Vấn đề không ai nói đến cho đến khi có sự cố xảy ra

Một kỹ sư sản xuất tại cơ sở sản xuất pin lithium{0}}ion đã từng mô tả khoảnh khắc họ nhận ra việc lựa chọn van đã khiến họ tốn tiền trong nhiều năm. Triệu chứng này không phải là một thất bại nghiêm trọng mà là một điều gì đó yên tĩnh hơn: sự không nhất quán về lô. Các tế bào từ cùng một dòng, cùng một ngày, có điện trở trong hơi khác nhau. Thủ phạm, cuối cùng đã được phát hiện thông qua quá trình loại bỏ một cách có hệ thống, là chất điện phân dư đọng lại trong vùng chết của các van lỗ-giảm trên đường truyền. Việc mang theo-bị ô nhiễm đủ để làm thay đổi tỷ lệ chất điện phân-đến-điện cực vượt quá mức cho phép có thể chấp nhận được.

Đây là loại sự cố không hiển thị trên bảng dữ liệu van. Nó hiển thị trong báo cáo lợi nhuận của bạn.

Việc xử lý chất điện phân trong sản xuất pin lithium là điều không thể tha thứ. Muối điện phân chính - lithium hexafluorophosphate (LiPF₆) - phản ứng mạnh với hơi ẩm, tạo ra axit hydrofluoric (HF) dưới dạng sản phẩm phụ. Chất điện phân cấp pin-phải duy trì hàm lượng nước dưới 20 ppm. Ở mức độ nhạy cảm đó, mọi bộ phận trong hệ thống truyền tải, bao gồm cả van, sẽ trở thành một biến số có thể bảo vệ chất lượng hoặc làm suy yếu nó.

Việc lựa chọn van không phải là việc mua sắm sau này. Đó là một quyết định kỹ thuật quy trình.

 

 

Tại sao Van bi 3 PC là điểm khởi đầu chính xác

Thuật ngữ "3 PC" dùng để chỉ cấu trúc thân ba{1}}phần: thân van trung tâm chứa bi và thân van, hai bên là hai nắp đầu có thể tháo rời độc lập được bắt vít vào đường ống. Kiến trúc mô-đun này là điểm khác biệt giữa nó với các thiết kế một-một mảnh và hai{4}}mảnh trong các môi trường bảo trì-quan trọng.

Trong van một mảnh tiêu chuẩn, mọi hỏng hóc bên trong đều có nghĩa là cắt hoàn toàn van ra khỏi dây chuyền. Van hai mảnh cải thiện điều đó một chút, nhưng việc tiếp cận bên trong vẫn đòi hỏi phải gián đoạn đáng kể đường ống. cácVan bi 3 PCngược lại, cho phép kỹ thuật viên bảo trì tháo phần thân trung tâm - để lộ quả bóng, ghế và vòng đệm - mà không làm ảnh hưởng đến các kết nối đường ống. Các nắp cuối giữ nguyên vị trí, được bắt vít vào đường ống.

Trong sản xuất pin lithium, nơi các đường truyền thường chạy qua các phòng khô được kiểm soát với các yêu cầu nghiêm ngặt về khí quyển, “gián đoạn đường ống” không phải là một cụm từ tầm thường. Mỗi khi mở đường dây, bạn có nguy cơ bị hơi ẩm xâm nhập. Mỗi sự kiện độ ẩm đều có khả năng làm mất lô hàng. Do đó,-khả năng sử dụng nội tuyến của van bi 3 PC không chỉ đơn thuần là sự tiện lợi mà còn là một chiến lược kiểm soát ô nhiễm.

Đối với các cơ sở hoạt động ở quy mô lớn, trong đó tần suất bảo trì van có thể là hàng tuần do mặt đệm PTFE bị mòn trong quá trình đạp xe lặp đi lặp lại, sự khác biệt về nhân công và thời gian ngừng hoạt động giữa thiết kế hai{0}}mảnh và ba{1}}mảnh sẽ nhanh chóng kết hợp lại. Một ước tính dè dặt dựa trên các tiêu chuẩn bảo trì đã công bố cho thấy rằng việc thay thế ghế trong-dòng trên thiết kế 3 PC mất ít thời gian hơn khoảng 40% so với công việc tương đương yêu cầu loại bỏ một phần dây chuyền. Trên toàn bộ hệ thống chuyển chất điện phân 20 van được luân chuyển nhiều lần trong mỗi ca, sự khác biệt đó trở nên có ý nghĩa về mặt vận hành chỉ trong một quý.

 

Yêu cầu cổng-đầy đủ: Vật lý dòng chảy đáp ứng hóa học pin

"Cổng-đầy đủ" (còn được gọi là lỗ-đầy đủ) có nghĩa là đường kính trong của lỗ bi của van khớp chính xác với lỗ danh định của đường ống được kết nối. Van cổng đầy đủ 2-inch-có lỗ mở 2-inch xuyên qua quả bóng. Van cổng thu nhỏ có cùng kích thước danh nghĩa thường có lỗ mở có kích thước ống nhỏ hơn - thường là khoảng 1,5 inch - tạo ra sự co thắt trong đường dẫn dòng chảy.

Sự co thắt đó có hai hậu quả đặc biệt quan trọng trong việc truyền chất điện giải.

Đầu tiên, giảm áp lực.Van cổng-giảm tạo ra lực cản dòng chảy cao hơn, nghĩa là bơm chuyển của bạn phải làm việc nhiều hơn để di chuyển cùng một thể tích chất điện phân trong cùng một thời điểm. Trong các công thức chất điện phân có độ nhớt-cao -, đặc biệt là những công thức sử dụng LiPF₆ đậm đặc trong hỗn hợp dung môi cacbonat -, điều này không đáng kể. Hệ số lưu lượng của van -cổng đầy đủ (Cv) thường cao hơn 20–30% so với hệ số lưu lượng-cổng bị giảm của nó. Đối với các kỹ sư{11}}định cỡ máy bơm, sự khác biệt đó thường quyết định liệu một máy bơm nhỏ hơn, ít tốn kém hơn có khả thi hay không và một nghiên cứu điển hình công nghiệp đã ghi nhận mức tiết kiệm năng lượng của máy bơm đủ để bù đắp chi phí van trong vòng 18 tháng.

Thứ hai, vùng chết và tổng hợp dư.Bước đường kính được tạo ra bởi một đường dẫn lỗ khoan-giảm không chỉ là sự hạn chế dòng chảy - mà còn là một dạng hình học nơi chất lỏng-chuyển động chậm hoặc ứ đọng sẽ tích tụ lại. Trong dịch vụ điện phân, chất lỏng ứ đọng đó sẽ bị thoái hóa. LiPF₆ không ổn định về nhiệt; ngay cả ở nhiệt độ môi trường xung quanh, sự tiếp xúc tĩnh kéo dài với hơi ẩm trong đường ống được thanh lọc không đúng cách sẽ bắt đầu phân hủy. Van bi-có cổng đầy đủ sẽ loại bỏ hoàn toàn sự chuyển đổi đường kính này. Khi van mở, đường dẫn dòng chảy liên tục về mặt hình học với đường ống. Khi đóng lại, bề mặt quả cầu nhẵn không để lại chỗ lõm nơi chất lỏng có thể tích tụ mà không bị phát hiện.

Đây cũng là lý do tại sao cần phải có-thiết kế cổng đầy đủ cho việc dẫn đường ống - phương pháp đưa nút làm sạch qua đường ống để loại bỏ chất lỏng còn sót lại. Pigging ngày càng được áp dụng trong các hệ thống điện phân-công suất cao như một phương pháp thanh lọc giữa-lô. Về mặt vật lý, điều này là không thể đối với-van cổng giảm vì lợn không thể đi qua chỗ thắt.

 

Lựa chọn vật liệu: Nơi hóa học gặp luyện kim

Khả năng chống ăn mòn trong dịch vụ điện phân không phải là một hộp kiểm - mà là một hệ thống các quyết định. Bề mặt ướt của bất kỳ van nào trong dịch vụ LiPF₆ tối thiểu phải được chỉ định bằng thép không gỉ 316L, với cấp thân đúc CF8M cho thân van được sản xuất bằng phương pháp đúc đầu tư. Ký hiệu "L" trong 316L đề cập đến hàm lượng carbon thấp, giúp giảm nguy cơ nhạy cảm tại các vùng hàn và cải thiện khả năng chống ăn mòn giữa các hạt do tiếp xúc với HF.

Vật liệu mặt ngồi và vòng đệm tuân theo thứ tự ưu tiên rõ ràng: PTFE (polytetrafluoroethylene) cho hoạt động tiêu chuẩn, RPTFE (Teflon gia cố) cho các ứng dụng-chu trình cao hơn và FFKM (perfluoroelastomer) cho vòng O-và vòng đệm thân nơi yêu cầu khả năng kháng hóa chất tối đa. Chất đàn hồi nitrile (NBR) hoặc EPDM tiêu chuẩn không tương thích với dung môi điện phân gốc cacbonat- và sẽ phồng lên hoặc phân hủy trong vòng vài tuần sau khi tiếp xúc, dẫn đến hỏng vòng đệm và rò rỉ.

Một chi tiết thiết kế đáng được xác định rõ ràng: tính năng chống{0}}bỏ thân. Dưới chu kỳ áp suất, thân van được thiết kế không phù hợp có thể bị đẩy ra khỏi thân van -, một chế độ hỏng hóc tạo ra đường rò rỉ ngay lập tức. Đây là một rủi ro đã biết trong các ứng dụng van chu kỳ cao và phải được xác nhận là một tính năng thiết kế tiêu chuẩn chứ không phải là một bản nâng cấp tùy chọn cho bất kỳ van nào đi vào dịch vụ điện phân.

 

Kết hợp nó lại với nhau: Một ví dụ về sản phẩm cụ thể

của LeadtekVan bi điều khiển bằng thép không gỉ(Van bi ren 3PC có tấm gắn, dòng Mã 30-0C200) minh họa hình thức của một loại van được chỉ định phù hợp cho ứng dụng này trong thực tế. Thân van và các nắp cuối được-đúc đầu tư bằng CF8M, với bi không gỉ 316 được gia công-chính xác. Các tùy chọn chỗ ngồi bao gồm từ RPTFE (được xếp hạng ở mức 160 độ) đến TFM4215 (được xếp hạng ở mức 240 độ). Thân cây kết hợp cả hình học chống{14}}bỏ ra và chống{16}}trầy xước. Toàn bộ-đoạn khoan - đã được xác nhận trên tất cả các biến thể trong chuỗi - khớp với ID ống mà không bị hạn chế.

Đệm gắn ISO5211 trên thân van là một điểm thông số kỹ thuật thường-bị bỏ qua: nó cung cấp giao diện tiêu chuẩn hóa cho bộ truyền động bằng khí nén hoặc điện, nghĩa là thân van tương tự có thể được vận hành như một van thủ công ở quy mô thí điểm và được nâng cấp lên kích hoạt tự động mà không cần thay đổi van hoặc các kết nối của nó khi dây chuyền mở rộng quy mô đến sản xuất hoàn chỉnh. Đối với các cơ sở sản xuất pin lithium đang đồng thời tăng công suất và tự động hóa các bước quy trình, tính linh hoạt đó có giá trị vốn thực tế.

Xếp hạng áp suất hiện có trải dài từ PN25 (loại 30-0C200 / LTS) đến PN150 (loại 30-0C2A0 / 2000WOG), bao gồm mọi thứ từ truyền lưu trữ chất điện phân ở áp suất khí quyển đến hệ thống phun áp suất cao.

Van bi dẫn động bằng thép không gỉ Leadtek

 

Tóm tắt: Cần chỉ định điều gì và tại sao

Khi chọn van cho dây chuyền chuyển chất điện phân trong sản xuất pin lithium, logic quyết định sẽ giảm xuống một danh sách kiểm tra ngắn:

Cấu trúc cơ thể:3 PC dành cho-khả năng bảo trì trực tuyến. Không chấp nhận van hai mảnh cho bất kỳ dây chuyền nào có tần suất thay thế ghế ngồi vượt quá sáu tháng một lần.

Kích thước cổng:Chỉ có lỗ khoan đầy đủ. Van cổng-giảm gây ra hạn chế dòng chảy, gộp vùng chết- và sự không tương thích của pigging, không thể dung hòa được về mặt cấu trúc với các yêu cầu về độ tinh khiết của chất điện phân.

Chất liệu thân và bóng:Thép không gỉ 316L/CF8M. Xác nhận bằng chứng nhận vật liệu, không chỉ các tuyên bố về bảng thông số kỹ thuật.

Chất liệu ghế:tối thiểu là PTFE; Cấp RPTFE hoặc TFM cho dịch vụ có chu kỳ- cao hoặc nhiệt độ{1} tăng cao. Chỉ định FFKM cho tất cả các vòng đệm đàn hồi.

Thiết kế thân cây:Tính năng-chống phóng ra là thông số kỹ thuật bắt buộc, không phải tùy chọn.

Giao diện thực hiện:Tấm gắn ISO5211 để tương thích với bộ truyền động trong tương lai, ngay cả khi cài đặt ban đầu là thủ công.

Việc đầu tư vào van bi 3 PC được chỉ định chính xác là có thật. Tương tự như vậy là chi phí của một chi phí được xác định sai - nó chỉ xuất hiện sau đó và xuất hiện trong dữ liệu lợi nhuận thay vì hóa đơn của bạn.

 

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Tôi có thể sử dụng van bi 2 PC trong truyền chất điện phân để tiết kiệm chi phí không?
Đáp: Bạn có thể, nhưng tổng chi phí tính toán quyền sở hữu hiếm khi ủng hộ điều đó. Van hai mảnh không thể được bảo dưỡng-trong dây chuyền, nghĩa là bất kỳ việc thay thế mặt ngồi hoặc vệ sinh bên trong nào cũng cần phải tháo một phần đường dây. Trong môi trường phòng khô nơi việc kiểm soát không khí là rất quan trọng, mỗi sự kiện-mở dây chuyền đều ẩn chứa nguy cơ ô nhiễm khó định lượng nhưng không thể loại bỏ. Đối với chất làm mát đường thứ cấp - không quan trọng, chẳng hạn như -, van hai mảnh là hợp lý. Đối với việc truyền chất điện phân sơ cấp, khả năng sử dụng của thiết kế 3 PC có giá trị chênh lệch về giá.

Hỏi: Sự khác biệt giữa ghế van bi PTFE và RPTFE là gì và tôi nên sử dụng loại nào?
Đáp: PTFE (polytetrafluoroethylene) là vật liệu làm mặt ngồi tiêu chuẩn cho dịch vụ hóa học - trơ về mặt hóa học, độ ma sát thấp và tương thích với các chất điện phân gốc LiPF₆-. RPTFE (Teflon gia cố) bổ sung chất độn bằng sợi thủy tinh hoặc carbon để cải thiện độ ổn định kích thước khi chịu tải nén lặp đi lặp lại, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của đệm trong các ứng dụng có chu kỳ-cao. Đối với các dây chuyền nạp chất điện phân đạp xe hơn năm lần mỗi giờ, ghế hạng RPTFE hoặc TFM-là lựa chọn tốt hơn.

Hỏi: Thiết kế-cổng đầy đủ có ảnh hưởng đến mô-men xoắn cần thiết để vận hành van không?
A: Vâng, một chút. Một quả bóng-có cổng đầy đủ về mặt vật lý lớn hơn một quả bóng có-cổng thu nhỏ có cùng kích thước danh nghĩa, điều này làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc và do đó làm tăng mô-men xoắn ly khai - lực cần thiết để bắt đầu mở van trước áp suất đường ống. Trong thực tế, đối với các van có đường kính lên tới 2 inch, sự khác biệt này đủ nhỏ để việc vận hành thủ công vẫn có thể thực hiện được. Đối với các đường dây có kích thước lớn hơn hoặc-áp suất cao, việc tăng mô-men xoắn là một trong nhiều lý do khiến hoạt động được kích hoạt (bằng khí nén hoặc điện) được ưu tiên hơn và khả năng tương thích của bệ lắp ISO5211 giúp cho việc lựa chọn bộ truyền động trở nên đơn giản.

Câu hỏi: Bao lâu thì nên thay đệm kín chỗ ngồi trong dịch vụ điện phân LiPF₆?
Trả lời: Khoảng thời gian bảo dưỡng phụ thuộc nhiều vào tần suất chu kỳ, nhiệt độ và công thức chất điện phân cụ thể. Theo tiêu chuẩn chung, ghế PTFE hoạt động theo chu kỳ-vừa phải (10–30 lần tác động mỗi ngày) thường có độ mòn có thể đo được sau 6–12 tháng. Các cấp RPTFE và TFM kéo dài thời gian này lên 18–24 tháng trong các điều kiện tương tự. Ưu điểm thực tế của van bi 3 PC là việc kiểm tra và thay thế có thể diễn ra trong thời gian bảo trì theo lịch mà không cần tắt đường dây -, nghĩa là bạn có thể thay thế theo lịch thay vì chờ sự kiện rò rỉ buộc xảy ra sự cố.

Hỏi: Thép không gỉ có đủ cho tất cả các bộ phận bị ướt hay cần có lớp phủ?
Trả lời: Đối với hầu hết các công thức chất điện phân LiPF₆ tiêu chuẩn trong dung môi cacbonat, thép không gỉ 316L cung cấp khả năng chống ăn mòn thích hợp cho thân và bi van. Khi dự kiến ​​sẽ tiếp xúc kéo dài với các sản phẩm phân hủy HF -, đặc biệt là ở các đường dây không được thanh lọc thường xuyên - Lớp lót hoặc lớp phủ PTFE trên bề mặt lỗ khoan bên trong sẽ tăng thêm biên độ bảo vệ có ý nghĩa. Đối với vòng đệm và chỗ ngồi, vật liệu thuộc dòng PTFE{5}}luôn được ưu tiên hơn so với tiếp xúc bằng kim loại bất kể vật liệu thân đế là gì.