В производственных применениях кислорода отведено важное значение правильному выбору компонентов
У концерна Bürkert широкий ассортимент электромагнитных, пропорциональных и технологических клапанов, применимых для работы с кислородом. Для процессов с использованием кислорода в качестве среды Bürkert рекомендует следующие продукты:
![]() |
5282 2/2-ходовой клапан для слабозагрязненных потоков |
![]() |
6014 3/2-ходовой электромагнитный клапан прямого действия для использования с нейтральными газами |
![]() |
6027 2/2-ходовой плунжерный клапан прямого действия |
![]() |
6240 2/2-ходовой нормально закрытый сервоуправляемый электромагнитный клапан с жесткой сцепкой. |
![]() |
6281 2/2-ходовой сервоуправляемый электромагнитный клапан с сервомембраной, нормально закрытый / нормально открытый. |
![]() |
7011 2/2-ходовой плунжерный клапан прямого действия |
![]() |
7012 Плунжерный 3/2-ходовой клапан прямого действия |
![]() |
2871 Пропорциональный (регулирующий) 2/2-ходовой электромагнитный клапан, с диапазоном регулирования 1:200 |
![]() |
2873 2/2-ходовой пропорциональный (регулирующий) электромагнитный клапан прямого действия |
![]() |
2875 2/2-ходовой пропорциональный (регулирующий) электромагнитный клапан прямого действия (стандартная комплектация) |
![]() |
2000 2/2-ходовой наклонно-корпусной пневмоуправляемый клапан для жидкостей, пара и газов |
![]() |
2031 2/2-ходовой клапаны с изолирующей мембраной |
Далее рассмотрим, почему для работы с кислородом необходимы специальные решения.
Кислород представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса в атмосферных условиях (T = 18 °C, p = 760 мм рт. ст.). Его доля в атмосфере составляет 21% объема.
При определенных условиях кислород легко вступает в реакцию с большинством элементов и образует соответствующие оксиды. Такая реакция также необходима для процесса горения. В случае загрязнения маслом, жиром или же материалом типа текстиля, например, оборудования для очистки, кислород может привести к самовоспламенению.
Кислород — незаменимый инструмент во многих отраслях и процессах.
Ниже представлены некоторые примеры сфер применений кислорода:
Вещества, горящие на воздухе, гораздо интенсивнее вступают в реакцию в чистом кислороде при нормальном давлении. В атмосфере чистого кислорода возможно взрывное горение при повышенном давлении, поскольку в этих условиях для воспламенения требуется меньше энергии.
Есть много материалов, которые не горят на воздухе, но реагируют с чистым кислородом в тех же условиях. В этих случаях риск возгорания также увеличивается из-за более высокого давления, поскольку количество легковоспламеняющихся веществ увеличивается при повышении давления.
Три фактора имеют решающее значение для возгорания огня: окислитель, горючее и источник возгорания. Отсутствие одного из этих трех компонентов обычно предотвращает возникновение пожара.
Предположим, что чистый кислород течет под повышенным давлением на промышленном предприятии. Компоненты внутри клапана, регуляторов давления, трубопроводов и трубопроводной арматуры становятся топливом. Кислород является окислителем, и сжатие кислорода также увеличивает энергию воспламенения.
Выделение кислорода из высокого давления в более низкое может достигнуть скорости звука. Если на пути он встречает резистор на такой высокой скорости, его температура повышается из-за адиабатического сжатия. Это связано с тем, что во время сжатия тепловая энергия не может передаваться в окружающую среду за короткое время. Если давление на выходе увеличивается, температура повышается.
Из-за повышения температуры от сжатия пластмасс, при органических соединениях и появления мелких металлических частиц в процессе работ, повышается уровень выделяемого тепла, достаточного для воспламенения.
Загрязняющие вещества, выступающие металлические частицы и частицы грязи, которые обычно не горят, могут стать настолько горячими, что могут вызвать пожар или взрыв в дополнение к энергии удара и теплу трения.
Таким образом, речь идет о механизмах воспламенения, которые можно разделить на удар частиц, механический удар, трение и нагрев под давлением.
Важно хорошее управление рисками. Сюда входит производство установки, а также ее эксплуатацию и техническое обслуживание:
Высшим приоритетом во время установки является чистота, поэтому никакие органические соединения или частицы не должны попасть в зону с чистым, текущим кислородом. Из-за риска возгорания все компоненты установки, которые вступают в контакт с кислородом, должны быть очищены для работы с кислородом, насколько это технически возможно. На них не должно быть шлака, ржавчины, остатков сварки, абразивно-струйных материалов, масла, смазки, растворителей, а также других посторонних веществ и посторонних частиц (упаковки, ингибиторов ржавчины, стружки). Для работы с кислородом нужно строго отказаться от обычной смазки, например, при установке трубопроводов в системе. Также следует избегать контакта с масляными салфетками или смазанными маслом руками. При работе с кислородом нельзя носить одежду, загрязненную маслом или жиром.
Поэтому важно уделять особое внимание правильному выбору компонентов во время производства и обслуживания. С одной стороны, они должны производиться в строгой чистоте, чтобы избежать загрязнения, а с другой стороны, они должны быть совместимы со средой и используемыми ресурсами.
Федеральный институт исследования и испытаний материалов (BAM) предоставляет информацию о том, какие компоненты могут использоваться в процессах с потоком кислорода. «Допуск BAM» (BAM approval) в просторечии понимается как испытание неметаллических материалов, контактирующих со средой (например, уплотнительных материалов), на реактивность с газообразным или жидким кислородом при различных температурах и давлениях.
Кроме того, необходимо соблюдать информационный лист M 034 BG RCI (Торговая ассоциация сырьевых материалов и химической промышленности). Информационный лист охватывает характеристики и свойства кислорода, опасности и меры защиты при обращении с кислородом и кислородными смесями, а также рекомендации по приобретению и эксплуатации кислородных установок.
Клапан становится топливом с того момента, например, когда в его диафрагме, небольшой пружине или фильтре случится произвольное возгорание. Частицы в потоке газа, а также нагревание под давлением эластомерного уплотнения или грязной поверхности могут быть спусковыми крючками для воспламенения. Также опасны препятствия, вызывающие нагрев под давлением. К ним относятся закрытые клапаны или регуляторы давления, на которых сжимается газ. Нагрев под давлением может происходить и в самом клапане — например, из-за прямого открытия седла клапана или на выходе частично открытого регулятора.
В Bürkert при разработке клапанов для кислородного оборудования уделяют внимание выбору соответствующих материалов и сборке их с соблюдением строгих стандартов чистоты. Все компоненты, контактирующие со средой (неметаллические уплотнительные материалы, пластмассы и клеи), должны быть пригодны для использования с кислородом.
Определенные процессы очистки и чистящие средства на производстве обеспечивают достаточную чистоту конечных продуктов для работы с кислородом. Ниже приведено небольшое представление об одной из «серых комнат», где производятся кислородные клапаны:
Клапаны получают уникальный идентификационный код кислородной пригодности и специальную окончательную упаковку.
Рабочая группа «Безопасное обращение с кислородом» BAM (Федеральный институт исследований и испытаний материалов) готовит протокол испытаний, который является основанием для декларации производителя Bürkert. Декларации производителя (HEE) содержат следующую информацию:
Декларация производителя (т. е. утверждение материала относительно реакционной способности неметаллических материалов, контактирующих с веществами с кислородом) является действительной. По факту возможно получить декларацию на устройство целиком, но как правило это необходимо только для клапанов с максимально допустимым давлением 100 бар. Только при таком высоком давлении неметаллические материалы (уплотнения) проходят испытания в конструктивной среде.
Статья взята с официального сайта Bürkert