KLINGER SwedenNavigera i fluiddynamiken
När det gäller vätskehantering står varje bransch inför sina specifika utmaningar. Låt oss utforska de specifika behoven för varje bransch och lär dig mer om den kritiska roll som ventiler och packningar spelar för att upprätthålla driftsintegritet, säkerhet och hållbarhet.
Framsteg inom ventiler, packningar och nivåmätare bidrar till driftseffektivitet, säkerhet och miljömässig hållbarhet. Tack vare dessa komponenter kan man säkerställa exakt kontroll och tätningskapacitet för att hantera flödet och inneslutningen av vätskor och media, vilket ytterligare understryker deras betydelse för funktionaliteten och tillförlitligheten hos fluidiska system.
Detta blogginlägg fokuserar på viktiga sektorer från ACHEMA, som kemikalier, fjärrvärme, vätgas, geotermisk energi och tjänster, som var och en står inför unika utmaningar.
Faktaruta
ACHEMA är världsforumet för kemiteknik, processteknik och bioteknik. Vart tredje år lockar världens största mässa för processindustrin utställare från hela världen för att presentera nya produkter, processer och tjänster för yrkesverksamma.
Kemisk industri
Inom den kemiska industrin råder en viktig kamp mot korrosion och kemisk reaktivitet. Material som rostfritt stål och PTFE är ovärderliga tack vare deras resistens, vilket säkerställer hållbarhet och säkerhet i processer där det vimlar av aggressiva ämnen. De viktigaste utmaningarna är ständigt närvarande, inklusive strängare miljöbestämmelser, stigande energi- och råvarukostnader samt behovet av att hantera krävande medier och säkerhetskritiska applikationer. Kund- och processpecifika komponenter bidrar till att förbättra anläggningens effektivitet och miljöanpassning.
>> Motståndskraft mot höga temperaturer och tryck: Industriventiler och packningar måste kunna motstå de höga temperaturer och tryck som ofta förekommer i dessa branscher. Ventiler och tätningar som är konstruerade för högtrycksmiljöer är avgörande för att upprätthålla systemintegriteten.
>> Korrosionsbeständighet: När man har att göra med aggressiva och korrosiva kemikalier krävs material som kan stå emot kemiska angrepp och nedbrytning. Rostfritt stål, Hastelloy och PTFE är exempel på lämpliga material.
>> Läckageförebyggande och säkerhet: För att säkerställa driftsäkerheten, särskilt inom kemi- och vätgasindustrin, krävs tillförlitliga tätningstekniker och material som minimerar risken för läckage som kan leda till farliga situationer.
>> Materialkompatibilitet: Att välja material som är kompatibla med de ämnen de kommer i kontakt med är viktigt för att förhindra oplanerade kemiska reaktioner som kan äventyra systemets integritet.
>> Överensstämmelse med tillämpliga industristandarder: Genom att följa konstruktionsstandarder och föreskrifter, t.ex. EN och ASME, säkerställs att utrustningen uppfyller kraven på säkerhet, tillförlitlighet och miljöskydd.
>> Flyktiga utsläpp: För att förhindra flyktiga utsläpp och för att skydda människor och miljö kräver kemiindustrin utrustning som är certifierad enligt ISO 15848-1 och TA-LUFT:s utsläppsstandarder.
Vätgas
I takt med att vätgastillämpningarna expanderar från att användas i industriella miljöer till konsumentanvändning, som t.ex. tankning av fordon, ökar behovet av säkra hanteringsmetoder. Branschen betonar behovet av material som kan hantera vätgasens lilla molekylstorlek och höga explosivitet, särskilt vid lagring och transport under högt tryck. Flera material som finns tillgängliga på marknaden har testats och visar en hög tätningsgrad för denna teknik – vilket minskar CO2-avtrycket i många produktionsprocesser. Det är viktigt att välja packningar och ventiler av hög kvalitet för att säkerställa att anläggningsoperatörerna kan utforma anläggningarna på ett säkert sätt. Relevanta packningar bör uppfylla eller överträffa nivån i den tyska lagen om ren luft (TA-Luft), eftersom TA Luft-standarden har reviderats och nu följer den internationella ISO 15848-1 “Fugitive Emissions”.
>> Säkerhetsmässiga utmaningar: Säkerhetsproblemen omfattar fysiologiska faror (t.ex. förfrysning på grund av fysisk kontakt med kryogena delar och kvävning på grund av syrebrist), kemiska faror (t.ex. brännskador eller explosioner) och fysiska faror (t.ex. försprödning och komponentfel). Kraven på lagring under högt tryck innebär stora utmaningar när det gäller konstruktion och säkerhet.
>> Val av material: Vätgasens interaktion med material, i synnerhet metaller, kan leda till vätgasassisterad fraktur. Detta kräver ett noggrant materialval, där man tar hänsyn till faktorer som belastningsläge, vätgastryck, temperatur och materialstyrka. Vätgasförsprödning är ett vanligt problem som kan uppstå när väteatomer diffunderar in i metaller, vilket potentiellt kan leda till stora fel. Materialriktlinjerna föreslår att man använder austenitiskt rostfritt stål, aluminiumlegeringar och kopparlegeringar, och att man är försiktig med nickel- och titanlegeringar.
>> Temperaturpåverkan: För vätgaslagring, särskilt i flytande form, spelar temperaturen en stor roll för materialens egenskaper. Vissa rostfria stål som används vid vätgaslagring behåller sin duktilitet vid kryogena temperaturer, vilket är viktigt för att säkerställa lagringssystemens integritet.
Geotermisk energi
Fokus flyttas till jordens naturliga värme och mineralrika vätskor. Användningen av geotermiskt vatten som en koldioxidneutral energikälla för elproduktion och fjärrvärmeapplikationer har ökat enormt under de senaste decennierna, bland annat på grund av den globala uppvärmningen – och trenden fortsätter att stiga. Geotermiskt vatten innehåller höga nivåer av termisk energi och en mängd olika ämnen, inklusive olja, mineraler, fasta ämnen och framför allt kalk och kiseldioxid.
>> Temperatur och mineralinnehåll: Geotermiska vätskor kan variera från 100 °C till 370 °C (212 °F till 698 °F) och kan innehålla mineraler som kiseldioxid och kalk, vilket kan orsaka skalning och påverka ventilens prestanda. Det är viktigt att välja ventiler som tål höga temperaturer och motstår avlagringar för att bibehålla effektiviteten och förhindra skador.
>> Tryckfluktuationer: Geotermiska system utsätts för varierande tryck som kan belasta ventilerna. Att säkerställa att ventilerna kan motstå dessa tryck utan betydande förluster är avgörande för att upprätthålla systemets integritet och effektivitet.
>> Skalning av kiseldioxid: En av de största utmaningarna i geotermiska system är att hantera kiseldioxidavlagringar, som kan leda till läckage och fel på ventilerna. Det är viktigt att välja ventiler som kan motstå kiseldioxid och andra föroreningar.
>> Val av material: På grund av den korrosiva natur i geotermiska vätskor, är material som är motståndskraftiga mot korrosion och avlagringar att föredra. Detta gäller även ventilmaterialet och de packningar som används i systemet. Olika mineraler kan orsaka kristallisering av mediet och därmed blockering av rörledningarna. Utmaningen för ventilmaterialet är att minimera denna kristalliseringseffekt och samtidigt motstå fasta partiklar.
>> Underhåll och tillförlitlighet: Med tanke på förhållandena vid geotermisk verksamhet kan valet av hållbara ventiler som kräver minimalt underhåll ha en betydande inverkan på tillgängligheten och tillförlitligheten hos geotermiska kraftverk.
>> Framväxande teknik: Den geotermiska industrin utforskar också slutna system där värmeöverföringsvätskan cirkulerar genom konstruerade rörsystem i stället för i berggrunden, vilket innebär en rad nya utmaningar och möjligheter för ventil- och instrumentkonstruktionen.
>> Superkritiska resurser: Arbetet med att utveckla superkritiska eller superheta geotermiska resurser innebär nya utmaningar när det gäller prospektering, karakterisering och tekniska krav för att hantera extrema förhållanden.
Fjärrvärme
Fjärrvärmenät kämpar för att upprätthålla en jämn värmeförsörjning i stora urbana områden. Viktiga utmaningar för fjärrvärme är att balansera tillgång och efterfrågan, integrera förnybara energikällor, hantera infrastrukturkostnader, säkerställa systemeffektivitet samt underhålla och uppgradera åldrande infrastruktur. Allt detta samtidigt som läckage ska förhindras.
>> Temperaturfluktuationer, som kan leda till materialpåfrestningar och potentiella fel.
>> Tryckvariationer som kräver robust design för att förhindra läckage och garantera säkerheten.
>> Kemisk kompatibilitet, särskilt i system som använder tillsatser eller behandlat vatten för att förhindra korrosion.
>> Termisk expansion och kontraktion, vilket kräver användning av expansionsfogar och flexibla material för att möjliggöra rörelse.
>> Slitage från kontinuerlig drift, vilket påverkar livslängd och tillförlitlighet.
>> Skalbarhet och anpassningsförmåga för systemuppgraderingar eller expansion, vilket säkerställer att komponenter kan integreras eller bytas ut med minimala störningar.
Anläggningsoperatörer är bekymrade över höga drag-, tryck- och vridkrafter under påverkan av värme och föroreningar (fasta ämnen) i systemet som orsakas av gammal rörledningsinfrastruktur. För att öka driftsäkerheten ökar kraven på avstängningsventiler i fjärrvärmeapplikationer ständigt. Därför är det obligatoriskt att använda specialventiler med särskilt styva och deformationsfria gjutna ventilhus, tillförlitliga tätningssystem, dubbellagrade (trunnion mounted) kulor och fullt genomlopp. EN 488:2019 definierar de tekniska kraven och provningsmetoderna för avstängningsventiler som är direkt nedgrävda i fjärrvärmenät för att säkerställa att ventilerna förblir funktionella över tid.
Service och tjänster
För industrier som är beroende av periodiska driftstopp och omställningar, t.ex. raffinaderier eller kraftverk, ligger fokus på att minimera stilleståndstiden och säkerställa snabba och säkra underhållsarbeten. Där är tillförlitliga tätnings- och vätskekontrollsystem av största vikt.
Stora utmaningar på grund av:
>> Den kritiska ekonomiska inverkan och komplexiteten i samband med driftstopp och omställningar.
>> Pressen från snäva tidsramar, begränsade resurser och bibehållen kvalitet.
>> Efterlevnad av nya säkerhets- och miljöbestämmelser.
Effektivt underhåll:
>> Genom att implementera “flange management” säkerställs flänsanslutningarnas integritet.
>> Använda kvalificerad personal enligt DIN EN 1591-4 för att övervaka flänsoperationer och ge expertråd.
> Fullständig dokumentation av processen är avgörande.
Utbildningsprogram för att förbättra anläggningssäkerheten fokuserar främst på monteringsutbildning för att välja lämpliga tätningsmaterial och demonstrera korrekt monteringsteknik. Dessutom fördjupar ingenjörskurserna förståelsen för tätningsteknik och beräkningar.
KLINGER ser till att saker och ting flyter på
Under ACHEMA 2024 visade KLINGER Group upp sina innovativa lösningar som är skräddarsydda för att möta de hårda kraven från ACHEMA-branscherna. KLINGER lovar en framtid där fluiddynamik inte bara hanteras – de bemästras.
