ปั๊มใดกำลังปฏิวัติการถ่ายเทของไหลที่อุณหภูมิต่ำ ขอแนะนำปั๊มหอยโข่งไครโอเจนิก

หากคุณทำงานในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การแปรรูป LNG การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ หรือการวิจัยทางการแพทย์ คุณจะรู้ว่าการเคลื่อนย้ายของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำ เช่น ไนโตรเจนเหลว ออกซิเจนเหลว หรือก๊าซธรรมชาติเหลวนั้นยุ่งยากเพียงใด ของเหลวเหล่านี้จำเป็นต้องคงความเย็นเป็นพิเศษ และปั๊มทั่วไปก็ไม่สามารถรับมือกับอุณหภูมิที่สูงมากได้โดยไม่พังหรือสูญเสียประสิทธิภาพ แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ ปั๊มตัวใหม่ได้รับความสนใจในด้านเหล่านี้:ปั๊มหอยโข่งแช่แข็ง- ควรจะแก้ปัญหาใหญ่ที่รบกวนการถ่ายโอนของเหลวที่อุณหภูมิต่ำมานานหลายปี แต่อะไรที่ทำให้ปั๊มนี้แตกต่างจากปั๊มที่เราเคยใช้มาก่อน? มาดูกันดีกว่า

ก่อนอื่น เราจะมาพูดถึงสาเหตุที่ปั๊มทั่วไปล้มเหลวเมื่อพูดถึงของไหลไครโอเจนิก ปั๊มส่วนใหญ่สร้างด้วยวัสดุที่เปราะเมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่า -100°C และซีลของปั๊มมักจะรั่วเนื่องจากความเย็นทำให้ชิ้นส่วนหดตัวหรือบิดงอ นั่นหมายถึงการเสียบ่อยครั้ง ของเหลวที่สิ้นเปลือง และแม้แต่ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย เนื่องจากของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำบางชนิดอาจเป็นอันตรายได้หากรั่วไหลออกมา ทีมงานที่อยู่เบื้องหลังปั๊มหอยโข่งไครโอเจนิกส์ใช้เวลาสามปีในการศึกษาปัญหาเหล่านี้ โดยพูดคุยกับวิศวกรและผู้จัดการโรงงานกว่า 300 คนจากทั่วโลก เพื่อหาคำตอบว่าอะไรคือสิ่งที่จำเป็น

สิ่งแรกที่พวกเขาแก้ไขคือวัสดุ ที่ปั๊มหอยโข่งแช่แข็งใช้โลหะผสมพิเศษผสม - โลหะผสมไทเทเนียมสำหรับใบพัดและสแตนเลสพร้อมนิกเกิลเพิ่มสำหรับตัวปั๊ม วัสดุเหล่านี้ไม่เปราะแม้ที่อุณหภูมิต่ำถึง -269°C (ซึ่งใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์!) ฉันได้พูดคุยกับช่างซ่อมบำรุงที่โรงงาน LNG ที่ใช้ปั๊มมาเป็นเวลาหกเดือนแล้ว เขาพูดว่า "เราเคยเปลี่ยนชิ้นส่วนปั๊มทุกสองเดือนเพราะความเสียหายจากความเย็น ด้วยอันนี้เหรอ ยังไม่มีอะไรเสียหาย เหมือนไม่รู้สึกถึงความเย็นเลย"

จากนั้นก็มีระบบซีล—อาจเป็นเรื่องที่น่าปวดหัวที่สุดเมื่อใช้ปั๊มไครโอเจนิกทั่วไป ปั๊มหอยโข่งไครโอเจนิกใช้ซีลเชิงกลสองชั้นพร้อมห่วงระบายความร้อนในตัว แทนที่จะให้ซีลแห้งหรือรั่วเมื่อเย็น ห่วงระบายความร้อนจะรักษาซีลให้คงที่อุณหภูมิคงที่ ดังนั้นจึงยังคงแน่นอยู่ ที่โรงงานเซมิคอนดักเตอร์ที่ฉันเยี่ยมชม พวกเขาเคยสูญเสียไนโตรเจนเหลวประมาณ 5% จากการรั่วไหลทุกเดือน ตั้งแต่เปลี่ยนมาใช้ปั๊มนี้ การสูญเสียนั้นลดลงเหลือน้อยกว่า 0.5% ประหยัดได้มาก เพราะไนโตรเจนเหลวมีราคาถูก และการสิ้นเปลืองก็จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ประสิทธิภาพเป็นอีกหนึ่งชัยชนะที่ยิ่งใหญ่ ปั๊มหอยโข่งทั่วไปจะสูญเสียพลังงานมากเมื่อเคลื่อนย้ายของเหลวเย็น—โดยปกติแล้วจะมีประสิทธิภาพเพียงประมาณ 60% เท่านั้น แต่ปั๊มหอยโข่งแบบแช่แข็งนั้นมีใบพัดที่ออกแบบใหม่ (ส่วนที่หมุนเพื่อเคลื่อนย้ายของไหล) ซึ่งมีรูปทรงให้ทำงานกับของไหลเย็นที่มีความหนาได้ การทดสอบแสดงให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพ 85% ซึ่งหมายความว่าใช้พลังงานน้อยลงในการเคลื่อนย้ายของเหลวในปริมาณเท่าเดิม ห้องปฏิบัติการทางการแพทย์ที่ใช้ออกซิเจนเหลวสำหรับตู้แช่แข็งบอกฉันว่าค่าไฟสำหรับปั๊มลดลง 30% นับตั้งแต่เปลี่ยน “เราไม่เพียงแค่ประหยัดเงินเท่านั้น” ผู้จัดการห้องปฏิบัติการกล่าว “เรายังใช้ไฟฟ้าน้อยลงซึ่งดีต่อสิ่งแวดล้อม ถือเป็น win-win”

ความทนทานเป็นอย่างอื่นที่โดดเด่น ทีมงานได้ทดสอบปั๊มหอยโข่งแบบไครโอเจนิกผ่านการทดสอบที่ยากลำบาก: ใช้งานต่อเนื่อง 10,000 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ -196°C (อุณหภูมิของไนโตรเจนเหลว) บวกกับการให้ความร้อนและความเย็น 500 รอบ (จากอุณหภูมิเย็นไปจนถึงอุณหภูมิห้องและด้านหลัง) เพื่อจำลองการใช้งานจริง หลังจากนั้นปั๊มก็ยังทำงานเหมือนใหม่ ปั๊มแช่แข็งแบบปกติส่วนใหญ่จะมีอายุการใช้งานเพียงประมาณ 2,000 ชั่วโมงภายใต้สภาวะเหล่านั้น “เราเคยต้องปิดโรงงานหนึ่งวันทุกๆ สามเดือนเพื่อเปลี่ยนปั๊ม” ผู้จัดการของโรงงานเคมีแห่งหนึ่งที่ใช้ปั๊มดังกล่าว กล่าว “ตอนนี้เหรอ เราไม่ได้ปิดตัวลงเนื่องจากปัญหาเกี่ยวกับปั๊มมาเป็นเวลาหนึ่งปีแล้ว นั่นเป็นเวลาในการผลิตที่มากขึ้น ซึ่งหมายถึงเงินที่มากขึ้นสำหรับเรา”

ขณะนี้ ปั๊มหอยโข่งแบบไครโอเจนิกส์กำลังถูกใช้ในโรงงานชื่อดังบางแห่ง คลัง LNG ในเอเชียใช้เพื่อถ่ายโอนก๊าซธรรมชาติเหลวจากถังเก็บไปยังเรือ พวกเขากล่าวว่าจะลดเวลาการถ่ายโอนลง 20% เนื่องจากสามารถเคลื่อนย้ายของเหลวได้เร็วขึ้น ศูนย์วิจัยอวกาศใช้มันเพื่อเคลื่อนย้ายไฮโดรเจนเหลว (ซึ่งเย็นกว่าไนโตรเจนเหลวด้วยซ้ำ) เพื่อทดสอบเชื้อเพลิงจรวด และพวกเขากล่าวว่าความแม่นยำของปั๊มช่วยให้พวกเขาได้รับข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้นจากการทดลองของพวกเขา “เราไม่สามารถยอมรับความผิดพลาดกับเชื้อเพลิงจรวดได้” นักวิจัยคนหนึ่งกล่าว “ปั๊มนี้เชื่อถือได้ เรารู้ว่ามันจะตอบสนองสิ่งที่เราต้องการทุกครั้ง”

ทีมงานที่อยู่เบื้องหลังปั๊มหอยโข่งไครโอเจนิกส์ยังไม่เสร็จสิ้นเช่นกัน พวกเขาบอกฉันว่าพวกเขากำลังพัฒนาเวอร์ชันที่เล็กกว่าสำหรับห้องปฏิบัติการที่ต้องการเคลื่อนย้ายของเหลวแช่แข็งจำนวนเล็กน้อย เช่น ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีชีวภาพที่เก็บตัวอย่างในไนโตรเจนเหลว พวกเขายังเพิ่มจอภาพอัจฉริยะ: เซ็นเซอร์ที่ติดตามอุณหภูมิ ความดัน และความเร็วของปั๊ม และส่งการแจ้งเตือนไปยังโทรศัพท์หรือคอมพิวเตอร์หากมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้น “เราต้องการทำให้ผู้คนใช้งานได้ง่ายยิ่งขึ้น” หัวหน้าวิศวกรกล่าว “ไม่มีใครต้องการตรวจสอบปั๊มทุกๆ ชั่วโมง ด้วยจอภาพ พวกเขาสามารถดูการทำงานได้จากโต๊ะของพวกเขา”

ท้ายที่สุดแล้ว ปั๊มหอยโข่งแบบไครโอเจนิกกำลังเปลี่ยนรูปแบบ เพราะมันแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นจริงในชีวิตประจำวันสำหรับผู้ที่ทำงานกับของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำ ทนทานต่อความเย็น ไม่รั่วซึม ใช้พลังงานน้อยกว่า และใช้งานได้นานกว่าปั๊มอื่นๆ เมื่อมีโรงงาน ห้องปฏิบัติการ และโรงงานจำนวนมากขึ้นลองใช้วิธีนี้ ฉันคิดว่ามันจะกลายเป็นมาตรฐานสำหรับการถ่ายโอนของไหลแบบไครโอเจนิก มันไม่ได้เป็นเพียงปั๊มที่ดีกว่าเท่านั้น แต่ยังทำให้งานง่ายขึ้น ปลอดภัยขึ้น และราคาไม่แพงมากขึ้น และในอุตสาหกรรมที่ความผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ อาจทำให้เสียเวลาและเงิน นั่นถือเป็นเรื่องใหญ่