مشکلی که هیچ کس درباره آن صحبت نمی کند تا زمانی که مشکلی پیش نیاید

یک مهندس تولید در یک مرکز سلول‌های یونی{0} لیتیوم زمانی را توصیف کرد که متوجه شدند انتخاب دریچه آنها برای سال‌ها برای آنها هزینه داشته است. علامت یک شکست چشمگیر نبود - چیزی آرامتر بود: ناسازگاری دسته ای. سلول هایی از یک خط، همان روز، با مقاومت داخلی کمی متفاوت. مقصر که در نهایت از طریق حذف سیستماتیک ردیابی شد، تجمع الکترولیت باقیمانده در نواحی مرده دریچه‌های کاهش یافته-در خط انتقال بود. انتقال آلوده-به اندازه ای بود که الکترولیت-به-نسبت الکترود را فراتر از حد تحمل قابل قبول تغییر دهد.

این همان مشکلی است که در دیتاشیت سوپاپ نشان داده نمی شود. در گزارش عملکرد شما نشان داده می شود.

مدیریت الکترولیت در تولید باتری های لیتیومی نابخشودنی است. نمک الکترولیت اولیه - لیتیوم هگزا فلوروفسفات (LiPF6) - به شدت با رطوبت کمی واکنش نشان می‌دهد و اسید هیدروفلوئوریک (HF) را به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کند. الکترولیت‌های درجه{4} باتری باید محتوای آب کمتر از 20 ppm را حفظ کنند. در آن سطح از حساسیت، هر جزء در سیستم انتقال، از جمله شیرها، به متغیری تبدیل می شود که یا از کیفیت محافظت می کند یا آن را تضعیف می کند.

انتخاب سوپاپ یک فکر بعدی برای خرید نیست. این یک تصمیم مهندسی فرآیند است.

 

 

چرا شیر توپی 3 PC نقطه شروع صحیح است؟

اصطلاح "3 PC" به ساختار بدنه سه- اطلاق می شود: یک بدنه دریچه مرکزی که توپ و ساقه را در خود جای داده است که توسط دو کلاهک انتهایی جداشدنی مستقل که به خط لوله پیچ شده اند. این معماری ماژولار همان چیزی است که آن را از یک-طراحی و دو{4}}تکه ای در محیط های حساس نگهداری و تعمیرات جدا می کند.

در یک -شیر استاندارد یک تکه، هر گونه خرابی داخلی به معنای قطع کامل شیر از خط است. یک دریچه دو تکه کمی بهبود می یابد، اما دسترسی داخلی همچنان به اختلال قابل توجهی در خط لوله نیاز دارد. را3 عدد سوپاپ توپ کامپیوتریدر مقابل، به یک تکنسین تعمیر و نگهداری اجازه می‌دهد تا بدون ایجاد اختلال در اتصالات خط لوله، بدنه مرکزی - که توپ، صندلی‌ها و مهر و موم‌ها را در معرض دید قرار می‌دهد، بردارد. درپوش های انتهایی در جای خود باقی می مانند و به لوله پیچ می شوند.

در تولید باتری‌های لیتیومی، جایی که خطوط انتقال اغلب از اتاق‌های خشک کنترل‌شده با الزامات سخت جوی عبور می‌کنند، «اختلال خط لوله» یک عبارت بی‌اهمیت نیست. هر بار که یک خط باز می شود، در معرض خطر نفوذ رطوبت هستید. هر رویداد رطوبتی یک از دست دادن بالقوه دسته ای است. بنابراین، قابلیت سرویس دهی در خط یک شیر توپی 3 PC صرفاً یک راحتی نیست - بلکه یک استراتژی کنترل آلودگی است.

برای تأسیساتی که در مقیاس کار می‌کنند، جایی که فرکانس تعمیر و نگهداری سوپاپ می‌تواند به‌دلیل سایش صندلی PTFE در چرخه‌های مکرر، هفتگی باشد، تفاوت کار و زمان خرابی بین یک-تکه و سه-ترکیب طراحی سریع است. یک تخمین محافظه کارانه بر اساس معیارهای نگهداری منتشر شده نشان می دهد که جایگزینی صندلی در خط در طراحی 3 رایانه شخصی تقریباً 40٪ زمان کمتری نسبت به کارهای مشابهی که نیاز به حذف جزئی خط دارند، طول می کشد. در یک سیستم انتقال الکترولیت 20 سوپاپ که چندین بار در هر شیفت چرخه می‌شود، این تفاوت در یک ربع از نظر عملیاتی معنی‌دار می‌شود.

 

-شرایط کامل پورت: Flow Physics با شیمی باتری مطابقت دارد

«-پورت کامل» (همچنین سوراخ- کامل نیز نامیده می‌شود) به این معنی است که قطر داخلی دهانه توپی شیر دقیقاً با سوراخ اسمی خط لوله متصل مطابقت دارد. یک دریچه پورت کامل 2-اینچی دارای دهانه 2-اینچی از طریق توپ است. یک دریچه پورت کاهش‌یافته با اندازه اسمی یکسان معمولاً دارای یک دهانه یک لوله کوچکتر است - معمولاً حدود 1.5 اینچ - باعث ایجاد انقباض در مسیر جریان می‌شود.

این انقباض دو پیامد دارد که به طور خاص در انتقال الکترولیت اهمیت دارد.

اول افت فشاردریچه‌های پورت کاهش‌یافته مقاومت بیشتری در برابر جریان ایجاد می‌کنند، به این معنی که پمپ انتقال شما باید سخت‌تر کار کند تا همان حجم الکترولیت را در یک زمان جابجا کند. در فرمول‌های الکترولیت با ویسکوزیته بالا - به‌ویژه آنهایی که از LiPF6 غلیظ در مخلوط‌های حلال کربناته استفاده می‌کنند، این امر ناچیز نیست. ضریب جریان دریچه پورت کامل (Cv) معمولاً 20 تا 30 درصد بیشتر از معادل پورت کاهش یافته آن است. برای مهندسان سایز پمپ، این تفاوت اغلب تعیین می‌کند که آیا یک پمپ کوچکتر و ارزان‌تر قابل دوام است یا خیر، و یک مطالعه موردی صنعتی، صرفه‌جویی در مصرف انرژی پمپ را به اندازه کافی برای بازیابی حق بیمه هزینه شیر ظرف 18 ماه ثبت کرد.

دوم، مناطق مرده و تجمع باقیمانده.پله قطر ایجاد شده توسط یک -گذر سوراخ کاهش یافته فقط یک محدودیت جریان نیست - بلکه هندسه ای است که در آن سیال آهسته-یا راکد جمع می شود. در سرویس الکترولیت، آن مایع راکد تجزیه می شود. LiPF6 از نظر حرارتی ناپایدار است. حتی در دمای محیط، تماس استاتیک طولانی مدت با رطوبت کمیاب در یک خط نادرست پاکسازی شده، شروع به تجزیه می کند. یک دریچه توپی کامل-این انتقال قطر را به طور کامل حذف می‌کند. هنگامی که شیر باز است، مسیر جریان از نظر هندسی با لوله پیوسته است. هنگامی که آن بسته است، سطح توپ کروی صاف هیچ شکافی باقی نمی‌گذارد که در آن مایع بدون شناسایی تجمع پیدا کند.

همچنین به همین دلیل است که طراحی کامل درگاه-برای پیگینگ خط لوله - عمل عبور دادن دوشاخه تمیزکننده از طریق خط برای جابجایی سیال باقیمانده مورد نیاز است. Pigging به طور فزاینده‌ای در سیستم‌های{3}}الکترولیتی با توان بالا به عنوان یک روش پاکسازی دسته‌ای بین- مورد استفاده قرار می‌گیرد. از نظر فیزیکی با دریچه پورت کاهش یافته غیرممکن است، زیرا خوک نمی تواند از انقباض عبور کند.

 

انتخاب مواد: جایی که شیمی با متالورژی روبرو می شود

مقاومت در برابر خوردگی در سرویس الکترولیت یک چک باکس نیست - سلسله مراتبی از تصمیمات است. سطوح خیس شده هر شیر در سرویس LiPF6 باید حداقل در فولاد ضد زنگ 316L مشخص شود، با درجه بدنه ریخته گری CF8M برای بدنه شیرهای تولید شده توسط ریخته گری سرمایه گذاری. نام "L" در 316L به محتوای کربن کم اشاره دارد که خطر حساسیت را در مناطق جوش کاهش می دهد و مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای ناشی از قرار گرفتن در معرض HF را بهبود می بخشد.

مواد نشیمن و آب بند از ترتیب اولویت مشخصی پیروی می کنند: PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) ​​برای کار استاندارد، RPTFE (PTFE تقویت شده) برای کاربردهای چرخه بالاتر، و FFKM (پرفلورالاستومر) برای حلقه های O- و درزگیرهای ساقه که حداکثر مقاومت شیمیایی مورد نیاز است. الاستومرهای استاندارد نیتریل (NBR) یا EPDM با حلال‌های الکترولیت مبتنی بر کربنات ناسازگار هستند و در عرض چند هفته پس از قرار گرفتن در معرض متورم یا تخریب می‌شوند که منجر به شکست مهر و موم و نشت می‌شود.

یکی از جزئیات طراحی که ارزش آن را دارد به صراحت مشخص شود: ویژگی ضد خروج ساقه-. تحت چرخه فشار، یک ساقه نامناسب طراحی شده را می توان از بدنه شیر خارج کرد - یک حالت خرابی که یک مسیر نشتی فوری ایجاد می کند. این یک خطر شناخته شده در برنامه‌های{4} دریچه‌های چرخه بالا است و باید به عنوان یک ویژگی طراحی استاندارد، نه ارتقاء اختیاری، برای هر شیری که به سرویس الکترولیت می‌رود، تأیید شود.

 

قرار دادن آن در کنار هم: یک نمونه محصول خاص

Leadtek'sشیرهای توپی فعال از جنس استنلس استیل(شیر توپی رزوه‌ای 3PC با پد نصب، کد 30-سری 0C200) نشان می‌دهد که یک شیر مشخص شده مناسب برای این برنامه در عمل چگونه به نظر می‌رسد. بدنه سوپاپ و درپوش‌های انتهایی، سرمایه‌گذاری شده-در CF8M، با یک توپ ضد زنگ 316 ماشینکاری شده دقیق-است. گزینه های صندلی از RPTFE (امتیاز به 160 درجه) تا TFM4215 (امتیاز تا 240 درجه) متغیر است. ساقه دارای هندسه ضد{14}}پرتاب و ضد خراش{16}}می باشد. متن کامل-گذرگاه سوراخ - در همه انواع این سری تأیید شد - بدون محدودیت با شناسه لوله مطابقت دارد.

پد نصب ISO5211 روی بدنه شیر یک-نقطه مشخصات است که اغلب نادیده گرفته می‌شود: یک رابط استاندارد برای محرک‌های پنوماتیکی یا الکتریکی ارائه می‌کند، به این معنی که همان بدنه سوپاپ را می‌توان به‌عنوان یک شیر دستی در مقیاس آزمایشی راه‌اندازی کرد و بدون تغییر دریچه یا اتصالات آن در مقیاس کامل به عنوان خط تولید، به فعال‌سازی خودکار ارتقا داد. برای تأسیسات تولید باتری لیتیومی که به طور همزمان ظرفیت را افزایش می دهند و مراحل فرآیند را خودکار می کنند، این انعطاف پذیری دارای ارزش سرمایه واقعی است.

رتبه‌بندی‌های فشار موجود از PN25 (30{8}}0C200 / نوع LTS) تا PN150 (نوع 30-0C2A0 / 2000WOG) را پوشش می‌دهد، از انتقال ذخیره‌سازی الکترولیت با فشار اتمسفر تا سیستم‌های تزریق فشار بالا را پوشش می‌دهد.

شیرهای توپی فعال از جنس استنلس استیل Leadtek

 

خلاصه: چه چیزی را مشخص کنیم و چرا؟

هنگام انتخاب سوپاپ ها برای خطوط انتقال الکترولیت در تولید باتری لیتیومی، منطق تصمیم گیری به یک چک لیست کوتاه کاهش می یابد:

ساخت بدنه:3 رایانه برای{1} قابلیت سرویس دهی در خط. برای هیچ خطی که فرکانس تعویض صندلی بیش از یک بار در هر شش ماه است، دو- سوپاپ را نپذیرید.

اندازه پورت:فقط با حفره کامل-. دریچه‌های پورت کاهش یافته محدودیت‌های جریان، ادغام منطقه مرده-و ناسازگاری پیگینگ را ایجاد می‌کنند که از نظر ساختاری با الزامات خلوص الکترولیت سازگار نیستند.

جنس بدنه و توپ:فولاد ضد زنگ 316L / CF8M. با گواهی مواد تأیید کنید، نه فقط ادعای برگه مشخصات.

جنس صندلی:PTFE به عنوان حداقل؛ نمرات RPTFE یا TFM برای سرویس-چرخه یا بالا{1}}درجه حرارت بالا. FFKM را برای تمام مهر و موم های الاستومری مشخص کنید.

طراحی ساقه:ویژگی ضد{0}}پرداخت به عنوان یک مشخصات اجباری، نه اختیاری.

رابط فعال سازی:پد نصب ISO5211 برای سازگاری با محرک در آینده، حتی اگر نصب اولیه دستی باشد.

سرمایه گذاری در یک شیر توپی 3 PC به درستی مشخص شده واقعی است. همینطور هزینه یک اشتباه مشخص شده - که دیرتر می رسد، و به جای فاکتور شما در داده های بازده شما می رسد.

 

سوالات متداول

س: آیا می توانم برای صرفه جویی در هزینه از شیر توپی 2 PC در انتقال الکترولیت استفاده کنم؟
پاسخ: شما می توانید، اما هزینه کل محاسبه مالکیت به ندرت به نفع آن است. یک سوپاپ دو تکه را نمی‌توان در-خط سرویس کرد، به این معنی که هرگونه تعویض صندلی یا تمیز کردن داخلی نیاز به جداسازی جزئی خط دارد. در یک محیط اتاق خشک که کنترل اتمسفر حیاتی است، هر رویداد{4}}گشایش خط دارای خطر آلودگی است که تعیین کمیت آن دشوار است اما حذف آن غیرممکن است. برای خطوط ثانویه غیر بحرانی - خنک کننده، برای مثال - یک شیر دو تکه معقول است. برای انتقال الکترولیت اولیه، قابلیت سرویس دهی طراحی 3 PC ارزش تفاوت قیمت را دارد.

س: تفاوت بین صندلی های شیر توپی PTFE و RPTFE چیست و از کدام یک باید استفاده کنم؟
پاسخ: PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) ​​مواد صندلی استاندارد برای خدمات شیمیایی - از نظر شیمیایی خنثی، اصطکاک کم، و سازگار با الکترولیت‌های مبتنی بر LiPF6- است. RPTFE (PTFE تقویت‌شده) فیبر شیشه یا پرکننده کربن را برای بهبود پایداری ابعادی تحت بارگذاری فشرده‌سازی مکرر اضافه می‌کند، که عمر صندلی را در برنامه‌های-بالا به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. برای خطوط پرکننده الکترولیت که بیش از پنج بار در ساعت دوچرخه‌سواری می‌کنند، صندلی‌های درجه RPTFE یا TFM{5}} انتخاب بهتری هستند.

س: آیا طراحی پورت کامل بر گشتاور مورد نیاز برای کارکرد سوپاپ تأثیر می‌گذارد؟
پاسخ: بله، کمی. یک توپ پورت کامل از نظر فیزیکی بزرگتر از یک توپ پورت کوچک شده با همان اندازه اسمی است، که باعث افزایش سطح نشیمنگاه و در نتیجه گشتاور جدایی - نیروی لازم برای شروع باز کردن شیر در برابر فشار خط می‌شود. در عمل، برای شیرهای تا 2 اینچ، این تفاوت به اندازه ای کم است که عملیات دستی عملی باقی بماند. برای اندازه‌های بزرگ‌تر یا خطوط فشار بالا، افزایش گشتاور یکی از دلایلی است که باعث می‌شود عملکرد فعال (پنوماتیک یا الکتریکی) ترجیح داده شود و سازگاری با پد نصب ISO5211 انتخاب محرک را ساده می‌کند.

س: هر چند وقت یکبار باید مهر و موم صندلی در سرویس الکترولیت LiPF6 تعویض شود؟
A: فاصله سرویس به شدت به فرکانس سیکل، دما و فرمول الکترولیت خاص بستگی دارد. به عنوان یک معیار کلی، صندلی‌های PTFE در خدمات چرخه متوسط ​​(10 تا 30 حرکت در روز) معمولاً در 6 تا 12 ماهگی قابل اندازه‌گیری هستند. نمرات RPTFE و TFM این مدت را تحت شرایط مشابه به 18 تا 24 ماه افزایش می دهند. مزیت عملی شیر توپی 3 PC این است که بازرسی و تعویض می‌تواند در طول یک پنجره تعمیر و نگهداری برنامه‌ریزی‌شده بدون خاموش شدن خط - اتفاق بیفتد، به این معنی که می‌توانید به جای اینکه منتظر یک رویداد نشت برای ایجاد مشکل باشید، آن را بر اساس برنامه تقویم تعویض کنید.

س: آیا فولاد ضد زنگ برای تمام اجزای خیس شده کافی است یا پوشش مورد نیاز است؟
پاسخ: برای اکثر فرمول‌های استاندارد الکترولیت LiPF6 در حلال‌های کربناته، فولاد ضد زنگ 316L مقاومت خوردگی کافی را برای بدنه و توپ شیر فراهم می‌کند. در مواردی که قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض محصولات تجزیه HF پیش‌بینی می‌شود - به‌ویژه در خطوطی که به طور منظم پاک نمی‌شوند - روکش یا روکش PTFE روی سطوح سوراخ داخلی حاشیه حفاظتی معنی‌داری می‌افزاید. برای مهر و موم و صندلی، PTFE-مواد خانواده همیشه بر تماس فلزی بدون توجه به جنس بدنه پایه ترجیح داده می شوند.