В последние годы в связи с глобальной трансформацией энергетической структуры новые источники энергии, такие как водородная энергетика и СПГ (сжиженный природный газ), продолжают расширяться на транспорте, в системах накопления энергии и в промышленности. Это влечёт за собой более высокие требования к безопасности, уровню автоматизации и надёжности оборудования. В автоматическом управлении арматурой пневматические приводы благодаря быстрому отклику, высокой стабильности и адаптивности к сложным условиям среды становятся ключевым оборудованием в таких сценариях, как водородные заправочные станции и хранение и транспортировка СПГ.
В этой статье мы разберём три типовых применения, а затем поясним четыре фактора, на которые нужно обращать внимание при подборе.
1. Почему новая энергетика предпочитает пневматические приводы
Условия новой энергетики объединяют две общие черты: опасная среда и экстремальные условия. Водород отличается высокой горючестью и способностью к распространению, а СПГ хранят и транспортируют при крайне низкой температуре; оба сценария предъявляют к исполнительному механизму требования, которых нет в обычных промышленных случаях.
Преимущества пневматического привода как раз совпадают: он работает на сжатом воздухе, принцип работы не требует электрической искры и даёт естественное преимущество во взрывозащите; конструкция относительно проста, действие быстрое, поэтому в аварийной ситуации можно быстро выполнить перекрытие; при этом он адаптируется к сложным условиям — низкой температуре и высокому давлению — и относительно удобен в обслуживании. Именно поэтому он широко применяется на водородных заправочных станциях и в узлах хранения и распределения сжиженного газа.
2. Типовое применение первое: системы водородных заправочных станций
Между трубопроводами и резервуарами водородной заправочной станции пневматические приводы обычно применяют в паре с шаровыми кранами или дисковыми затворами для быстрого открытия и закрытия арматуры.
-
При аномальном давлении, утечке или аварийном останове привод способен в предельно короткое время привести арматуру в закрытое положение и перекрыть подачу газа, максимально снизив риск
-
Привод часто взаимодействует с электромагнитным клапаном и концевым выключателем, что обеспечивает надёжность действия и передачу состояния арматуры в систему управления
-
Поскольку водород горюч и взрывоопасен, в этом сценарии взрывозащита стоит на первом месте, а комплектующие и цепи сигнала также должны соответствовать требованиям взрывозащиты
3. Типовое применение второе: хранение, транспортировка и газификация СПГ
СПГ необходимо хранить и транспортировать при низкой температуре, обычно около -162°C. Такие условия предъявляют к исполнительному механизму три жёстких требования:
-
Морозостойкость: при низкой температуре действие должно быть быстрым, без заеданий и запаздывания открытия
-
Стабильность уплотнений: материал уплотнений должен выдерживать низкую температуру и не становиться хрупким, иначе возникнет наружная утечка
-
Надёжность действия: стабильные характеристики открытия и закрытия при длительной работе
Поскольку пневматический привод не требует электрической искры и обладает естественным преимуществом во взрывозащите, он особенно подходит для хранения и распределения сжиженного газа. В таких сценариях, как приёмные терминалы СПГ и зоны разгрузки автоцистерн, пневматический привод выполняет ключевую роль в регулировании расхода и аварийном перекрытии.
4. Типовое применение третье: распределённая энергетика и объекты химической инфраструктуры
На распределённых энергетических станциях и в химических технологических блоках пневматические приводы чаще всего применяют для дистанционного управления и автоматического регулирования. Например, в узлах подачи топлива газовых турбин и регулирования водородных трубопроводов привод работает совместно с системой управления, обеспечивая стабильное регулирование расхода и оптимизацию процесса, повышая эффективность работы и уровень безопасности.
Особенность таких сценариев — непрерывная работа + необходимость регулирования, поэтому при подборе нужно учитывать и надёжность переключения, и точность регулирования с позиционером, и долговременную стабильность.
5. Четыре фактора, на которые нужно обратить внимание при подборе
Первое — соответствие крутящего момента и резервирование. Момент открытия и закрытия арматуры зависит от многих факторов: диаметра, конструкции уплотнения, давления среды. При подборе после расчёта базового момента добавляют определённый коэффициент запаса, чтобы из-за колебаний условий или износа арматуры не возникло недостатка движущего усилия.
Второе — адаптивность к среде и условиям эксплуатации. Для условий водородной заправочной станции особое внимание уделяют классу взрывозащиты, выбирая продукцию, соответствующую нужному стандарту; для применения СПГ необходимо, чтобы привод работал гибко при низкой температуре, а материал уплотнений не становился хрупким при холоде; для химической среды учитывают ещё и коррозионную стойкость, чтобы он подходил для кислых и щелочных сред или газов с примесями.
Третье — способ управления и комплектация. Приводы делятся на одностороннего действия (с пружинным возвратом) и двустороннего действия, а функции управления — на отсечные и регулирующие. На практике часто требуется также комплектация электромагнитными клапанами, концевыми выключателями, позиционерами, чтобы удовлетворить потребности автоматизации и дистанционного контроля.
Четвёртое — надёжность и удобство обслуживания. Оборудование новой энергетики обычно требует стабильной длительной работы, поэтому при подборе учитывают компактность конструкции, ресурс деталей и удобство обслуживания. Привод модульной конструкции позволяет быстро проводить ревизию и замену деталей на месте, заметно сокращая простой.
6. Будущие тенденции и ключевое напоминание
Интеллектуализация: за счёт встроенных датчиков и интеллектуальных позиционеров достигается мониторинг состояния арматуры в реальном времени, что облегчает дистанционную диагностику и прогнозное обслуживание.
Проектирование высокой надёжности: больше внимания к герметичности и испытаниям на ресурс, чтобы соответствовать стабильной длительной работе в сложных и экстремальных условиях.
Энергосбережение и экология: оптимизация использования подаваемого воздуха и снижение расхода сжатого воздуха для дальнейшего повышения эффективности энергопользования.
Ключевое напоминание: ценность пневматических приводов в новой энергетике сосредоточена в трёх сценариях — быстрое перекрытие и взрывобезопасность на водородных заправочных станциях, морозостойкое уплотнение и надёжное действие при хранении и транспортировке СПГ, дистанционное регулирование в распределённой энергетике и химии. При подборе важно сделать четыре вещи: заложить запас крутящего момента, определить взрывозащиту и морозо- и коррозионностойкую комплектацию по среде, укомплектовать односторонним/двусторонним действием и комплектующими по способу управления, выбрать конструкцию с хорошей надёжностью и ремонтопригодностью для длительной работы. Когда применение и подбор совпадают, привод действительно становится частью безопасной работы проекта новой энергетики.
Заключение
Применение пневматических приводов в новой энергетике расширилось от простого привода арматуры до системного звена автоматического управления. На водородных заправочных станциях, в системах хранения и транспортировки СПГ и в распределённой энергетике он является и важной гарантией безопасной работы, и ключевым звеном в развитии интеллектуальных и «зелёных» технологий отрасли. Для расчётов подбора и решений по комплектации приводов для условий новой энергетики обращайтесь к нашей сервисной команде.
Zhejiang Huaershi Auto-control Instrument Valve Co., Ltd.
С 1989 года · Более 30 лет занимаемся пневматическими приводами и пневматической арматурой
Сайт: