Некоторые производители выпускают специально разработанные системы автоматизации жидкостей, где температура окружающей среды может достигать -40° F (-40° C). Такие устройства используются с технологическими клапанами в нефтегазовой, углеводородной, энергетической, нефтеперерабатывающей, промышленно-отопительной, пищевой промышленности, электроэнергетике, автомобилестроении и других областях.

Большинство обычных моделей рассчитаны на надежную работу только при температуре до 32° F (0° C). Оборудование для автоматизации жидкостных систем должно эффективно работать в течение долгих холодных месяцев, обычно без присмотра и в удаленных местах, что делает ремонт или замену более сложной задачей. Охлаждаемые или криогенные технологические линии создают уникальные трудности с точки зрения гибкости материалов и целостности уплотнений даже в теплых регионах. 

Пять ключевых качеств

Существует пять основных характеристик, которые необходимо учитывать при покупке клапанов, цилиндров и другого оборудования для автоматизации работы с жидкостями, предназначенного для использования при низких температурах окружающей среды.

Надежность и Репутация

Спячка, отсутствие эластичности/гибкости и низкие температуры могут негативно повлиять на работу клапана.

При понижении температуры гибкость и упругость ослабевают. Очень важно, чтобы эластомер в диске или мембране клапана имел твердую и упругую консистенцию для эффективного уплотнения седла клапана. Эластомерные полимеры сжимаются при похолодании и проходят через стеклование, становясь жесткими, хрупкими и стеклоподобными. Эти изменения не позволяют диску плотно прилегать к седлу, что приводит к образованию канала утечки.

When valves are used seldom, such as in low-cycling applications, dormancy results. A valve’s O-ring seals can stick against the ridges or flaws in the metal surface of its mating components when they are in continuous contact with the body or main spool for days or months. Then, after being used, it reacts slowly or not at all.

Both of these problems put the valve’s dependable operation in jeopardy. Surface friction can be reduced with simple assembly procedures, such as using high-grade lubricants that stay usable in the cold. High-quality valve suppliers carefully choose elastomers that withstand low temperatures to solve potential issues, and valve seals are designed to be optimal for arctic circumstances. Innovative construction techniques, such as swapping out old O-ring seals for new T-shaped seals with a significantly lower surface area at the point of contact, can almost eliminate dormancy.

Cylinders used in cold environments can experience similar problems to valves. Regarding resilience, cylinder seal elastomers may experience brittleness, shrinkage, and various rates of adjacent materials’ thermal expansion and contraction. This makes it possible for there to be leak paths. Therefore, manufacturers of cylinders minimize gap tolerances in their designs and choose specific cold-tested O-ring and seal materials that can maintain adequate flexibility at low temperatures to reduce these dangers.

Аналогичные проблемы, связанные со спящими клапанами, могут также влиять на цилиндры, используемые при низких температурах. На поверхностях, находящихся в длительном контакте, могут возникать места прилипания и скольжения. Передовые типы цилиндров могут постоянно смазываться при сборке правильно подобранными низкотемпературными смазочными материалами для снижения трения и борьбы со спящим режимом. Кроме того, производители могут использовать уникальные конструкции, такие как подпружиненные манжетные уплотнения на важнейших динамических деталях, таких как уплотнения штока и поршня.

Может ли конкретный клапан стабильно, безопасно и надежно работать при температуре -40° F (-40° C) в вашей области применения?

Например, на следующей диаграмме показаны сопоставимые спецификации испытаний UL и CSA для клапанов общего назначения и предохранительных запорных клапанов. Кроме того, обе организации проводят испытания на прочность, седло клапана и внешнюю утечку.

После выполнения этих минимальных требований к испытаниям поставщики могут проводить дополнительные испытания, не предусмотренные агентством. Например, они могут провести тысячи различных циклов испытаний на выносливость. Для более точной имитации реальных условий эксплуатации дополнительные тепловые испытания могут включать циклы при высоких и низких температурах окружающей среды, а также в условиях насыщенности, когда температура клапана и воздушной среды, проходящей через клапан, поддерживается на уровне -40° F (-40° C) в течение длительного времени.

Широта и глубина предложения

Многие потребители предпочитают ограничивать свой выбор поставщиков компаниями, которые предоставляют наиболее широкий ассортимент низкотемпературной продукции. В результате некоторые транснациональные корпорации теперь заказывают определенную низкотемпературную арматуру из одного источника и используют ее исключительно для конкретного применения, даже в более теплых регионах, чтобы объединить запасы или соответствовать глобальным спецификациям.

Низкая температура и низкое энергопотребление

Потребность в клапанах и других устройствах, способных работать при низких температурах, сопровождается соответствующим ростом спроса на устройства с низким энергопотреблением. Пользователям важны более низкие цены на электроэнергию. Более того, традиционные клапаны могут нуждаться в теплоотводе или защите в удаленных местах, таких как трубопроводы для транспортировки нефти и газа или места добычи. Эти и другие требования к энергопотреблению часто требуют более значительных и дорогих источников энергии, включая солнечные батареи или системы зарядки аккумуляторов. В результате несколько поставщиков выпустили версии, которые удовлетворяют требованиям к низким температурам и мощности.

In addition to devices that always use the least amount of current feasible, some more recent models use peak-and-hold technology, which typically draws 11 watts (W) immediately upon opening before continuing to operate at 0.5 W or 1 W. Any well-optimized valve for low power may allow customers to specify smaller battery banks, run the valve for extended periods without sunlight, or ensure that backup generators and batteries aren’t overworked.

Обслуживание и поддержка

It’s essential to consider much more than just the hardware when choosing the best source for low-ambient-temperature valves. It can be as crucial to finding a partner who has the availability and support systems you require. Look for straightforward and simple-to-use ordering and catalog materials. OEM designers greatly benefit from the ability of some vendors to download 2D drawings and 3D models directly into their CAD software.

Изучите трудности с ответом и, если есть возможность, спросите дистрибьюторов об их связях с конкретными производителями клапанов.

Первый важный фактор, который следует учитывать, - это доступность. Когда вам требуется определенное устройство для автоматизации работы с жидкостями, оно часто требуется немедленно. К сожалению, многие пользователи жалуются, что в последнее время доступность оборудования значительно ухудшилась. Убедитесь, что выбранный вами поставщик может предложить быструю доставку и удобное наличие на складе, в идеале - через программу быстрых отгрузок с высокими показателями своевременной доставки.

Заключение

Выбор оборудования для автоматизации работы с жидкостями при низких температурах окружающей среды может оказаться непростой задачей. Пользователи, проектировщики и другие специалисты должны внимательно изучить такие важные аспекты, как надежность, тестирование, соответствие требованиям, опции, возможность низкого энергопотребления и поддержка. Однако в результате получаются решения, обеспечивающие надежную работу в более холодных регионах планеты на протяжении многих лет.