Гелиевый компрессор по сравнению с аргоновым: какие изменения в извлечении и наполнении газа?

Гелий и аргон являются инертными благородными газами, но они ведут себя совершенно по-разному, когда к системе рекуперации или наполнения баллонов добавляется компрессор. Гелий исключительно легок и его трудно удержать, тогда как аргон почти в десять раз тяжелее и его, как правило, легче герметизировать. Эти различия влияют на контроль утечек, размер компрессора, стратегию восстановления, охлаждение, управление чистотой и экономику утилизации газа.

В Сравнение гелиевого компрессора и аргонового компрессора: одно только давление рассказывает лишь часть истории. В системе восстановления гелия особое внимание может быть уделено минимизации потерь газа через уплотнения и интерфейсы картера, в то время как аргоновый компрессор может уделять больше внимания стабильному наполнению под высоким давлением, контролю загрязнения и надежной непрерывной работе.

Оба газа могут получить выгоду от безмасляного сжатия, когда чистота имеет значение, но причины восстановления и инженерные приоритеты не идентичны.

Компания Anqing Bailian Oil Free Compressor Co.,LTD. специальные поставки Гелиевый компрессор и Аргоновые компрессорные системы для рекуперации, повышения давления, хранения, наполнения, сварки, термообработки и других промышленных применений.

В чем основная разница между гелиевым компрессором и аргоновым компрессором?

Самая большая разница связана с плотностью газа и поведением при утечке.

Гелий имеет молярную массу около 4 г/моль, а аргон — около 40 г/моль. Поэтому гелий гораздо легче проходит через небольшие зазоры и может выходить через уплотнения, набивки, фитинги и соединения, которые адекватно работают с более тяжелыми газами.

Для системы восстановления гелия каждая предотвратимая утечка имеет как технические, так и экономические последствия. Гелий — ценный промышленный газ, используемый в криогенике, тестировании на утечки, исследованиях, производстве полупроводников, сварке, системах, связанных с МРТ, и специальных процессах. Оборудование для рекуперации часто устанавливается специально потому, что удаление годного к употреблению гелия обходится дорого.

Аргон также достаточно ценен, чтобы оправдать его восстановление в некоторых процессах с высоким потреблением, но в промышленности его гораздо больше, и его обычно легче локализовать. Его обычно используют для сварки, термообработки металлов, обработки полупроводников и кремния, металлургии и инертной атмосферы.

Это означает, что гелиевый компрессор часто требует более строгого внимания к удержанию газа, в то время как аргоновый компрессор может уделять сравнительно больше внимания стабильности давления, пропускной способности, длительной работе и производительности наполнения.

Оба газа химически инертны и негорючи, поэтому проблемы конструкции, связанные с горением, связанные с кислородом или водородом, не являются основной проблемой. Основная задача — сохранить газ и доставить его с необходимым давлением и чистотой.

Почему восстановление гелия более трудоемко

Производители компрессоров конкурентов постоянно подчеркивают необходимость контроля утечек при обсуждении восстановления гелия. Причина проста: система восстановления теряет большую часть своей экономической ценности, если восстановленный гелий снова выходит во время сжатия.

Система восстановления гелия обычно улавливает газ низкого или среднего давления после его использования, при необходимости удаляет загрязнения, сжимает его и передает в буферный резервуар, хранилище высокого давления или систему наполнения баллонов.

Утечка гелия должна быть сведена к минимуму во всей системе

Гелий вытекает не только из цилиндра компрессора.

К потенциальным точкам утечки относятся:

• Набивка поршня и штока

• Интерфейсы картера

• Клапаны

• Трубопроводная арматура

• Фланцы

• Приборные соединения

• Гибкие шланги

• Клапаны хранения

• Заправочные коллекторы

Вот почему в гелиевых компрессорных системах часто используются более жесткие производственные допуски и тщательно подобранные материалы уплотнений и уплотнений.

Бэйлиан также отмечает, что чрезвычайно низкая плотность гелия требует специального компрессора, а не просто использования обычной промышленной газовой машины. Это Безмасляный гелиевый компрессор, 90 Нм⊃3;/ч, 10 бар особенно подчеркивает необходимость жестких допусков для уменьшения чрезмерных выбросов.

Поэтому в проекте восстановления операторы должны оценивать общую утечку системы, а не только эффективность компрессора.

Давление на восстановление зависит от того, что произойдет дальше

Не каждой системе восстановления гелия требуется давление 200 бар.

Перед очисткой извлеченный гелий можно сначала сжать в газгольдер низкого давления или буферный резервуар. В другой системе компрессор может напрямую заполнять цилиндры высокого давления.

Это различие влияет на количество ступеней сжатия, мощность двигателя, систему охлаждения, конфигурацию клапанов и нагрузку на уплотнения.

Ассортимент гелиевой продукции Bailian включает как системы повышения давления низкого давления, так и компрессоры для восстановления/заполнения высокого давления. Это Компрессор для улавливания газа гелия на 200 бар, например, предназначен для восстановления с последующим хранением под высоким давлением.

Совет: В проектах с гелием определите минимальное ожидаемое давление всасывания. Производительность рекуперации может значительно упасть, когда давление в резервуаре-источнике или газгольдере приближается к низкому давлению.

Чем отличается восстановление аргона

Восстановление аргона происходит по тому же основному принципу — улавливание, очистка, сжатие и повторное использование, — но экономика и условия эксплуатации обычно различаются.

Примеры конкурентов показывают, что рекуперация аргона используется в таких процессах, как производство кремния, где постоянно циркулируют большие количества аргона высокой чистоты. Вместо того, чтобы выпускать газ после одного технологического цикла, его можно улавливать, очищать, сжимать и возвращать в производственную систему.

Это может снизить потребление покупного газа и стабилизировать поставки.

Восстановление аргона лучше всего работает в потоках концентрированного газа

Рекуперация наиболее привлекательна, когда поток выхлопных газов все еще содержит высокий процент аргона.

Закрытая печь, полупроводниковый процесс или контролируемая промышленная камера могут генерировать восстанавливаемый поток аргона с относительно предсказуемым составом.

Напротив, обычная сварка открытой дугой позволяет защитному газу быстро рассеиваться в окружающий воздух. Улавливание и очистка сильно разбавленного газа может стоить дороже, чем его замена.

Поэтому производителям следует оценить концентрацию газа, прежде чем предполагать, что каждое применение аргона получит выгоду от рекуперации.

Расчет восстановления должен включать:

• Концентрация выхлопного аргона

• Загрязняющая нагрузка

• Скорость восстановления потока

• Требуемая конечная чистота

• Мощность компрессора

• Стоимость очистки

• Цена закупки аргона

• Годовые часы работы

Высокий расход газа и стабильная непрерывная работа в целом улучшают экономику.

Аргон легче содержать

Поскольку аргон намного тяжелее гелия, потери на герметизацию обычно менее значительны.

Это не устраняет необходимость в качественной набивке и клапанах, особенно при высоком давлении, но микроскопические пути утечки, создающие значительные потери гелия, могут оказывать меньшее влияние на работу с аргоном.

Байлиана Аргоновый компрессор Ассортимент включает в себя безмасляные поршневые конфигурации для повышения давления, восстановления, подачи сварочного газа, термообработки и наполнения баллонов.

Например, это Безмасляный аргоновый компрессор, 12 Нм⊃3;/ч, 250 бар использует многоступенчатое сжатие для наполнения аргоном под высоким давлением.

Какие изменения в наполнении баллонов?

Заполнение цилиндра меняет требования к компрессору, поскольку конечное давление обычно намного выше, чем давление, необходимое для нормальной технологической циркуляции.

И гелий, и аргон могут потребовать многоступенчатого возвратно-поступательного сжатия при наполнении баллонов высокого давления.

Компрессор должен повышать давление газа, одновременно контролируя температуру нагнетания, поддерживая чистоту и предотвращая чрезмерный износ поршневых колец и клапанов.

Заполнение баллона гелием

При заполнении баллонов гелием особое внимание уделяется минимизации потерь как при сжатии, так и при транспортировке.

Компрессор может работать эффективно, в то время как заправочная станция все еще теряет ценный гелий из-за вентиляции, сброса давления, отсоединения шлангов или плохо спроектированных коллекторов.

Поэтому хорошо спроектированная система должна выходить за рамки самого компрессора.

Системы заправки, ориентированные на рекуперацию, могут включать в себя:

• Буферные сосуды

• Банки хранения газа

• Регуляторы давления

• Обратные клапаны

• Заправочные коллекторы

• Мониторинг давления

• Линии рекуперации воздуха

• Очистное оборудование

Когда баллоны возвращаются с остаточным гелием, компрессорные системы также можно настроить на рекуперацию полезного газа, а не на его выпуск перед заправкой.

Это может улучшить общий коэффициент использования гелия.

Заполнение баллонов аргоном

Заполнение баллонов аргоном обычно в большей степени ориентировано на производительность и стабильность давления.

Поставщикам промышленных газов может потребоваться заполнять несколько баллонов за смену, поэтому производительность компрессора, рабочий цикл, межступенчатое охлаждение и автоматическое регулирование давления сильно влияют на производительность.

Аргоновые компрессоры могут быть сконфигурированы для наполнения под высоким давлением из газгольдеров низкого давления, систем хранения или технологических потоков рекуперации.

Поскольку аргон относительно плотный, его объемное поведение отличается от гелия, даже если значения Нм⊃3;/ч кажутся схожими.

Поэтому компрессор следует выбирать исходя из фактических условий всасывания и требуемого графика наполнения.

Этапы сжатия имеют значение

Количество ступеней следует выбирать в соответствии с общим коэффициентом давления.

Попытка достичь высокого конечного давления за слишком малое количество этапов может привести к чрезмерной температуре нагнетания и механическим нагрузкам.

Многоступенчатые системы разделяют степень сжатия, позволяя охлаждать газ между ступенями.

Это может улучшить:

• Объемный КПД

• Срок службы клапана

• Ресурс поршневых колец

• Надежность уплотнения

• Конечная температура газа

• Общая надежность компрессора

Линейка продуктов Bailian для гелия и аргона включает одно-, двух- и многоступенчатые конфигурации в зависимости от входного давления и требуемых условий нагнетания.

Чистота газа и безмасляное сжатие

Как для гелия, так и для аргона безмасляное сжатие может иметь решающее значение, когда восстановленный газ должен вернуться в процесс высокой чистоты.

Компрессор не должен вносить загрязнения, которые затем необходимо будет снова удалить на выходе.

Почему чистота гелия имеет значение

Гелий можно использовать в:

• Обнаружение утечек

• Полупроводниковые процессы

• Лаборатории

• Криогеника

• Специализированная сварка

• Исследовательское оборудование

• Вакуумные системы

Некоторые из этих приложений требуют очень низкого загрязнения.

Масло, попадающее в поток сжатого гелия, может повредить инструменты, вакуумные компоненты, аналитическое оборудование или системы очистки.

Таким образом, полностью безмасляный путь сжатия обеспечивает значительное преимущество, когда восстановленный гелий предназначен для прямого повторного использования.

По этой причине в линейке гелиевых компрессоров Bailian используется безмасляное сжатие цилиндра.

Почему важна чистота аргона

Чистота аргона может напрямую влиять на результаты сварки, металлургии, полупроводников и термообработки.

Кислород, влага, масло или другие загрязняющие вещества могут мешать инертной атмосфере, которую должен создать процесс.

Например, при специальной обработке металлов загрязненный аргон может усилить окисление или снизить стабильность процесса.

Безмасляный компрессор позволяет избежать попадания смазочного масла в рекуперированный или заполняющий газ.

В системах рециркуляции аргона конкурентов также особое внимание уделяется безмасляному поршневому сжатию, поскольку оно позволяет возвращать аргон в процесс без добавления еще одной стадии удаления масла.

Чистота компрессора — это только одна часть системы

Безмасляный компрессор не может самостоятельно очищать сильно загрязненный регенерированный газ.

Возможно, все же потребуется удалить предварительную очистку:

• Кислород

• Азот

• Влага

• Пыль

• Технологические пары

• Металлические частицы

• Углеводороды

Компрессор обычно следует размещать в комплексной системе рекуперации, а не рассматривать как отдельное устройство очистки.

Охлаждение и управление температурным режимом

Гелий и аргон являются одноатомными газами, и при сжатии их температура может значительно повышаться.

Поэтому охлаждение важно для обоих типов компрессоров, особенно при высоких степенях давления.

Гелий требует эффективного отвода тепла

Гелий имеет очень высокую теплопроводность, но сжатие все же может привести к значительному повышению температуры.

Высокая температура нагнетания может сократить срок службы набивки и поршневых колец, а также увеличить нагрузку на клапаны и цилиндры.

Гелиевые системы Bailian используют воздушное или водяное охлаждение в зависимости от мощности и степени сжатия. В системах более высокой производительности или непрерывного режима работы может использоваться водяное охлаждение для обеспечения более стабильного отвода тепла.

Межступенчатые охладители становятся все более важными по мере увеличения количества ступеней сжатия.

Аргон также выигрывает от многоступенчатого охлаждения

Сжатие аргона выделяет тепло по той же термодинамической причине.

В системах заправки под высоким давлением промежуточное охлаждение снижает температуру на входе следующей ступени и снижает термическую нагрузку.

В примере аргонового компрессора компании на 250 бар используются четыре ступени сжатия с водяным охлаждением, что показывает, как наполнение при более высоком давлении может потребовать более агрессивного управления температурой.

Поэтому метод охлаждения следует выбирать исходя из:

• Степень сжатия

• Скорость потока

• Температура окружающей среды

• Часы работы

• Наличие охлаждающей воды

• Среда установки

Воздушное охлаждение упрощает установку на месте, а водяное охлаждение может обеспечить более сильный отвод тепла для более крупных машин или машин, работающих в непрерывном режиме.

Экономика восстановления: гелий против аргона

Экономическое обоснование восстановления этих двух газов существенно различается.

Извлечение гелия часто оправдано даже в относительно скромных объемах, поскольку гелий дефицитен, дорог и его трудно заменить во многих технических приложениях.

Извлечение аргона обычно становится привлекательным, когда процесс требует больших объемов или когда газ можно улавливать с относительно высокой чистотой.

При восстановлении гелия основное внимание уделяется предотвращению всех предотвратимых потерь

Для гелия при проектировании восстановления следует учитывать:

• Вентиляция процесса

• Утечка компрессора

• Баллон с остаточным газом

• Потери при очистке

• Потери при хранении

• Вентиляция для технического обслуживания

• Потери в наполнительном коллекторе

Экономия нескольких дополнительных процентных пунктов гелия может иметь значительный экономический эффект в течение длительных периодов эксплуатации.

Вот почему конкурирующие гелиевые компрессионные системы часто делают акцент на газонепроницаемых картерах, специальных уплотнениях, линиях восстановления и герметичных соединениях.

При восстановлении аргона больше внимания уделяется объему процесса

Аргон широко производится путем разделения воздуха, поэтому положение его подачи существенно отличается от гелия.

Таким образом, экономика восстановления более чувствительна к объему.

Полупроводниковая, кремниевая, металлургическая или передовые производственные процессы, в которых непрерывно потребляются большие количества аргона, могут оправдать использование интегрированной системы рекуперации.

Небольшой сварочный цех не может.

Для производителей, оценивающих рециркуляцию аргона, годовое потребление газа и концентрация выхлопных газов обычно являются более полезными отправными точками, чем сама цена компрессора.

Где используются гелиевые и аргоновые компрессоры

Эти два газа перекрываются в некоторых промышленных применениях, но выполняют разные роли.

Байлиана Приложения для компрессоров На странице указано сжатие гелия для металлической защиты, восстановления и хранения под давлением, а также для специализированного использования в аэрокосмической и исследовательской сферах.

Аргон применяется для повышения давления защитным газом для нержавеющей стали, алюминия, магния и других сплавов, использования инертного газа в пивоварении и создания защитной атмосферы для высокотемпературной термообработки сплавов.

Различия в безопасности во время восстановления и наполнения

Ни гелий, ни аргон не являются огнеопасными, но оба могут вытеснять кислород в закрытых помещениях.

Это делает актуальным мониторинг вентиляции и кислорода там, где в помещении обрабатываются большие количества любого газа.

Однако поведение утечки отличается.

Гелий очень легкий и быстро поднимается вверх. Аргон намного тяжелее воздуха и может накапливаться в ямах, на уровне пола или в плохо вентилируемых низких помещениях.

Это различие должно повлиять на размещение детектора и конструкцию вентиляции.

Системы высокого давления также создают общие механические опасности.

Сосуды под давлением, коллекторы, трубопроводы, шланги, предохранительные клапаны и заправочные соединения должны быть рассчитаны на предполагаемое рабочее давление.

Защита обычно включает в себя:

• Устройства сброса давления

• Мониторинг температуры

• Автоматическое отключение

• Обратные клапаны

• Межкаскадная защита

• Надежные соединения цилиндра

• Вентиляция

• При необходимости мониторинг дефицита кислорода

Инертность газа никогда не следует путать с отсутствием риска.

Как выбрать гелиевый или аргоновый компрессор

Компрессор следует выбирать для всего процесса управления газом.

Для гелия наиболее важные вопросы часто касаются давления восстановления, утечки, ценности газа и требуемой чистоты. Для аргона большее влияние могут иметь скорость потока, технологический расход, чистота и заполняющая способность.

Прежде чем запросить предложение, укажите:

• Рабочий газ

• Чистота газа

• Состав газа в случае извлечения

• Давление всасывания

• Минимальное давление всасывания

• Давление нагнетания

• Требуемый расход

• Заявление на восстановление или заполнение

• Часы работы в день

• Непрерывный или прерывистый режим работы

• Температура окружающей среды

• Температура газа на входе

• Наличие охлаждающей воды

• Высота места

• Электроснабжение

• Конечное давление хранения

• Требуемая система управления

Для проектов восстановления также укажите концентрацию возвращаемого газа и ожидаемые загрязнения.

Компрессор для регенерации гелия, перерабатывающий очищенный 99,999% гелий, имеет совершенно иную функцию, чем компрессор, получающий поток выхлопных газов смешанного процесса.

Аналогично, компрессор для наполнения аргоном, подключенный непосредственно к источнику чистого газа, отличается от компрессора, установленного внутри контура рециркуляции кремниевого процесса.

Компания Anqing Bailian Oil Free Compressor Co.,LTD. настраивает безмасляные компрессоры в соответствии с фактической рабочей средой, давлением всасывания, давлением нагнетания, производительностью, рабочим циклом, условиями охлаждения и применением. Покупатели могут сравнить продукцию компании Гелиевый компрессор и Аргоновый компрессор варьируется при подготовке проекта восстановления или заполнения.

Совет: Для проекта по добыче газа укажите нормальное и минимальное давление восстановления. Производительность компрессора ближе к концу добычи газа может сильно отличаться от производительности при начальном давлении.

Заключение

Ключевое отличие в Сравнение гелиевого компрессора и аргонового компрессора показывает, как физические свойства и ценность каждого газа меняют приоритеты восстановления и наполнения.

Гелий чрезвычайно легок, склонен к утечкам и экономически ценен. Поэтому в системах рекуперации гелия особое внимание уделяется герметичному уплотнению, низкому уровню выбросов газов, безмасляному сжатию, улавливанию газа из вентиляционных отверстий и остаточных цилиндров, а также сохранению чистоты.

Аргон тяжелее и его легче содержать. Восстановление все еще может обеспечить существенную экономическую ценность в крупномасштабных процессах, таких как производство кремния, металлургия, термообработка и другие закрытые промышленные системы, но экономическое обоснование в большей степени зависит от объема потребления и концентрации газа.

Для заполнения цилиндров обоим газам может потребоваться многоступенчатое сжатие, эффективное промежуточное охлаждение, контроль давления и безмасляные газовые тракты. Однако гелиевые системы обычно требуют более плотной изоляции, в то время как аргоновые системы часто отдают приоритет стабильной производительности и длительному наполнению.

Компания Anqing Bailian Oil Free Compressor Co.,LTD. обеспечивает отсутствие масла Гелиевые компрессоры для восстановления, хранения и наполнения под высоким давлением, а также Аргоновые компрессоры для промышленного повышения давления, восстановления, термообработки, сварки и наполнения баллонов.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: В чем основное отличие гелиевого компрессора от аргонового?

А: А Гелиевый компрессор требует более строгого контроля утечек, поскольку гелий чрезвычайно легкий и легко выходит через небольшие зазоры. Ан Аргоновый компрессор работает с гораздо более тяжелым газом и обычно больше внимания уделяет производительности, стабильности давления, чистоте и непрерывной работе.

Вопрос: Почему восстановление гелия так важно?

Ответ: Гелий — это ценный и ограниченный промышленный газ. Утилизация технологического гелия, остаточного баллонного газа или отходящего газа может снизить потребление и эксплуатационные расходы.

Вопрос: Можно ли восстановить и повторно использовать аргон?

А: Да. Восстановление аргона особенно практично в закрытых процессах с большим объемом, где отходящий газ остается относительно концентрированным, например, при производстве кремния, металлургии и некоторых процессах в инертной атмосфере.

Вопрос: Почему гелиевые компрессоры должны быть безмасляными?

A: Безмасляное сжатие предотвращает загрязнение смазки гелием, используемым в исследованиях, испытаниях на утечки, криогенике, полупроводниковых процессах, сварке и других приложениях, чувствительных к чистоте.

Вопрос: Требуется ли для заправки баллонов аргоном безмасляный компрессор?

О: Безмасляное сжатие выгодно, когда необходимо поддерживать высокую чистоту аргона, поскольку позволяет избежать попадания смазки в сжатый газ.

Вопрос: Зачем компрессору для восстановления гелия нужны герметичные уплотнения?

Ответ: Молекулы гелия очень малы и могут проходить через пути утечки, которые могут быть приемлемы для более тяжелых газов. Плотная упаковка, клапаны, фитинги и конструкция газового тракта помогают снизить потери гелия.

Вопрос: Может ли один и тот же компрессор работать с гелием и аргоном?

О: Не следует предполагать это без инженерной экспертизы. Хотя оба газа инертны, их плотность, характеристики утечки, характеристики потока и требуемая производительность компрессора существенно различаются.

Вопрос: Какая информация необходима для выбора восстановительного или заправочного компрессора?

A: Укажите чистоту газа, давление всасывания, минимальное давление восстановления, давление нагнетания, скорость потока, рабочий цикл, температуру на входе, условия охлаждения, конечное применение и ожидаемые загрязнения, если газ восстанавливается.