تقع مسؤولية تصنيع وتصميم نظام الأنابيب المعزولة بالفراغ لنقل النيتروجين السائل على عاتق المورّد. في هذا المشروع، إذا لم تتوفر لدى المورّد إمكانية إجراء القياسات في الموقع، فيجب على الشركة المصنّعة تقديم رسومات اتجاه خط الأنابيب. بعد ذلك، سيقوم المورّد بتصميم نظام الأنابيب المعزولة بالفراغ المناسب لحالات استخدام النيتروجين السائل.

يتعين على المورد إكمال التصميم العام لنظام خط الأنابيب بواسطة مصممين ذوي خبرة وفقًا للرسومات ومعايير المعدات وظروف الموقع وخصائص النيتروجين السائل والعوامل الأخرى التي يقدمها مقدم الطلب.

يشمل محتوى التصميم نوع ملحقات النظام، وتحديد مواد ومواصفات الأنابيب الداخلية والخارجية، وتصميم نظام العزل، ونظام الأجزاء الجاهزة، وشكل التوصيل بين أجزاء الأنابيب، ودعامة الأنابيب الداخلية، وعدد وموقع صمام التفريغ، وإزالة مانع التسرب الغازي، ومتطلبات السوائل المبردة للمعدات الطرفية، وما إلى ذلك. يجب التحقق من هذا المخطط من قبل الموظفين المتخصصين لدى الجهة الطالبة قبل التصنيع.

محتوى تصميم نظام الأنابيب المعزولة بالفراغ واسع، وهنا نتناول تطبيقات HASS ومعدات MBE في بعض المشاكل الشائعة، في حوار بسيط.

أنابيب VI

عادةً ما يكون خزان تخزين النيتروجين السائل بعيدًا عن معدات تطبيقات HASS أو MBE. وبينما يدخل الأنبوب المعزول بالتفريغ إلى المبنى من الداخل، يجب مراعاة تصميم الغرف وموقع أنابيب الحقل وقنوات التهوية. لذا، يتطلب نقل النيتروجين السائل إلى المعدات استخدام أنابيب لا تقل عن مئات الأمتار.

نظرًا لاحتواء النيتروجين السائل المضغوط على كمية كبيرة من الغاز، بالإضافة إلى مسافة النقل، فإن حتى الأنابيب المعزولة حراريًا ستُنتج كمية كبيرة من النيتروجين أثناء عملية النقل. إذا لم يتم تصريف النيتروجين أو كان انبعاثه منخفضًا جدًا بحيث لا يفي بالمتطلبات، فسيؤدي ذلك إلى مقاومة الغاز وضعف تدفق النيتروجين السائل، مما ينتج عنه انخفاض كبير في معدل التدفق.

إذا كان معدل التدفق غير كافٍ، فلا يمكن التحكم في درجة الحرارة في حجرة النيتروجين السائل بالمعدات، مما قد يؤدي في النهاية إلى تلف المعدات أو جودة المنتج.

لذا، من الضروري حساب كمية النيتروجين السائل المستخدمة من قبل المعدات الطرفية (معدات HASS أو MBE). وفي الوقت نفسه، يتم تحديد مواصفات خط الأنابيب وفقًا لطوله واتجاهه.

بدءًا من خزان تخزين النيتروجين السائل، إذا كان قطر الأنبوب/الخرطوم الرئيسي المعزول بالتفريغ DN50 (قطر داخلي 50 مم)، فإن قطر الأنبوب/الخرطوم الفرعي المعزول بالتفريغ DN25 (قطر داخلي 25 مم)، والخرطوم الواصل بين الأنبوب الفرعي والمعدات الطرفية DN15 (قطر داخلي 15 مم). تشمل التجهيزات الأخرى لنظام أنابيب العزل بالتفريغ: فاصل الطور، وجهاز إزالة الغازات، وصمام تهوية الغاز الأوتوماتيكي، وصمام إغلاق العزل بالتفريغ/التبريد (الهوائي)، وصمام تنظيم تدفق العزل بالتفريغ الهوائي، وصمام فحص العزل بالتفريغ/التبريد، ومرشح العزل بالتفريغ، وصمام تخفيف الضغط، ونظام التطهير، ومضخة التفريغ، إلخ.

فاصل الطور الخاص MBE

لكل فاصل طور خاص يعمل بالضغط العادي بتقنية MBE الوظائف التالية:

1. مستشعر مستوى السائل ونظام التحكم التلقائي في مستوى السائل، ويتم عرضه على الفور من خلال صندوق التحكم الكهربائي.

٢. وظيفة تخفيض الضغط: تم تجهيز مدخل السائل في الفاصل بنظام مساعد يضمن ضغطًا للنيتروجين السائل يتراوح بين ٣ و٤ بار في الأنبوب الرئيسي. عند دخوله إلى فاصل الطور، يتم تخفيض الضغط تدريجيًا إلى ١ بار أو أقل.

3. تنظيم تدفق السائل الداخل: يوجد نظام للتحكم في الطفو داخل فاصل الطور. وتتمثل وظيفته في ضبط كمية السائل الداخل تلقائيًا عند زيادة أو نقصان استهلاك النيتروجين السائل. وهذا يقلل من التقلبات الحادة في الضغط الناتجة عن دخول كمية كبيرة من النيتروجين السائل عند فتح صمام المدخل الهوائي، ويمنع زيادة الضغط.

4. وظيفة المخزن المؤقت، يضمن الحجم الفعال داخل الفاصل أقصى تدفق فوري للجهاز.

5. نظام التطهير: تدفق الهواء وبخار الماء في الفاصل قبل مرور النيتروجين السائل، وتفريغ النيتروجين السائل في الفاصل بعد مرور النيتروجين السائل.

٦. وظيفة تخفيف الضغط التلقائي: عند مرور الجهاز لأول مرة عبر النيتروجين السائل أو في ظروف خاصة، قد يؤدي ذلك إلى زيادة في عملية تغويز النيتروجين السائل، مما ينتج عنه ضغط زائد فوري في النظام بأكمله. تم تجهيز فاصل الطور لدينا بصمام أمان ومجموعة صمامات أمان، مما يضمن بشكل أكثر فعالية استقرار الضغط في الفاصل ويمنع تلف جهاز MBE بسبب الضغط الزائد.

7. صندوق التحكم الكهربائي، يعرض مستوى السائل وقيمة الضغط في الوقت الفعلي، ويمكنه ضبط مستوى السائل في الفاصل وكمية النيتروجين السائل وفقًا لعلاقة التحكم. في الوقت نفسه، في حالات الطوارئ، يتم إيقاف فاصل الغاز والسائل يدويًا عند صمام التحكم في السائل، لضمان سلامة العاملين في الموقع والمعدات.

جهاز إزالة الغازات متعدد النوى لتطبيقات HASS

يحتوي خزان تخزين النيتروجين السائل الخارجي على كمية كبيرة من النيتروجين نظرًا لتخزينه ونقله تحت ضغط. في هذا النظام، تكون مسافة النقل عبر الأنابيب أطول، وتكثر الانحناءات، وتزداد المقاومة، مما يؤدي إلى تبخر جزئي للنيتروجين السائل. يُعدّ استخدام الأنابيب المعزولة بتفريغ الهواء أفضل طريقة لنقل النيتروجين السائل حاليًا، ولكن تسرب الحرارة أمر لا مفر منه، مما يؤدي أيضًا إلى تبخر جزئي للنيتروجين السائل. باختصار، يحتوي النيتروجين السائل على كمية كبيرة من النيتروجين، مما يُولّد مقاومة غازية، وبالتالي لا يكون تدفقه سلسًا.

في حال عدم وجود جهاز تهوية أو عدم كفاية حجم التهوية في أنابيب معزولة بتفريغ الهواء، ستؤدي معدات التهوية إلى مقاومة الغاز. وبمجرد حدوث هذه المقاومة، ستنخفض قدرة نقل النيتروجين السائل بشكل كبير.

يضمن جهاز إزالة الغازات متعدد النوى، المصمم حصرياً من قبل شركتنا، تصريف النيتروجين من أنبوب النيتروجين السائل الرئيسي إلى أقصى حد، ويمنع تشكل مقاومة الغاز. كما يتميز هذا الجهاز بسعة داخلية كافية، مما يجعله بمثابة خزان تخزين مؤقت، ويلبي بكفاءة متطلبات التدفق اللحظي الأقصى لخط أنابيب المحلول.

هيكل متعدد النوى فريد حاصل على براءة اختراع، وقدرة عادم أكثر كفاءة من أنواع الفواصل الأخرى لدينا.

استكمالاً للمقال السابق، هناك بعض القضايا التي يجب مراعاتها عند تصميم حلول لأنظمة الأنابيب المعزولة بالفراغ لتطبيقات التبريد الشديد في صناعة الرقائق.

نوعان من أنظمة الأنابيب المعزولة بالتفريغ

يوجد نوعان من أنظمة الأنابيب المعزولة بالفراغ: نظام العزل الفراغي الثابت ونظام ضخ الفراغ الديناميكي.

يعني نظام الضغط الثابت (Static VI System) أنه بعد تصنيع كل أنبوب في المصنع، يتم تفريغه من الهواء إلى درجة التفريغ المحددة باستخدام وحدة الضخ، ثم يُغلق بإحكام. وبعد التركيب الميداني والتشغيل، لا يلزم إعادة تفريغه من الهواء إلى الموقع لفترة معينة.

تتميز أنظمة التفريغ الثابتة بانخفاض تكاليف صيانتها. فبعد تشغيل نظام الأنابيب، لا تتطلب الصيانة إلا بعد عدة سنوات. يُناسب هذا النظام الأنظمة التي لا تحتاج إلى تبريد عالٍ، والتي تتطلب مساحات مفتوحة للصيانة في الموقع.

من عيوب نظام العزل الفراغي الثابت انخفاض مستوى الفراغ مع مرور الوقت. فجميع المواد تُطلق كميات ضئيلة من الغازات باستمرار، وهو ما تحدده الخصائص الفيزيائية للمادة. صحيح أن المادة الموجودة في غلاف أنبوب العزل الفراغي تُقلل من كمية الغازات المنبعثة أثناء العملية، إلا أنها لا تُوفر عزلاً تاماً. وهذا بدوره يُؤدي إلى انخفاض مستوى الفراغ في بيئة الفراغ المغلقة تدريجياً، مما يُضعف قدرة أنبوب العزل الفراغي على التبريد.

يعني نظام التفريغ الديناميكي أنه بعد تصنيع الأنابيب وتشكيلها، يتم تفريغها من الهواء في المصنع وفقًا لإجراءات الكشف عن التسرب، ولكن لا يتم إغلاق الفراغ قبل التسليم. بعد اكتمال التركيب الميداني، يتم توصيل طبقات التفريغ لجميع الأنابيب في وحدة واحدة أو أكثر باستخدام خراطيم من الفولاذ المقاوم للصدأ، ويتم استخدام مضخة تفريغ صغيرة مخصصة لتفريغ الأنابيب في الموقع. تحتوي مضخة التفريغ الخاصة على نظام آلي لمراقبة مستوى الفراغ باستمرار، وتفريغه عند الحاجة. يعمل النظام على مدار الساعة.

من عيوب نظام الضخ الفراغي الديناميكي أنه يحتاج إلى الحفاظ على الفراغ بواسطة الكهرباء.

تتميز أنظمة الضخ الفراغي الديناميكية بثبات مستوى الفراغ فيها، مما يجعلها الخيار الأمثل للاستخدام في البيئات الداخلية وفي المشاريع ذات متطلبات الفراغ العالية.

نظامنا الديناميكي لضخ الفراغ، وهو عبارة عن مضخة فراغ خاصة متكاملة متنقلة بالكامل لضمان كفاءة عملية التفريغ، وتصميم مريح ومعقول لضمان فعالية التفريغ، وجودة ملحقات التفريغ لضمان جودة عملية التفريغ.

في مشروع MBE، ولأن المعدات موجودة في غرفة نظيفة وتعمل لفترات طويلة، فإن معظم نظام الأنابيب المعزولة بالفراغ يقع في حيز مغلق بين طبقات الغرفة النظيفة. لذا، يستحيل إجراء صيانة الفراغ لنظام الأنابيب مستقبلاً، مما سيؤثر سلباً على تشغيل النظام على المدى الطويل. ونتيجة لذلك، يعتمد مشروع MBE بشكل شبه كامل على نظام ضخ الفراغ الديناميكي.

نظام تخفيف الضغط

يعتمد نظام تخفيف الضغط في الخط الرئيسي على مجموعة صمامات تخفيف الضغط الآمنة. تُستخدم هذه المجموعة كنظام حماية في حالة زيادة الضغط، حيث لا يمكن ضبط أنابيب VI في الاستخدام العادي.

صمام الأمان عنصر أساسي لضمان عدم تعرض نظام خط الأنابيب لضغط زائد، وبالتالي التشغيل الآمن، لذا فهو ضروري لتشغيل خط الأنابيب. وبحسب اللوائح، يجب فحص صمام الأمان سنويًا. عند استخدام صمام أمان واحد وتجهيز الآخر، يبقى الصمام الآخر في نظام خط الأنابيب حتى بعد إزالة أحدهما، لضمان استمرار التشغيل الطبيعي للخط.

تحتوي مجموعة صمامات تخفيف الضغط على صمامين لتخفيف الضغط من نوع DN15، أحدهما للاستخدام والآخر احتياطي. في التشغيل العادي، يكون أحد صمامات تخفيف الضغط متصلاً بنظام الأنابيب VI ويعمل بشكل طبيعي. أما صمام تخفيف الضغط الآخر فيكون مفصولاً عن الأنبوب الداخلي ويمكن استبداله في أي وقت. يتم توصيل صمامي تخفيف الضغط وفصلهما من خلال حالة تبديل الصمام الجانبي.

تم تجهيز مجموعة صمامات تخفيف الضغط بمقياس ضغط للتحقق من ضغط نظام الأنابيب في أي وقت.

تُزود مجموعة صمامات تخفيف الضغط بصمام تصريف. ويمكن استخدامه لتصريف الهواء الموجود في الأنبوب أثناء عملية التنظيف، كما يمكن تصريف النيتروجين عند تشغيل نظام النيتروجين السائل.

معدات التبريد العميق HL

شركة HL Cryogenic Equipment، التي تأسست عام 1992، هي علامة تجارية تابعة لشركة Chengdu Holy Cryogenic Equipment في الصين. وتلتزم HL Cryogenic Equipment بتصميم وتصنيع نظام أنابيب التبريد المعزولة بتفريغ الهواء العالي ومعدات الدعم ذات الصلة.

في عالم اليوم سريع التغير، يُعدّ توفير التكنولوجيا المتقدمة مع تحقيق أقصى قدر من التوفير للعملاء مهمة بالغة الصعوبة. على مدار 30 عامًا، اكتسبت شركة HL Cryogenic Equipment خبرةً واسعةً في مجال تطبيقات معدات التبريد والصناعات المختلفة، وراكمت خبرةً غنيةً وموثوقيةً عاليةً، وتسعى باستمرار إلى مواكبة أحدث التطورات في جميع المجالات، لتزويد عملائها بحلول جديدة وعملية وفعّالة، مما يُعزز قدرتهم التنافسية في السوق.

For more information, please visit the official website www.hlcryo.com, or email to info@cdholy.com .