंग को भी उपरोक्त बुनियादी आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील तरल हाइड्रोजन वाल्वों के लिए एक आदर्श सामग्री है। इसमें उत्कृष्ट प्रभाव शक्ति, न्यूनतम ऊष्मा हानि होती है और यह बड़े तापमान प्रवणता को सहन कर सकता है। अन्य सामग्रियां भी तरल हाइड्रोजन की स्थितियों के लिए उपयुक्त हैं, लेकिन वे विशिष्ट प्रक्रिया स्थितियों तक सीमित हैं। सामग्रियों के चयन के अलावा, कुछ डिज़ाइन विवरणों को भी नज़रअंदाज़ नहीं किया जाना चाहिए, जैसे कि वाल्व स्टेम को बढ़ाना और सीलिंग पैकिंग को अत्यंत कम तापमान से बचाने के लिए वायु स्तंभ का उपयोग करना। इसके अलावा, संघनन से बचने के लिए वाल्व स्टेम के विस्तार में इन्सुलेशन रिंग लगाई जा सकती है। विशिष्ट अनुप्रयोग स्थितियों के अनुसार वाल्वों को डिज़ाइन करने से विभिन्न तकनीकी चुनौतियों के अधिक तर्कसंगत समाधान प्राप्त करने में मदद मिलती है। वेल्लन दो अलग-अलग डिज़ाइनों में बटरफ्लाई वाल्व प्रदान करता है: डबल एक्सेंट्रिक और ट्रिपल एक्सेंट्रिक मेटल सीट बटरफ्लाई वाल्व। दोनों डिज़ाइनों में द्विदिशात्मक प्रवाह क्षमता है। डिस्क के आकार और घूर्णन पथ को डिज़ाइन करके, एक मज़बूत सील प्राप्त की जा सकती है। वाल्व बॉडी में कोई ऐसी गुहा नहीं है जहाँ अवशिष्ट माध्यम मौजूद हो। वेलन डबल एक्सेंट्रिक बटरफ्लाई वाल्व के मामले में, यह डिस्क एक्सेंट्रिक रोटेशन डिज़ाइन को अपनाता है, जो विशिष्ट वेल्फलेक्स सीलिंग सिस्टम के साथ मिलकर उत्कृष्ट वाल्व सीलिंग प्रदर्शन प्राप्त करता है। यह पेटेंट डिज़ाइन वाल्व में तापमान के बड़े उतार-चढ़ाव को भी सहन कर सकता है। टॉर्कसील ट्रिपल एक्सेंट्रिक डिस्क में भी एक विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया घूर्णन पथ है जो यह सुनिश्चित करने में मदद करता है कि डिस्क की सीलिंग सतह केवल बंद वाल्व स्थिति में पहुँचने के क्षण में ही सीट को स्पर्श करे और खरोंच न लगे। इसलिए, वाल्व का क्लोजिंग 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 को सीट सीलिंग सतह की पूरी परिधि के साथ समान रूप से संपर्क में रखता है। वाल्व सीट की अनुकूलता वाल्व बॉडी और डिस्क को "स्व-समायोजन" कार्य करने की अनुमति देती है, जिससे तापमान में उतार-चढ़ाव के दौरान डिस्क के जाम होने से बचा जा सकता है। प्रबलित स्टेनलेस स्टील वाल्व शाफ्ट उच्च परिचालन चक्रों के लिए सक्षम है और अत्यंत कम तापमान पर भी सुचारू रूप से कार्य करता है। VELFLEX का डबल एक्सेंट्रिक डिज़ाइन वाल्व की ऑनलाइन सर्विसिंग को त्वरित और आसान बनाता है। साइड हाउसिंग के कारण, सीट और डिस्क का निरीक्षण या सर्विसिंग सीधे की जा सकती है, इसके लिए एक्चुएटर को खोलने या विशेष उपकरणों की आवश्यकता नहीं होती है।

टियांजिन तांगगु वॉटर-सील वाल्व कंपनी लिमिटेडउच्च उन्नत प्रौद्योगिकी वाले लचीले सीटेड वाल्वों का समर्थन कर रहे हैं, जिनमें लचीले सीटेड वाल्व भी शामिल हैं।वेफर बटरफ्लाई वाल्व, लग बटरफ्लाई वाल्व, डबल फ्लेंज कॉन्सेंट्रिक बटरफ्लाई वाल्वडबल फ्लेंज एक्सेंट्रिक बटरफ्लाई वाल्ववाई के छन्नी, संतुलन वाल्व,वेफर ड्यूल प्लेट चेक वाल्व, वगैरह।