Wybór manometru wodoru: materiały, bezpieczeństwo, kruchość i wskaźniki zagrożenia

Podczas odbioru skidu wodorowego inżynier projektu zadał mi to samo pytanie, które słyszę w prawie każdej elektrowni wodorowej: „Czy możemy tutaj użyć standardowego manometru?” Krótka odpowiedź brzmi: nie, a kilka tygodni później w tej konkretnej płozie pierwszy wskaźnik przeciekał na gnieździe. Wodór jest najmniejszą cząsteczką w układzie okresowym i nie sprawdza się w przypadku konwencjonalnego instrumentu z mosiężną rurką. Prawidłowy manometr wodoru wymaga spawanych części zwilżanych ze stali nierdzewnej 316L, solidnej przedniej obudowy z wydmuchem z tyłu oraz, w większości instalacji, klasy przeciwwybuchowej. W tym artykule wyjaśniono cztery tryby awarii, które wyróżniają wodór, wynikające z nich decyzje dotyczące materiałów i zabezpieczeń, a także dokumentację, o którą należy wystąpić przed przyjęciem jakiegokolwiek miernika do serwisu wodorowego.

Dlaczego wodór jest trudny w przypadku konwencjonalnego manometru

Przed wyborem produktu warto poznać cztery sposoby, w jakie wodór atakuje manometr. Każdy tryb awarii prowadzi do innych wymagań projektowych i żaden z nich nie ma znaczenia w przypadku transportu powietrza, azotu lub pary.

Przenikanie wodoru

Cząsteczki wodoru są wystarczająco małe, aby migrować przez maleńkie szczeliny, a nawet przez niektóre metale. Mosiężne gniazda z lutowanymi złączami i elastomerowymi pierścieniami uszczelniającymi typu O-ring stają się ścieżkami powolnego wycieku w wodorze pod ciśnieniem. W zamkniętej przestrzeni wyciekający gaz gromadzi się szybko i może osiągnąć palne stężenie. Odpowiedzią projektową jest całkowicie spawany zespół pod ciśnieniem, który eliminuje najsłabsze punkty uszczelnienia.

Kruchość wodorowa

Wodór atomowy dyfunduje do siatki metalowej i powoduje kruchość. Najbardziej podatne są stale węglowe o wysokiej wytrzymałości: tracą plastyczność i mogą pękać podczas normalnej pracy przyrządu pomiarowego. Dlatego właśnie w częściach zwilżanych wodomierzy wykorzystuje się niskowęglową austenityczną stal nierdzewną, a nie hartowaną stal węglową, i dlatego każda rurka Bourdona poddana obróbce cieplnej powinna zostać zakwalifikowana do stosowania wodorem, zanim dotrze do zastosowania.

Ryzyko płomienia i zapłonu

Wodór zapala się z wyjątkowo niską energią zapłonu, około 0,02 milidżula, a jego płomień jest prawie niewidoczny w świetle dziennym. Mikrowyciek na złączu miernika może narazić cały poślizg na ryzyko, jeśli gaz znajdzie źródło zapłonu. Nie jest to tylko kwestia szczelności; decyduje również, czy miernik może zawierać styki elektryczne i jakiego stopnia ochrony wymagają te styki.

Ryzyko wybuchu i nadciśnienia

W instalacjach wodorowych występują skoki ciśnienia spowodowane awariami sprężarek, szybko zamykającymi się zaworami i cyklami termicznymi. Manometr, którego rurka jest już osłabiona przez kruchość, jest znacznie bardziej narażony na awarię pod ciśnieniem udarowym. Dlatego też przyrząd wymaga odpowiedniego marginesu nadciśnienia oraz obudowy chroniącej operatora w przypadku pęknięcia rurki.

Określ spawane części zwilżane ze stali nierdzewnej 316L

W przypadku wodoru wybór materiału jest jasno określony: rurka Bourdona ze stali nierdzewnej 316L i gniazdo połączone metodą spawania, a nie lutowania. Spawana konstrukcja usuwa mikroszczeliny, które przenika wodór w złączach lutowanych lub lutowanych. Austenityczna stal nierdzewna 316L zachowuje również znacznie lepszą ciągliwość w wodorze niż wysokowytrzymałe stale węglowe. Części zwilżane mosiądzem i stopami miedzi, powszechne w manometrach ogólnego przeznaczenia, nie powinny znajdować się w obwodach wodoru pod ciśnieniem; ich porowatość i połączenia lutowane tworzą dokładnie takie ścieżki wycieków, które próbujesz wyeliminować.

Na taką samą uwagę zasługują uszczelki elastomerowe. Jeśli manometr wykorzystuje pierścienie typu O-ring na ścieżce ciśnienia, sprawdź gatunek elastomeru pod kątem pracy z wodorem, ponieważ nie wszystkie mieszanki gumy jednakowo zatrzymują wodór. Dobrze zaprojektowany wskaźnik poziomu wodoru całkowicie minimalizuje liczbę uszczelek i utrzymuje ścieżkę ciśnienia w pełni metaliczną.

Wybierz obudowę zabezpieczającą i zabezpieczenie przeciwwybuchowe

Walizka stanowi ostatnią linię obrony pomiędzy pękniętą rurką a operatorem. Wybierz solidną obudowę przednią z wydmuchem z tyłu: w przypadku awarii rurki Bourdona lub gniazda, impuls ciśnienia leci do tyłu, zamiast uderzać w osobę stojącą przed manometrem. Nasz Seria manometrów bezpieczeństwa opiera się na tej zasadzie i jest to minimum, które zaakceptowałbym w przypadku poślizgu wodorowego.

Manometry bezpieczeństwa serii YQ Producenci, fabryka - Wuxi Huihua Special Ins Wuxi Huihua to chińscy producenci i fabryki manometrów bezpieczeństwa serii OEM / ODM YQ, hurtownia manometrów bezpieczeństwa serii YQ, ◆ Tryb... Zobacz produkt →

Skoki ciśnienia są częścią normalnej pracy wodorowej. Awaria sprężarki lub szybko zamykający się zawór odcinający mogą spowodować gwałtowny wzrost ciśnienia szybciej, niż operator może zareagować. Jeśli miernik pracuje już blisko górnej granicy skali, rurkę można wypchnąć poza granicę sprężystości. Dlatego wybór zakresu, omówiony w następnej sekcji, jest decyzją w równym stopniu związaną z bezpieczeństwem, jak i dokładnością.

W przypadku każdego miernika ze stykami elektrycznymi obudowa całkowicie zmienia obraz ryzyka. Wodór w powietrzu zapala się w stężeniach od około 4% do 75% objętościowych, przy minimalnej energii zapłonu bliskiej 0,02 mJ, dlatego zwykłe styki przełączników są niedopuszczalne w obszarze niejawnym. Właściwym instrumentem jest Elektryczny manometr kontaktowy w wykonaniu przeciwwybuchowym z certyfikowaną obudową ognioszczelną, która izoluje wewnętrzne iskry od otaczającej atmosfery.

Elektryczny manometr kontaktowy serii YTX-B w wykonaniu przeciwwybuchowym Producenci, fakt Wuxi Huihua to Chiny OEM / ODM Seria YTX-B przeciwwybuchowe elektryczne manometry kontaktowe Producenci i fabryka, Hurtownia serii YTX-B ... Zobacz produkt →

Ustaw zakres, dokładność i margines nadciśnienia

Wybór zakresu odbywa się według tej samej zasady, co w przypadku innych płynów procesowych, jednak w przypadku wodoru konsekwencje błędu są poważniejsze. Utrzymuj normalne ciśnienie robocze w środkowej połowie skali, mniej więcej pomiędzy 25% a 75% pełnej skali. W przypadku przyczepy z przewodem wodorowym o ciśnieniu 200 barów należy użyć manometru o ciśnieniu co najmniej 0–400 barów; w przypadku bufora do tankowania pod ciśnieniem 700 barów manometr 0–1000 barów utrzymuje punkt pracy w pobliżu 70%. Gdy system działa powyżej 600 barów, manometry wysokociśnieniowe o wartościach znamionowych od 600 do 1000 bar są praktycznym wyborem.

Klasa dokładności powinna odpowiadać potrzebom procesu, a nie katalogowi. W większości przypadków monitorowania procesów wodorowych dopuszczalny jest miernik klasy 1,6; wybierz klasę 1.0, jeśli operacje tankowania lub mieszania zależą od bardziej rygorystycznych wskazań. Jeżeli sterownia potrzebuje bieżącej wartości, dodaj a uniwersalny przetwornik ciśnienia z wyjściem 4–20 mA obok lokalnego miernika mechanicznego, zamiast wymuszać na przyrządzie mechanicznym wykraczanie poza jego zamierzenia projektowe.

Producenci przetworników ciśnienia ogólnego przeznaczenia, fabryka - Wuxi Huihua Specia Wuxi Huihua to chińscy producenci i fabryki przetworników ciśnienia ogólnego przeznaczenia OEM/ODM, hurtownia przetworników ciśnienia ogólnego przeznaczenia... Zobacz produkt →

Sprawdź certyfikaty i zapisy testów

Projekty wodorowe mają ścieżkę dokumentacji i miernik musi się w nią zmieścić. W europejskich obszarach niebezpiecznych przyrządy zwykle wymagają certyfikatu ATEX; poza Europą akceptacja IECEx jest coraz częściej zapisywana w specyfikacjach projektu. Potwierdzić, że grupa gazów obejmuje IIC, gdzie klasyfikowany jest wodór, oraz że klasa temperaturowa jest zgodna ze strefą. Producent, który regularnie buduje manometry przeciwwybuchowe z certyfikatem ATEX i IECEx dostarczy pakiet certyfikatów, nie traktując tego jako specjalnego zamówienia.

Poza certyfikatem poproś o dokumenty potwierdzające, że miernik jest przystosowany do pracy wodorowej:

1. Certyfikat materiałowy części zwilżanych potwierdzający 316L lub określony stop.
2. Raport z testu szczelności helu pokazujący, że zespół utrzymuje ciśnienie bez mierzalnych wycieków.
3. Zapis próby ciśnieniowej w zakresie znamionowym.
4. Kopia certyfikatu ATEX lub IECEx zawierająca grupę gazową i klasę temperaturową.

Żadnego singla manometr pasuje do każdego zastosowania wodorowego i właśnie o to chodzi. Niskociśnieniowy przewód do oczyszczania, przyczepa magazynowa pod ciśnieniem 200 barów i płoza do tankowania pod ciśnieniem 700 barów mają różne wymagania dotyczące zakresu, materiału i obudowy. Przeanalizuj cztery tryby awarii, określ spawane części zwilżane 316L, dodaj solidny przód z wydmuchem z tyłu i dopasuj obudowę do klasyfikacji obszaru niebezpiecznego. Następnie przed dostawą sprawdź certyfikaty i zapisy testów. Dzięki temu manometr wodoru stanie się niezawodnym i sprawdzalnym elementem układu, a nie najsłabszym elementem płozy.