Bir şeyler ters gidene kadar kimsenin bahsetmediği sorun

Lityum-iyon hücre tesisindeki bir üretim mühendisi, bir keresinde valf seçiminin onlara yıllardır maliyet getirdiğini fark ettikleri anı anlatmıştı. Belirti dramatik bir başarısızlık değildi - daha sessiz bir şeydi: toplu tutarsızlık. Aynı gün, aynı hattan, biraz farklı iç dirence sahip hücreler. Sonunda sistematik eleme yoluyla izi sürülen suçlu, transfer hattındaki azaltılmış{5}}delikli valflerin ölü bölgelerinde artık elektrolit birikmesiydi. Kirli bulaşma,-elektrolit/elektrot oranını-kabul edilebilir toleransın ötesine kaydırmak için yeterliydi.

Bu, valf veri sayfasında görünmeyen türden bir sorundur. Getiri raporunuzda görünür.

Lityum pil üretiminde elektrolit kullanımı affetmez. Birincil elektrolit tuzu - lityum heksaflorofosfat (LiPF₆) -, eser miktardaki nemle agresif bir şekilde reaksiyona girerek yan ürün olarak hidroflorik asit (HF) oluşturur. Akü-sınıfı elektrolitlerin su içeriğini 20 ppm'nin altında tutması gerekir. Bu hassasiyette, transfer sistemindeki vanalar dahil her bileşen, ya kaliteyi koruyan ya da baltalayan bir değişken haline gelir.

Valf seçimi sonradan akla gelen bir satın alma işi değildir. Bu bir süreç mühendisliği kararıdır.

 

 

3 PC'li Küresel Vana Neden Doğru Başlangıç ​​Noktasıdır?

"3 PC" terimi üç-parçalı gövde yapısını ifade eder: bilyayı ve gövdeyi barındıran merkezi bir valf gövdesi, iki yanında boru hattına cıvatalanmış bağımsız olarak çıkarılabilir iki uç kapağı. Bu modüler mimari, bakım açısından kritik ortamlarda onu-tek parçalı ve iki-parçalı tasarımlardan- ayıran şeydir.

Standart tek-parçalı bir vanada herhangi bir dahili arıza, vananın hattan tamamen kesilmesi anlamına gelir. İki-parçalı bir vana bu durumu biraz iyileştirir, ancak dahili erişim yine de boru hattında ciddi kesintiler gerektirir.3 adet küresel vanaaksine, bir bakım teknisyeninin boru hattı bağlantılarını bozmadan merkezi gövdeyi - bilyeyi, yuvaları ve contaları - açığa çıkararak çıkarmasına olanak tanır. Uç kapakları boruya cıvatalanarak yerinde kalır.

Transfer hatlarının sıklıkla sıkı atmosferik gereksinimlere sahip kontrollü kuru odalardan geçtiği lityum pil üretiminde "boru hattının bozulması" önemsiz bir ifade değildir. Bir hat her açıldığında nem girişi riskiyle karşı karşıya kalırsınız. Her nem olayı potansiyel bir parti kaybıdır. Bu nedenle,-3 PC'li bir küresel vananın hat içi servis kolaylığı yalnızca bir kolaylık değil - aynı zamanda bir kirlenme kontrol stratejisidir.

Tekrarlanan döngülerde PTFE yatağın aşınması nedeniyle valf bakım sıklığının haftalık olabildiği geniş ölçekte çalışan tesisler için, iki-parçalı ve üç-parçalı tasarım arasındaki işçilik ve arıza süresi farkı hızlı bir şekilde birleşir. Yayınlanan bakım kıyaslamalarına dayanan ihtiyatlı bir tahmin, 3 PC'li bir tasarımda-sıralı koltuk değişiminin, hattın kısmen çıkarılmasını gerektiren eşdeğer işlerden yaklaşık %40 daha az zaman aldığını göstermektedir. Vardiya başına birçok kez döngü yapılan 20 valfli elektrolit transfer sistemi sayesinde bu fark, tek bir çeyrekte operasyonel olarak anlamlı hale geliyor.

 

Tam-Bağlantı Noktası Gereksinimi: Akış Fiziği Pil Kimyasıyla Buluşuyor

"Tam-port" (tam-delik olarak da adlandırılır), vananın bilye açıklığının iç çapının, bağlı boru hattının nominal deliğiyle tam olarak eşleştiği anlamına gelir. 2-inçlik tam-portlu bir valf, bilya boyunca 2-inçlik bir açıklığa sahiptir. Aynı nominal boyuta sahip küçültülmüş{10}}port vanası genellikle bir boru boyutunda daha küçük (genelde yaklaşık 1,5 inç) bir açıklığa sahiptir ve akış yolunda bir daralmaya neden olur.

Bu daralmanın özellikle elektrolit transferinde önemli olan iki sonucu vardır.

İlk olarak basınç düşüşü.Azaltılmış-port valfleri akışa karşı daha yüksek direnç oluşturur; bu da, transfer pompanızın aynı hacimdeki elektroliti aynı anda taşımak için daha fazla çalışması gerektiği anlamına gelir. Yüksek-viskoziteli elektrolit formülasyonlarında -, özellikle karbonat solvent karışımlarında konsantre LiPF₆ kullananlarda - bu göz ardı edilemez. Tam-portlu bir vananın akış katsayısı (Cv), azaltılmış-portlu eşdeğerinden genellikle %20–30 daha yüksektir. Pompa boyutlandırma mühendisleri için bu fark genellikle daha küçük, daha ucuz bir pompanın uygun olup olmadığını belirler ve endüstriyel bir örnek olay incelemesi, pompa enerji tasarruflarının vana maliyet primini 18 ay içinde geri kazanmaya yeteceğini belgelemiştir.

İkincisi, ölü bölgeler ve artık havuzlanma.Azaltılmış-delik geçişinin oluşturduğu çap adımı yalnızca bir akış kısıtlaması değildir -, yavaş-hareket eden veya durgun sıvının toplandığı bir geometridir. Elektrolit servisinde bu durgun sıvı bozunur. LiPF₆ termal olarak kararsızdır; ortam sıcaklığında bile, uygun şekilde temizlenmemiş bir hattaki eser miktardaki nem ile uzun süreli statik temas, ayrışmayı başlatacaktır. Tam-portlu küresel vana bu çap geçişini tamamen ortadan kaldırır. Vana açıkken akış yolu geometrik olarak boruyla süreklidir. Kapatıldığında pürüzsüz küresel top yüzeyi, sıvının fark edilmeden birikebileceği hiçbir girinti bırakmaz.

Boru hattı pigleme için tam-bağlantı noktası tasarımının gerekli olmasının nedeni de budur - kalan sıvıyı çıkarmak için hattan bir temizleme tapası geçirme uygulaması. Pigging, yüksek-verimli elektrolit sistemlerinde gruplar arası temizleme yöntemi olarak- giderek daha fazla benimsenmektedir. Domuz bu daralmadan geçemeyeceğinden, azaltılmış-port valfiyle bu fiziksel olarak imkansızdır.

 

Malzeme Seçimi: Kimyanın Metalurjiyle Buluştuğu Yer

Elektrolit hizmetinde korozyon direnci bir onay kutusu değildir -, bir kararlar hiyerarşisidir. LiPF₆ hizmetindeki herhangi bir valfin ıslak yüzeyleri, hassas dökümle üretilen valf gövdeleri için CF8M döküm gövde kalitesiyle minimum olarak 316L paslanmaz çelikten belirtilmelidir. 316L'deki "L" tanımı, kaynak bölgelerinde hassasiyet riskini azaltan ve HF'ye maruz kalmadan kaynaklanan tanecikler arası korozyona karşı direnci artıran düşük karbon içeriğini ifade eder.

Yuva ve conta malzemeleri net bir tercih sırasını takip eder: Standart görev için PTFE (politetrafloroetilen), daha yüksek-döngü uygulamaları için RPTFE (güçlendirilmiş PTFE) ve maksimum kimyasal direncin gerekli olduğu O-halkaları ve gövde contaları için FFKM (perfloroelastomer). Standart nitril (NBR) veya EPDM elastomerler, karbonat- bazlı elektrolit solventlerle uyumsuzdur ve maruz kaldıktan birkaç hafta sonra şişecek veya bozunacak, bu da sızdırmazlık arızasına ve sızıntıya yol açacaktır.

Açıkça belirtmeye değer bir tasarım detayı: gövdenin-fırlatmayı önleme özelliği. Basınç döngüsü altında, yanlış tasarlanmış bir gövde, valf gövdesinden dışarı doğru itilebilir -, bu da anında bir sızıntı yolu oluşturan bir arıza modudur. Bu, yüksek-döngülü valf uygulamalarında bilinen bir risktir ve elektrolit hizmetine giren herhangi bir valf için isteğe bağlı bir yükseltme değil, standart bir tasarım özelliği olarak onaylanmalıdır.

 

Bir Araya Getirmek: Belirli Bir Ürün Örneği

Leadtek'inPaslanmaz Çelik Aktüatörlü Küresel Vanalar(Montaj Pedli 3PC Dişli Küresel Vana, Kod 30-0C200 serisi), bu uygulama için uygun şekilde belirlenmiş bir vananın pratikte nasıl görüneceğini göstermektedir. Valf gövdesi ve uç kapakları, hassas-işlenmiş 316 paslanmaz bilya ile CF8M'den hassas dökümden yapılmıştır. Koltuk seçenekleri RPTFE'den (160 dereceye kadar derecelendirilmiş) TFM4215'e (240 dereceye kadar derecelendirilmiştir) kadar değişmektedir. Gövde hem-fırlatmayı hem de çizilmeyi-önleyen geometriyi içerir. Serideki tüm varyantlarda onaylanan tam-geçiş -, kısıtlama olmaksızın boru kimliğiyle eşleşir.

Valf gövdesindeki ISO5211 montaj yastığı sıklıkla-göz ardı edilen bir spesifikasyon noktasıdır: pnömatik veya elektrikli aktüatörler için standartlaştırılmış bir arayüz sağlar; bu, aynı valf gövdesinin pilot ölçekte manuel valf olarak devreye alınabileceği ve hat tam üretime ölçeklendikçe valfi veya bağlantılarını değiştirmeden otomatik çalıştırmaya yükseltilebileceği anlamına gelir. Eş zamanlı olarak kapasiteyi artıran ve süreç adımlarını otomatikleştiren lityum pil üretim tesisleri için bu esnekliğin gerçek sermaye değeri vardır.

Mevcut basınç değerleri PN25 (30-0C200 / LTS tipi) ile PN150 (30-0C2A0 / 2000WOG tipi) arasındadır ve atmosferik basınçlı elektrolit depolama transferinden yüksek basınçlı enjeksiyon sistemlerine kadar her şeyi kapsar.

Leadtek Paslanmaz Çelik Aktüatörlü Küresel Vanalar

 

Özet: Ne Belirtilmeli ve Neden?

Lityum pil üretiminde elektrolit transfer hatları için valf seçerken karar mantığı kısa bir kontrol listesine indirgenir:

Gövde yapısı:Hat içi servis kolaylığı için-3 bilgisayar. Koltuk değiştirme sıklığının altı ayda bir defayı aştığı hiçbir hat için iki-parçalı vanayı kabul etmeyin.

Bağlantı noktası boyutu:Yalnızca-tam geçişli. Azaltılmış-port valfleri, elektrolit saflık gereksinimleriyle yapısal olarak bağdaşmayan akış kısıtlamalarına, ölü-bölge havuzuna ve pigleme uyumsuzluğuna neden olur.

Gövde ve top malzemesi:316L / CF8M paslanmaz çelik. Yalnızca teknik özellik sayfası iddialarıyla değil, malzeme sertifikasıyla da onaylayın.

Koltuk malzemesi:Minimum olarak PTFE; Yüksek-döngü veya yüksek-sıcaklıkta servis için RPTFE veya TFM kaliteleri. Tüm elastomerik contalar için FFKM'yi belirtin.

Kök tasarımı:-Fırlatmayı önleme özelliği isteğe bağlı değil, zorunlu bir spesifikasyondur.

Çalıştırma arayüzü:İlk kurulum manuel olsa bile gelecekteki aktüatör uyumluluğu için ISO5211 montaj pedi.

Doğru şekilde belirlenmiş bir 3 PC'li küresel vanaya yapılan yatırım gerçektir. Yanlış belirtilen bir maliyetin maliyeti de öyledir -, daha sonra gelir ve faturanız yerine getiri verilerinize ulaşır.

 

Sıkça Sorulan Sorular

S: Maliyetten tasarruf etmek için elektrolit aktarımında 2 PC'li küresel vana kullanabilir miyim?
C: Yapabilirsiniz, ancak toplam sahip olma maliyeti hesaplaması nadiren bunu destekler. İki-parçalı bir valfe hat üzerinde-bakım yapılamaz; bu, herhangi bir koltuk değişimi veya iç temizliğin hattın kısmi sökülmesini gerektireceği anlamına gelir. Atmosfer kontrolünün kritik olduğu kuru oda ortamında, her hat-açılış olayı, ölçülmesi zor ancak ortadan kaldırılması imkansız olan bir kirlenme riski taşır. -Kritik olmayan ikincil hatlar için - soğutma sıvısı, örneğin - iki-parçalı bir valf makul olur. Birincil elektrolit aktarımı için 3 PC'li tasarımın servis kolaylığı aradaki fiyat farkına değer.

S: PTFE ve RPTFE küresel vana yuvaları arasındaki fark nedir ve hangisini kullanmalıyım?
C: PTFE (politetrafloroetilen), kimyasal hizmet - için standart yuva malzemesidir, kimyasal olarak inerttir, düşük sürtünmelidir ve LiPF₆- bazlı elektrolitlerle uyumludur. RPTFE (güçlendirilmiş PTFE), tekrarlanan sıkıştırma yüklemesi altında boyutsal stabiliteyi iyileştirmek için cam elyafı veya karbon dolgu maddesi ekler; bu da yüksek-döngülü uygulamalarda koltuk ömrünü önemli ölçüde uzatır. Saatte beş defadan fazla dönen elektrolit dolum hatları için RPTFE veya TFM-sınıf koltuklar daha iyi bir seçimdir.

S: Tam-bağlantı noktası tasarımı, valfi çalıştırmak için gereken torku etkiler mi?
C: Evet, biraz. Tam-portlu bir bilye fiziksel olarak aynı nominal boyuttaki küçültülmüş-portlu bilyeden daha büyüktür; bu da oturma yüzeyi alanını ve dolayısıyla ayrılma torkunu (-) hat basıncına karşı vanayı açmaya başlamak için gereken kuvveti artırır. Uygulamada, 2 inç'e kadar olan vanalar için bu fark, manuel çalıştırmanın pratik kalmasını sağlayacak kadar küçüktür. Daha büyük boyutlar veya yüksek-basınçlı hatlar için tork artışı, tahrikli (pnömatik veya elektrikli) çalışmanın tercih edilmesinin çeşitli nedenlerinden biridir ve ISO5211 montaj pedi uyumluluğu, aktüatör seçimini basitleştirir.

S: LiPF₆ elektrolit servisinde yuva contaları ne sıklıkla değiştirilmelidir?
C: Servis aralığı büyük ölçüde çevrim sıklığına, sıcaklığa ve spesifik elektrolit formülasyonuna bağlıdır. Genel bir kıyaslama olarak, orta düzeyde-döngülü hizmette (günde 10-30 çalıştırma) PTFE koltuklar genellikle 6-12 ayda ölçülebilir bir aşınma gösterir. RPTFE ve TFM kaliteleri benzer koşullar altında bu süreyi 18-24 aya kadar uzatır. 3 PC'li küresel vananın pratik avantajı, inceleme ve değiştirme işleminin planlı bir bakım aralığı sırasında hat kapanmadan gerçekleştirilebilmesidir -; bu, sorunu zorlamak için bir sızıntı olayını beklemek yerine takvim planına göre değiştirebileceğiniz anlamına gelir.

S: Paslanmaz çelik, ıslanan tüm bileşenler için yeterli midir, yoksa kaplama gerekli midir?
C: Karbonat solventlerdeki çoğu standart LiPF₆ elektrolit formülasyonu için 316L paslanmaz çelik, valf gövdesi ve bilya için yeterli korozyon direnci sağlar. HF bozunma ürünlerine uzun süreli maruz kalmanın beklendiği durumlarda - özellikle düzenli olarak temizlenmeyen hatlarda - iç delik yüzeylerindeki PTFE astarı veya kaplaması anlamlı bir koruma marjı ekler. Contalar ve yuvalar için, temel gövde malzemesi ne olursa olsun, metalik temas yerine her zaman PTFE{5}}ailesi malzemeler tercih edilir.