Система подачи жидкого азота для скороморозильного оборудования состоит из трёх участков: резервуар, трубопровод, интерфейс оборудования. Расход газа мы предоставляем, резервуар и трубопровод обычно комплектуются заказчиком или местным поставщиком газа. Если эти три участка не согласованы на этапе сверки чертежей, на площадке возникнут проблемы с несовпадением интерфейсов, недостаточной ёмкостью или сильным обмерзанием трубопроводов.
Как определить ёмкость резервуара
Ёмкость резервуара определяется на основе трёх величин:
| Входной параметр | Источник | Пояснение |
|---|---|---|
| Расход жидкого азота на одну партию | Оценка по теплоте материала, калибровка после пробного запуска | Пиковая потребность |
| Количество партий в сутки | Производственный план заказчика | Среднесуточный расход |
| Цикл пополнения | Частота поставок и условия транспортировки поставщика | Определяет страховой запас |
Ёмкость резервуара должна покрывать расход за цикл пополнения и иметь безопасный запас. Формула расчёта: среднесуточный расход × количество дней между поставками × коэффициент запаса. Для удалённых проектов с длительным циклом пополнения ёмкость соответственно увеличивается, чтобы избежать простоя из-за прекращения подачи.
Кроме того, необходимо учитывать пиковую нагрузку: при работе туннеля непрерывного действия на полной мощности мгновенный расход велик, и пропускная способность резервуара по жидкости (площадь теплообмена испарителя) должна соответствовать пиковому расходу, а не только среднесуточному.
Ключевые моменты выбора трубопровода
Трубопровод жидкого азота — ключевой участок передачи холода от резервуара к оборудованию, основные критерии:
- Способ изоляции: вакуумно-изолированные трубы — стандартный выбор для дальних расстояний, качество изоляции напрямую влияет на потери холода по пути; для коротких расстояний возможна теплоизоляция с пароизоляционным слоем;
- Длина и трассировка: чем короче, тем лучше; минимизировать отводы и вертикальные подъёмы для снижения потерь холода и газового сопротивления;
- Диаметр трубы: подбирается по пиковому расходу и допустимому перепаду давления; слишком малый диаметр ограничит расход, слишком большой увеличит потери холода и время предварительного охлаждения;
- Материал и соединения: материалы и соединения для криогенных условий выполняются по нормам для низкотемпературных трубопроводов, стыки проверяются на утечки.
Предварительное охлаждение трубопровода также требует времени. При первом запуске системы или после длительного простоя трубопровод необходимо сначала охладить до рабочей температуры; этот расход жидкого азота на этапе пусконаладки нормален, при учёте его следует отмечать отдельно и не включать в удельный расход на продукцию.
Комплектация предохранительных устройств
Система жидкого азота — криогенная замкнутая система; при испарении жидкого азота объём значительно увеличивается, поэтому замкнутый участок должен иметь путь сброса.
| Устройство | Функция |
|---|---|
| Предохранительный клапан / разрывная мембрана | Сброс при превышении давления на замкнутом участке |
| Сброс давления и продувка трубопровода | Опорожнение при простое или обслуживании |
| Испаритель / газификатор | Подбор по способу потребления газа, стабильная подача |
| Контроль уровня и давления | Определение состояния резервуара, связь с сигнализацией |
| Контроль концентрации азота | Размещение у оборудования и в низких зонах цеха, связь с вытяжной вентиляцией |
О вытяжной вентиляции и контроле концентрации кислорода на стороне оборудования см. Вытяжная вентиляция и контроль концентрации кислорода в азотном скороморозильном шкафу; об общей вентиляции цеха и шумозащите см. Вентиляция и шумозащита в цехе азотного замораживания.
Разграничение зон ответственности
Во избежание разногласий на площадке рекомендуется на этапе сверки чертежей составить таблицу интерфейсов с чётким разграничением:
| Пункт | Поставщик (оборудование) | Заказчик / поставщик газа |
|---|---|---|
| Параметры расхода газа | Предоставляет | По ним подбирает резервуар и трубы |
| Спецификация и расположение интерфейса со стороны оборудования | Предоставляет и предусматривает на оборудовании | Подключает трубы согласно этому |
| Резервуар и испаритель | — | Комплектует |
| Монтаж трубопровода и изоляции | — | Комплектует |
| Проверка на утечки на конечном участке и совместная пусконаладка | Участвует | Участвует |
| Вытяжная вентиляция и контроль концентрации | Комплектация со стороны оборудования | Содействие со стороны цеха |
Если расположение и спецификация интерфейсов прописаны чётко, на площадке не потребуется вносить изменения на месте.
Три вещи, которые легко упустить при компоновке
- Расположение резервуара и безопасные расстояния: резервуар обычно размещается на открытом воздухе или в отдельной хорошо вентилируемой зоне, на расстоянии от мест скопления людей и источников огня, конкретно — по местным нормам;
- Трасса прохода трубопровода: в местах прохода через стены и перекрытия необходимо предусмотреть гильзы с изоляцией и герметизацией, чтобы избежать мостиков холода и точек конденсации;
- Пространство для обслуживания: вокруг резервуара, клапанной группы и испарителя оставить пространство для работы и обслуживания, чтобы после монтажа не оказалось, что клапаны не открываются.
Часто задаваемые вопросы
Резервуар и оборудование поставляются вместе?
Обычно нет. Оборудование поставляем мы, резервуар и трубопровод, как правило, комплектуются заказчиком или местным поставщиком газа; мы предоставляем расход газа, спецификацию и расположение интерфейсов. Конкретное распределение указывается в техническом приложении к договору.
Чем длиннее трубопровод, тем больше расход?
Да. Потери холода на единицу длины изолированного трубопровода постоянны; чем длиннее трубопровод, тем больше потери по пути и тем больше расход на предварительное охлаждение. При компоновке следует максимально сократить расстояние от резервуара до оборудования.
Можно ли вместо вакуумно-изолированной трубы использовать обычную теплоизоляцию?
Для коротких расстояний, периодического использования и в сухих условиях возможно, но для дальних расстояний или непрерывного производства не рекомендуется. Обычная теплоизоляция при низких температурах склонна к конденсации, свойства изоляции снижаются, в долгосрочной перспективе расход выше.
Каковы последствия простоя из-за прекращения подачи?
После отогрева трубопровода повторное предварительное охлаждение потребует дополнительного расхода жидкого азота; также возможна конденсация и термические напряжения в камере из-за повторяющегося охлаждения. Рекомендуется закладывать достаточный страховой запас по циклу пополнения и согласовать с поставщиком аварийную поставку газа.
По подбору и интерфейсам системы подачи жидкого азота можно направить модель оборудования, производственный план и условия компоновки на площадке — мы предоставим параметры расхода газа и требования к интерфейсам: Связаться с Kunning Cryo
Приведённые в статье решения по криогенным трубопроводам и предохранительным устройствам являются общеотраслевой инженерной практикой; параметры расхода газа и требования к интерфейсам взяты из технической документации азотного скороморозильного оборудования Kunning Cryo, для каждой модели — согласно соответствующим техническим параметрам.