Kriogeninėse perdavimo sistemose pradinė įsigijimo kaina yra tik viena lygties dalis. Trumpiems ir paprastiems įrengimams įprasta izoliacija vis dar gali būti praktiškas sprendimas. Tačiau nepertraukiamo pramoninio veikimo metu, ypač SGD, skysto azoto, argono ar vandenilio tiekimo srityje, eksploataciniai nuostoliai ir priežiūros reikalavimai paprastai tampa svarbesni nei pradinė įrangos kaina.

Remiantis per daugelį metų stebėtais praktiniais pritaikymais, vakuuminiu būdu izoliuotos sistemos paprastai atsiperka didesnes pradines investicijas maždaug per 1,5–2 metus, priklausomai nuo eksploatavimo sąlygų, produkto vertės ir vamzdžio ilgio.

Kodėl įprastinės izoliacijos savybės keičiasi laikui bėgant

Įprastos kriogeninės izoliacinės medžiagos, tokios kaip poliuretano putos, putstiklis arba perlitas, naujos gali užtikrinti priimtinas šilumines charakteristikas. Idealiomis sąlygomis tipinis šilumos laidumas dažnai būna 0,015–0,030 W/m·K intervale.

Iššūkis yra tas, kad kriogeninės sistemos retai kada veikia idealiomis sąlygomis ilgą laiką.

Drėgnoje aplinkoje sunku visiškai išvengti drėgmės patekimo. Perlitas laikui bėgant gali nusėsti, o putplasčio izoliacija gali senėti, būti suspausta arba mechaniškai pažeista eksploatacijos ir priežiūros metu. Kai kuriais atvejais šiluminės savybės po kelerių eksploatavimo metų gerokai pablogėja.

Skysto azoto arba SGD perdavimo linijose net ir santykinai nedidelis šilumos nuotėkio padidėjimas gali pastebimai padidinti garų susidarymą. Dideliais perdavimo atstumais tai tiesiogiai veikia produkto nuostolius ir sistemos efektyvumą.

Priežiūra yra dar vienas veiksnys, kuris pirkimo etape kartais yra nepakankamai įvertinamas. Izoliacijai įsiskverbus į vandenį arba pažeidus ją, remontas dažnai pareikalauja daug darbo, ypač lauko instaliacijų arba vamzdžių stovų veikiančiose patalpose atveju.

Vakuuminės izoliacijos šiluminio efektyvumo pranašumai

Vakuume izoliuoti vamzdynaiveikia kitu principu. Išsiurbiant žiedinę erdvę iki aukšto vakuumo lygio, dujų laidumas ir konvekcija sumažinami iki labai žemo lygio. Spinduliavimas tampa pagrindiniu likusiu šilumos perdavimo mechanizmu, kuris sumažinamas naudojant daugiasluoksnę izoliacijos konstrukciją.

Stabiliomis vakuumo sąlygomis efektyvus šilumos laidumas paprastai gali išlikti maždaug 0,0005–0,002 W/m·K diapazone, priklausomai nuo sistemos konfigūracijos ir darbinės temperatūros.

Praktiškai šis šilumos nuotėkio sumažinimas gali turėti išmatuojamą poveikį garavimo nuostoliams. Pavyzdžiui, vienoje pramoninėje dujų sistemoje, kurioje buvo pernešamas skystas argonas, garavimas gerokai sumažėjo pakeitus įprastus izoliuotus vamzdynus vakuume izoliuota sistema. Tikslus sutaupymas, žinoma, priklauso nuo srauto greičio, darbo ciklo, aplinkos sąlygų ir perdavimo atstumo.

Ilgalaikis vakuumo stabilumas yra svarbus

Vienas svarbus dalykas, kuris dažnai pamirštamas, yra tai, kad vakuumo kokybė laikui bėgant turi išlikti stabili.

Statinių vakuuminių sistemų našumas gali palaipsniui mažėti dėl dujų išsiskyrimo, sandariklio prasiskverbimo arba nedidelio nuotėkio, susikaupusio per daugelį eksploatavimo metų. Poveikis paprastai būna lėtas, tačiau ilgalaikio nepertraukiamo naudojimo metu jis tampa aktualus.

Norėdami tai išspręsti, mūsų sistema gali būti aprūpintaDinaminė vakuuminio siurblio sistema, kuris periodiškai pašalina nesikondensuojančias dujas iš žiedinės erdvės ir padeda palaikyti vakuumo našumą veikimo metu.

Šis metodas ypač naudingas didelėms SGD infrastruktūroms, puslaidininkių įrenginiams ir nuolatinio darbo ciklų taikymams, kur ilgalaikis terminis stabilumas yra labai svarbus.

Vienoje puslaidininkių gamykloje Azijoje po kelerių metų eksploatavimo, periodiškai atliekant vakuumo priežiūrą, vakuumo lygis išliko mažesnis nei 5 × 10⁻⁵ mbar. Panašiomis eksploatavimo sąlygomis kai kurias įprastas statines vakuumines sistemas galiausiai gali tekti iš naujo išsiurbti gamykloje.

Komponentai už paties vamzdžio ribų

Kriogeninės perdavimo sistemos veikimas priklauso ne tik nuo tiesios vamzdžio dalies.

Vožtuvai, lanksčios jungtys, fazių separatoriai ir kiti komponentai taip pat gali tapti reikšmingais šilumos šaltiniais, jei jie nėra tinkamai izoliuoti.

Pavyzdžiui, įprasti kriogeniniai vožtuvų kotai gali sukurti lokalizuotus šiluminius tiltelius.Vakuuminis vožtuvas su apvalkalukonstrukcijos padeda gerokai sumažinti šį poveikį ir pagerinti bendrą sistemos šiluminį efektyvumą.

Fazių separatoriaitaip pat svarbūs tais atvejais, kai garų susidarymas turi įtakos įrangos stabilumui. Vandenilio ir SGD sistemose stabilus skysčio tiekimas gali padėti sumažinti veikimo svyravimus ir pailginti jautrių komponentų priežiūros intervalus.

Paskirstytose pramoninėse dujų sistemose lanksčios, vakuume izoliuotos žarnos kartu su mažomisvakuuminiu būdu izoliuotos talpyklostaip pat gali supaprastinti montavimą, palyginti su visiškai standžiais vamzdynų išdėstymais, ypač tais atvejais, kai yra vietos apribojimų arba įrangos judėjimas.

Pavyzdys iš drėgno SGD įrenginio

Pietryčių Azijoje įgyvendintas projektas apėmė SGD perdavimo vamzdynų įrengimą šalia sunkvežimių pakrovimo aikštelių didelės drėgmės pakrantės aplinkoje. Originalioje sistemoje buvo naudojami putplasčiu izoliuoti vamzdynai.

Laikui bėgant, dėl pakartotinio drėgmės poveikio izoliacija degradavo ir reikėjo atlikti pasikartojančius priežiūros darbus. Pasak operatoriaus, izoliacijos keitimas ir su tuo susijęs darbas sudarė dideles pasikartojančias išlaidas gamyklos eksploatavimo metu.

Vėliau sistema buvo atnaujinta iki vakuume izoliuotų vamzdynų ir lanksčių vakuume izoliuotų žarnų rinkinių, prijungtų prie centralizuotos dulkių siurblio priežiūros sistemos.

Po atnaujinimo gerokai sumažėjo su izoliacija susiję priežiūros reikalavimai ir pagerėjo eksploatavimo tęstinumas. Nors vakuuminiu būdu izoliuotai sistemai reikėjo didesnių pradinių investicijų, operatorius apskaičiavo, kad ilgalaikės eksploatavimo ir priežiūros išlaidos per numatomą eksploatavimo laikotarpį buvo pastebimai mažesnės.

Vertinant bendrą kainą, o ne vien pirkimo kainą

Pirkimų komandoms vertinant tik pirmos dienos įrangos kainą kartais galima susidaryti nepilną vaizdą apie bendrą sistemos ekonomiką.

Daugelyje nuolatinio kriogeninio veikimo įrenginių kaupiamasis šilumos nuotėkis per daugelį eksploatavimo metų daro tiesioginį poveikį energijos ir produkto sąnaudoms. Skirtumas tampa labiau pastebimas didėjant perdavimo atstumui ir eksploatavimo valandoms.

Mūsų sistemos suprojektuotos pagal ASME B31.3 ir EN 13458 reikalavimus.Vakuume izoliuotas vamzdisProfiliai tiekiami iš 304 ir 316L nerūdijančio plieno konfigūracijų, o išsiplėtimo kompensavimas skirtas pakartotiniams terminiams ciklams.Lanksti žarnaPriklausomai nuo projekto reikalavimų, mazgai taip pat gali būti sukonfigūruoti didesnio darbinio slėgio taikymams.

Faktinis našumas ir investicijų grąža kiekviename projekte skirsis, todėl terminė analizė idealiai turėtų būti pagrįsta realiomis eksploatavimo sąlygomis, o ne supaprastintomis prielaidomis.

Kai įprasta izoliacija vis dar gali būti tinkama

Įprastinė izoliacija tam tikrose situacijose vis dar yra tinkamas pasirinkimas.

Labai trumpiems vamzdynų ruožams, laikiniems įrenginiams arba periodiniam veikimui su mažu metiniu panaudojimu, papildomos vakuuminės izoliacijos išlaidos ne visada gali būti ekonomiškai pateisinamos.

Tačiau nuolatinei infrastruktūrai, kurioje naudojamas nepertraukiamas arba didelio našumo kriogeninis tiekimas, vakuuminiu būdu izoliuotos sistemos dažnai yra pranašesnės, vertinant per visą eksploatavimo ciklą.