Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Техника глубокого холода Криогенные устройства и технические газы на форуме Криогенэкспо '2008" Криогенная промышленность — техника глубокого холода — создавалась в СССР как подотрасль ракетно-космического комплекса. Исполь­зование кислорода в качестве окислителя и водорода вместо горючего позволило создать ракетные двигатели с высокой удельной тягой и практически безопасные для окружающей среды. А разделение воздуха методом глубокого холода сделало возможным получать в больших коли­чествах кислород, азот и инертные газы, которые заметно интенсифицируют многие химические процессы. Сегодня основными заказчиками криогенного оборудования в России являются металлурги. Низкотемпера­турные воздухоразделительные ус­та­новки (ВРУ) необходимы им для получения высококачественной ста­ли кислородно-конверторным способом и обогащения доменного дутья. Однако чрезмерная зависимость от одной единственной отрасли делает рынок криогенного оборудования весьма неустойчивым: проводят металлурги масштабную модернизацию — есть спрос на ВРУ, нет — все в застое. Следуя примеру западных компаний, российские криогенщики стали стремиться к освоению смежных отраслей и рынков. Оказалось, что низкотемпературные ВРУ могут быть успешно применены в нефтехимичес­кой и нефтегазовой отраслях для получения синтетических материалов, метанолов, олефинов и т. д. Еще одним перспективным направлением является производство оборудования для ожижения, транспортировки и хранения природного газа. Но самый заманчивый для специалистов криогенной отрасли — рынок технических газов, объемы которого до кризиса оценивались примерно в 60 млрд долл. На долю России по разным оценкам приходилось от 400 до 800 млн долл., причем ежегодный прирост составлял порядка 10–12%. С современными возможностями криогенной техники можно было познакомиться на проходившей в конце 2008 г. в Экспоцентре на Красной Пресне 8-й Международ­ной специализированной выставке «Криоген­Экспо». Криогенные насосы Работа в условиях экстремально низких температур предъявляет особые запросы к надежности и износостойкости криогенного оборудования. Особенно это касается перекачивающих узлов и арматуры. Таким требованиям вполне отвечает продукция компании «Фив Криомек АГ» (Швейцария), которая более 30 лет специализируется на производстве крионасосов. В частности, созданный фирмой универсальный центробежный на­сос ZP-170-HF с высококачественным конвектором специально спро­ектирован для откачки криогенных жидкостей из цистерн. Эргоно­мичная, облегченная конструкция агрегата позволяет устанавливать его в помещениях с ограниченным пространством. По сравнению с насосами, оснащенными приводами с повышающими передачами, расходы на техобслуживание модели ZP-170-HF заметно ниже по причине отсутствия шестерней передачи и, следовательно, необходимости в смазке. Этот насос можно использовать с азотом, аргоном или кислородом без внесения дополнительных модификаций в конструкцию. Модель оснащена температурным датчиком, установленным в спиральный кожух, что гарантирует оптимальное охлаждение насоса. Контроль уровня шума посредством регулирования частоты вращения позволяет достичь звукового комфорта при эксплуатации. Рабочие характеристики ZP-170-HF таковы, что она может функционировать в диапазоне от 0 до 150 Гц со скоростью 9000 об/мин. Еще одно устройство компании — криогенный насос Delta N — предназначено для технологий высокого давления (подачи криогенных жидкостей в компенсаторные и буферные емкости, заправки баллонов). Конст­рукция агрегата приспособлена к постоянному охлаждению благодаря трапециевидной форме, которая обеспечивает автоматическую де­газацию. Цилиндр насоса, имеющий вакуумную изоляцию и нагревательный элемент, располагающийся за низкотемпературной секцией, позволяют предотвращать циркуляцию криожидкости в области кривошипно-шатунного привода. Высота столба жидкостей над всасывающим патрубком может быть уменьшена до 0 бар за счет установки в низкотемпературной секции насоса компрессора марки Super­charger. По этой причине Delta N способен обслуживать всю емкость расходного резервуара, что сокращает частоту дозаправок. Диапазон рабочих давлений насоса составляет 85–500 бар при максимальном перекачиваемом потоке 240 л/мин. Насос вертикального типа VSMP со встроенным двигателем используется для работы в экстремальных условиях (при разделении воздуха или циркуляции). Его конструкция приспособлена к постоянному охлаждению благодаря нагреванию, которое поддерживает оптимальную температуру подшипников двигателя и предотвращает попадание жидкостей в двигательный отсек. В результате насос подходит для перекачки взрывоопасных сред, например, сжиженных газов. Основным преимуществом моделей такого типа является отсутствие уплотнения подвижного соединения вала, что позволяет работать при кавитации и не приводит к прежде­временному износу. Подобные насосы функционируют без герметизирующего газа, а их охлаждение осуществляется циркуляцией жидкости. Кроме того, моторное отделение находится под избыточным давлением газа. Для маломощных двигателей (менее 55 кВт) охлаждение происходит за счет перекачиваемой жидкости, которая затем возвращается в рабочий процесс. Эта циркуляция контролируется клапаном термостата, обеспечивая оптимальные условия работы насоса. Для мощных двигателей используется охлаждающая жидкость во вспомогательном контуре. Научно-производственный центр «Анод» (г. Нижний Новгород) предлагает различные типы торцовых уплотнений, предназначенные для модернизации насосных агрегатов. В процессе модификации производится замена штатного силового узла насоса с подшипниками качения на уплотнительный подшипниковый блок, включающий в себя торцовые уплотнения, а также осевые и ра-диальные подшипники скольжения. Для насосов, работающих со сжиженными углеводородными газами, компания выпускает двойные торцовые уплотнения с импеллером (если используется автономная система циркуляции затворной жидкости), либо без него (при применении системы циркуляции от внешнего источника). Еще один вариант повышения надежности насосных систем — торцовые уплотнения типа «Тандем», наиболее эффективные в случаях, когда недопустимо попадание затворной жидкости в перекачиваемый продукт. Уплотнения «Тандем» также бывают двух разновидностей: с пружинами, расположенными относительно перекачиваемого продукта (уплотняемой среды) внутри или вне его. Последние применяются в тех случаях, когда имеется возможность засорения отверстий и пружин абразивными частицами или отложениями рабочих сред. В конструкции двойных торцовых уплотнений и уплотнений типа «Тандем» первая (контурная) пара трения работает под перепадом давления затворной жидкости и уплотняемой среды, а вторая (атмосферная) — под перепадом давления затворной жидкости и атмосферы. В результате удается добиться полной ликвидации утечек уплотняемых сред в атмосферу. При этом давление затворной жидкости больше давления уплотняемой среды на 0,1–0,3 МПа. Технические газы В современном промышленном производстве технические газы могут использоваться для разных целей. С их помощью нагревают и охлаждают, режут и сваривают, ускоряют желательные и останавливают неподходящие химические реакции, а также придают особый вкус напиткам, тушат пожары и лечат болезни. Одним из ведущих поставщиков технических газов в столичном регионе является компания «НИИ КМ» (г. Москва). Здесь производят поверочные газовые смеси, газы для пищевой промышленности, лазерной сварки и пр. В процессах лазерной сварки и резки технические газы применяются для защиты сварочной ванны от воздушной среды, минимизации разбрызгивания металла и снижения задымлений за счет поглощения дыма лазерным лучом. Как и при традиционной металлообработке, для лазерной сварки используются инертные газы — аргон и гелий, либо их смесь. Основными газами для лазерной резки являются кислород, азот и аргон. Однако при работе лазером повышенное внимание уделяется чистоте газов, поскольку нежелательные примеси (типа углеводородов) могут повредить оптику и привести к поломке лазера. Поэтому чистота лазерных газов должна быть не менее 99,995%. Сегодня все чаще для увеличения сроков хранения пищевых продуктов применятся упаковка с модифицированной газовой средой. Для создания последней широко задействуют азот, двуокись углерода и все тот же кислород. Азот используется в качестве разбавителя газовой смеси для вытеснения кислорода из упаковки. Он плохо растворяется в воде и жирах, не оказывает прямого бактериостатического воздействия на продукты. В большинстве случаев азот применяется для упаковки сухих продуктов — орехов, кофе и т. п. Двуокись углерода (CO2), легко растворимая в воде и жирах, является бактериостатическим компонентом, т. е. подавляет рост аэробных бактерий, которые могут развиваться и в отсутствие кислорода. Последний позволяет дольше сохранить свежесть и натуральный цвет мяса и рыбы, обеспечивает процесс «дыхания» для фруктов и овощей, а также подавляет рост анаэробных организмов в некоторых видах рыб и овощей. В медицине, пищевой, химичес­кой, биотехнологической и фармацевтической промышленности технические газы используются для стерилизации материалов и оборудования. Наиболее эффективным методом газовой очистки из всех существующих на сегодняшний день является стерилизация с использованием окиси этилена (С2Н4О). Ее получают в результате основного органического синтеза как промежуточное соединение для производства этиленглико­лей и эфиров гликолей, неионогенных ПАВ, полиэфирных смол и т. п. Поскольку пары окиси этилена легко воспламеняемы и взрывоопасны, газовая стерилизация выполняется только для тех материалов и оборудования, которые нельзя стерилизовать паром под давлением. Период такого процесса составляет от 3 до 8 часов. Газовые смеси с окисью этилена поставляются в баллонах емкостью до 50 литров с рабочим давлением до 300 кгс/см2. Поверочные газовые смеси (ПГС) применяются для градуировки, калибровки или поверки газоаналитических приборов и систем. Они также используются при аттестации и контроле точности измерительных методик, выполняемых с помощью газовых анализаторов и хроматографов, масс-спектрометров или других приборов. Приготавливаются ПГС путем смешения чистых газов в заданных соотношениях. Компания «НИИ КМ» выпускает широкий ассортимент чистых поверочных газов (нулевой азот, ацетилен марки А, метан, синтетический воздух). Она производит бинарные и многокомпонентные газовые смеси для различного типа промышленных и лабораторных детекторов, хроматографов и анализаторов. Пове­рочные газовые смеси поставляются и хранятся в баллонах высокого давления из углеродистой стали, а также в алюминиевых емкостях импортного производства. Наряду с российскими предприятиями на рынке технических газов активно работают и иностранцы. Например, французская фирма Air Liquide («Эр Ликид») представила на выставке серию защитных газовых смесей Arcal для различных видов сварки. Смесь аргона и двуокиси углерода Arcal 5 предназначена для дуговой сварки углеродистых сталей как короткой дугой, так и путем переноса металла. Специально подобранное содержание двуокиси углерода позволяет вести сварку практически любым видом сплошных и порошковых проволок. Состав из аргона и водорода Arcal 10 применяется для дуговой сварки неплавящимся электродом, плазменной, орбитальной и автоматической сварки. Присутствие водорода позволяет увеличить плотность дуги, что обеспечивает более высокое качество сварки, особенно при работе с высоколегированными аус­тенитными сталями и сплавами на основе никеля. Arcal 10 обеспечивает повышенную скорость сварки и большую глубину провара. Благодаря этим характеристикам уменьшается зона термического влияния, что ведет к минимизации деформаций металла, а также снижению затрат на обработку кромок. Кроме того, вступая в реакцию с кислородом, содержащимся в воздухе, водород выступает в ка­-честве восстанавливающего элемента, что гарантированно снижает вредные выбросы в атмосферу. Смесь Arcal 21 (аргона и двуокиси углерода) применяется для сварки в любых пространственных положениях и при различных типах переноса металла в дуге при полуавтоматичес­кой, автоматической и роботизированной сварке. Контрольно- измерительные приборы Современные нано- и полупроводниковые технологии требуют при создании тонких пленок особо точного контроля газов. Для этих целей японская компания Horiba разработала компактные расходомеры и регуляторы расхода газов (РРГ), позволяющие контролировать процессы, которые происходят непосредственно в производственной камере. Подробно познакомиться с этими приборами можно было на стенде фирмы «Крио­системы» (г. Москва). Массовые расходомеры и РРГ состоят из теплового детектора, байпаса, клапана и электрической схемы управления. Газ, входящий в устройства, разделяется на два потока. Первый протекает через детектор, второй — мимо детектора через байпас. В детекторе (состоящем из капиллярных трубок, вокруг которых обернуты два нагревателя, и цепи электрического моста) массовый расход определяется пропорционально изменению температуры. Разность последней между точками входа и выхода возникает при прохождении газа через нагретые капилляры. Поскольку проходимость детектора ограничена, то большая часть потока идет через ламинарный байпас с аналогичным перепадом давлений. Разница температур преобразуется с помощью электрического моста в сигнал, пропорциональный величине расхода газа. Затем сигнал проходит через усилитель и корректор и выходит в виде линейного напряжения от 0 до 5 В. Такой же сигнал попадает и в цепь контроля, которая сравнивает его с заданным расходом и посылает разность в схему управления клапаном. Клапан снабжен приводом с набором пьезоэлементов, направленно деформирующихся при попадании на них электрического тока и перемещающих мембрану, ограничивающую газовый поток. Другими словами, РРГ регулирует расход так, чтобы он всегда был равен заданной величине. Компания Horiba выпускает несколько линеек расходомеров и РРГ. Полностью металлическая серия SEC-E400J предназначена для регулирования расхода коррозионных газов. А вот аналоговые массовые устройства серии SEF могут работать с широким диапазоном расходов от 0,2 см3/мин. до 500 л/мин. В ассортименте фирмы имеется и программируемый цифровой регулятор расхода SEC-Z500 последнего поколения, который позволяет пользователю изменять тип газа с сохранением высокой точности измерения со временем отклика в пределах менее 1 с. Для обнаружения утечек и проверки герметичности различных вакуумных изделий предприятие «Криосистемы» предлагает гелиевые течеискатели MSE-2000A произ­водства компании Shimadzu (Япо­ния). При этом испытания могут проводиться несколькими способами. Способ обдува предназначен для поиска и локализации мест течей внутри изделий. Внутренний объем испытуемого объекта вакуумируется, после чего на его внешнюю поверхность распыляется пробный газ (гелий). В случае негерметичности гелий проникает во внутреннюю полость объекта и регистрируется течеискателем. Эффективность испы­таний при таком методе зависит от концентрации газа в воздухе, а также скорости и времени обдува. Способ чехлов применяется при отсутствии в изделии неметалличес­ких вакуумных уплотнений, через которые при долговременном контакте может проникнуть гелий. В этом случае объект полностью или частично охватывается пластиковым чехлом, воздух внутри него откачивается вакуумной системой течеискателя и затем впрыскивается гелий. Если есть негерметичность, гелий проникает через нее во внутреннюю полость изделия, где фиксируется соответствующим прибором. Способ щупа используется для нахождения мест течей в газонаполненных объектах, когда вакуумирование внутренней полости изделия невозможно. При этом методе объект заполняется пробным газом (гелием) или газом, его содержащим. Негерме­тичность определяется с помощью щупа с наружной стороны изделия. Щуп перемещают вдоль последнего, соблюдая минимальное расстояние между всасывающим соплом и поверхностью. При приближении к месту течи поток газа, всасываемый щупом, обогащается проб­ным газом. Поэтому, в случае увеличения потока гелия, течеискатель немедленно отреагирует. Способ обдува струей пробного газа используется для проверки герметичности по воздуху кристалличес­ких излучателей или других герметичных изделий. Сперва тестируемый объект помещается в установку и обдувается гелием под давлением в течение определенного времени. В случае негерметичности газ проникнет внутрь изделия. На втором этапе происходит проверка, было ли проникновение. Для этого объект переносят внутрь тестовой герметичной камеры, монтируемой на входе течеискателя. Камера вакуумируется и гелий (если он скопился в негерметичных полостях изделия) регистрируется прибором. Для проверки камер большого объема (более 5 л) необходимо ис­поль­зовать дополнительный ваку­умный насос, способный откачивать воздух с высокой скоростью. Тече­искатель подключается параллельно с насосом. Криомедицина борется с травмами Как известно с древнейших времен, использование холода притупляет боль и воспаления. Недаром получив случайный ушиб, мы спешим приложить к нему что-нибудь холодное. Но существуют сферы деятельности (например, спорт), где ушибы, травмы, вывихи и гематомы случаются регулярно. Для облегчения их последствий в НИИВТ им. С. А. Векшинского (г. Мос­ква) была разработана серия крио­-спреев «Ледя­ная волна». Они предназначены для предупреждения отечностей, воспалений и образования гематом после повреждения мягких тканей, вывихов и растяжений. Криоспреи предлагаются в стандартных аэрозольных баллончиках с рабочим давлением 8–10 атм. Со­с­тав хладореагента включает в себя бутан, изобутан и пропановую смесь, которая при выходе из емкости охлаждается до -37 °С. В отличие от зарубежных аналогов, действие спреев усилено целебными свойствами календулы, полыни, мяты, а также персикового и лимонного масел. Применение этих добавок способствует более быстрому восстановлению спортсменов. В момент распыления спрея температура тканей в области воздействия снижается на 25–35 °С. В ре­зультате холодный рецептор кожи раздражается больше, чем болевой, и подавляет тем самым болевой очаг возбуждения в коре головного мозга. Таким образом, локальное воздействие холодной струи снижает порог болевой чувствительности. Одно­временно понижение температуры уменьшает скорость передачи нерв­ных импульсов, а при температуре кожи 5 °С полностью их блокирует. Кроме того, происходит сужение сосудов, увеличение электрического сопротивления тканей, снижение уровня тканевого метаболизма и потребления кислорода, подавление аллергических реакций. Вследствие улучшения оттока лимфы из тканей исчезают отеки. После охлаждения в мышечные, соединительные и костные ткани увеличивается «поставка» питательных веществ и активнее стимулируется регенерация поврежденных участков. Марина Народовая, фото автора
www.pea.ru купить поверхностный насос для полива