Gaspaneel ontwerp: Belangrijkste overwegingen voor industriële toepassingen
Ontdek het belang van gaspaneelontwerp voor het garanderen van veiligheid, efficiëntie en betrouwbaarheid.
Gasdistributiesystemen worden veel gebruikt in industriële faciliteiten in Nederland binnen industrieën zoals petrochemie, halfgeleiders en biotechnologie. Gasdistributiesystemen bestaan doorgaans uit vier subsystemen:
- aansluiting van de broninlaat
- primaire gasdrukregeling (gasregelpaneel)
- gebruikspunt
- automatische omschakeling van gastoevoer
Het systeem als geheel moet gassen veilig en effectief leveren van een hogedrukbron naar het gebruikspunt bij een specifieke druk en stroomsterkte. Gasregelpanelen zijn de eerste fase van het beheer van hogedrukgassen en fungeren als het primaire drukregelingspunt en moeten daarom speciale aandacht krijgen.
Lees verder om meer te weten te komen over de basisprincipes van gasregelpanelen en de belangrijkste overwegingen bij het zoeken naar een vervanging of nieuw paneel voor een gasdistributiesysteem.
Gaspaneel ontwerpen: de basisprincipes
Gaspanelen—het primaire drukregelingspunt in gasdistributiesystemen—zijn geplaatst nabij de gasbron (gascilinder). Gasregelpanelen verlagen de druk van de cilinder om het gas naar de volgende fase van het gassistributienetwerk te leveren bij de juiste druk en stroomsterkte. Van daaruit gaat het vervolgens naar het gebruikspunt.
Het gebruikspunt kan variëren van analyzers tot procesapparatuur tot laboratoria, afhankelijk van de specifieke toepassing. Hieronder staat een voorbeeld van hoe gaspanelen kunnen worden toegepast in een gasdistributiesysteem voor analytische instrumentatie.
Gaspanelen verlagen de druk van de cilinder via een enkel- of dubbeltraps drukregelaar of reduceer. Zorgvuldige selectie van drukregelaars zijn van groot belang om een goed functionerend gasdistributiesysteem te handhaven.
Gaspaneel: belangrijke overwegingen
Bij het installeren van een nieuw gasregelpaneel voor een gasdistributiesysteem zijn er verschillende belangrijke overwegingen die kunnen helpen om te waarborgen dat:
- het gas correct wordt gereduceerd tot de gespecificeerde druk en stroomsterkte
- het paneel eenvoudig te installeren, te bedienen en te onderhouden is
- de veiligheid van de medewerkers en het milieu wordt gewaarborgd
- de betrouwbaarheid wordt gemaximaliseerd om stilstand te minimaliseren
Overwegingen voor drukregelaars
De belangrijkste factor voor een effectief gasregelpaneel is de juiste selectie van een drukregelaar. Om te begrijpen hoe deze selectie moet worden gemaakt, is het belangrijk om deze vier aspecten van de prestaties van drukregelaars te begrijpen:
- Droop: het “vlakke” middengedeelte van de onderstaande stroomcurve is eigenlijk niet-lineair en loopt naar beneden af - dit staat bekend als droop. Afhankelijk van de geselecteerde drukregelaar zal de uitlaatdruk in zekere mate dalen naarmate de stroomvraag toeneemt.
- Seat-load drop en lock-up: het kleine eerste gedeelte van de curve (afgebeeld: van links naar rechts) toont seat-load drop en is de initiële drukval die optreedt wanneer een regelaar start vanuit een nulstroomconditie. Als je naar hetzelfde gedeelte van de curve kijkt van rechts naar links, staat dit bekend als lock-up, gekenmerkt door een toename van de uitlaatdruk wanneer de stroom wordt verminderd tot nul.
- Choked flow: de steile negatieve helling aan de rechterkant van de onderstaande curve toont choked flow. Dit gebeurt wanneer de stroomvraag groter is dan de drukregelingscapaciteiten van de drukregelaar.
- Supply-pressure effect: dit effect wordt gekenmerkt door de verandering van de regelaar druk als gevolg van de verandering in inlaatdruk.
Hieronder staat een typische stroomcurve voor een drukverlagende regelaar die de bovenstaande aspecten demonstreert.
Enkeltraps drukregelaars verlagen de gasdruk van de cilinder binnen een bepaald bereik in één stap, terwijl dubbeltraps dit proces in twee stappen (2-stage) voltooit.
De bovenstaande aspecten van de prestaties van drukregelaars variëren tussen enkeltraps en dubbeltraps drukregelaars. Bijvoorbeeld, enkeltraps drukregelaars vertonen doorgaans minimale droop bij variërende stroomsterktes, maar kunnen een hoog supply-pressure effect vertonen. Aan de andere kant kunnen dubbeltraps drukregelaars doorgaans minimale supply-pressure effecten vertonen, maar kunnen een steilere helling in droop vertonen. Om de juiste regelaar en de afmetingen correct te bepalen, is het noodzakelijk om de juiste gasdruk en stroomsterkte te berekenen.
Enkeltraps
Dubbeltraps
Juiste berekening van gasdruk en stroomsterkte
Een breed scala aan gassen wordt gebruikt in gasdistributiesystemen binnen de petrochemische, halfgeleider- en biotechnologie-industrieën. Veel voorkomende gassen zijn waterstof, stikstof, kooldioxide, zuurstof, helium, argon en propaan, en exotische gassen zoals broom, titaantetrachloride en fosfortrifluoride. De berekening van de stroomsterkte en druk hangt af van het type gas en verschillende procesaspecten. Deze berekening is cruciaal voor de juiste werking van drukregelaars en gaspanelen. Een expert in gas- en vloeistofsystemen moet worden geraadpleegd om te helpen bij deze berekening en ervoor te zorgen dat de juiste drukregelaar wordt geselecteerd.
Gaspaneel layout
Het gebruik van een op maat gemaakt gasregelpaneelontwerp kan de kans op lekken verminderen en zorgen voor een eenvoudige bediening en onderhoud. Lekken zijn vaak het gevolg van een overmatig aantal verbindingen. Aangezien elke verbinding als een potentieel lekpunt moet worden behandeld, kunnen speciale fittingen en connectoren worden gebruikt om extra verbindingen te elimineren. Hierdoor zal het aantal potentiële lekpunten in het ontwerp wordt geminimaliseerd. Lekken betekenen vaak verspild geld voor industriële faciliteiten, naast het feit dat ze een veiligheidsrisico vormen wanneer giftige gassen worden verspreid.
Een intuïtief en duidelijk gelabeld paneel kan een correcte bediening bevorderen en het risico op bedieningsfouten minimaliseren. Panelen die modulair zijn ontworpen, zijn eenvoudig in onderhoud wanneer onderhoud nodig is, waardoor stilstand wordt geminimaliseerd.
Componenten en instrumentatie
De implementatie van een gestandaardiseerde, maar configureerbare, (achter)paneel of -plaat maakt het mogelijk om het paneel te laten werken met standaard cilinders en te voldoen aan de configuratie-eisen zoals bepaald door specifieke toepassingen. Gasregelpanelen moeten drukindicatoren stroomopwaarts en stroomafwaarts bevatten en kunnen omvatten:
- overdrukventielen
- kogelkranen
- niet-roterende naaldventielen
- leidingen en fittingen
Afhankelijk van de toepassing, het type gas en de bedrijfsomstandigheden kunnen de materialen van de constructie variëren.
Veiligheid van operator en milieu
Bij het transport van gassen die schadelijk kunnen zijn voor operators en het milieu bij een lek, is het belangrijk om veiligheidsrisico’s te beperken omzo de veiligheid van de operator te waarborgen. Hoewel catastrofale lekken zeldzaam zijn, kunnen beperkte stroomopeningen nabij de gasbron worden geplaatst, waardoor de maximale stroomsterkte wordt beperkt en een extra beschermingsniveau wordt geboden.
Temperatuur- en drukclassificaties voor componenten binnen een gaspaneel moeten overeenkomen met de procesvereisten om veilige functionaliteit te garanderen. Bovendien kunnen componenten, zoals regelaars, dezelfde classificatie hebben, maar kan de ene beter geschikt zijn voor een specifieke toepassing. Drukregelaars en overdrukventielen moeten worden gedimensioneerd om het volledige bereik van potentiële stroomsterktes en drukken te ondersteunen.
Betrouwbaarheid
Aangezien gasdistributiesystemen een belangrijke rol spelen in industriële faciliteiten en gasregelpanelen het primaire drukregelsysteem zijn, is de betrouwbaarheid van gaspanelen essentieel. Onbetrouwbare gaspanelen kunnen apparatuur, processen of laboratoria beïnvloeden die afhankelijk zijn van het gasdistributiesysteem om een bepaald gas te leveren. Dit kan resulteren in schade aan apparatuur of onderhoud, wat leidt tot stilstand van verschillende processen in industriële faciliteiten. Gedurende de levenscyclus van gasdistributiesystemen moeten betrouwbare gaspanelen lekken en slijtage aan componenten voorkomen en gas leveren binnen de juiste stroomsterkte- en druk-bereiken die vereist zijn voor een bepaalde toepassing.
Ondersteuning van toekomstige wijzigingen in procesomstandigheden
Procesomstandigheden voor veel industriële toepassingen zullen waarschijnlijk in de loop van de tijd veranderen. Daarom kan het ontwerpen, met het doel om dergelijke toekomstige veranderingen te accommoderen, voorkomen dat drukregelcomponenten in de toekomst moeten worden vervangen of aangepast. Drukregelcomponenten, inclusief overdrukventielen en drukregelaars, kunnen worden gedimensioneerd om een breder bereik van stroomsterktes en drukken te ondersteunen, waardoor flexibiliteit wordt geboden om aan toekomstige procesomstandigheden te voldoen. Het bepalen van de afmeting van drukregelcomponenten om een te breed bereik te ondersteunen, kan echter resulteren in slechte prestaties binnen het belangrijkste bereik. Daarom is zorgvuldige overweging vereist om drukregelcomponenten correct te dimensioneren om hoge prestaties te behouden binnen het belangrijkste bereik van drukken en stroomsterktes, terwijl ook omstandigheden buiten dat bereik worden geaccommodeerd.
Gaspanelen op maat
Vanuit onze uitgebreid workshop in Waddinxveen ontwerpen, assembleren en testen wij gas- & vloeistofsysteemsamenstellingen op maat.
Voor het ontwerpen van een applicatie of paneel op maat, maken we gebruik van veilige en betrouwbare Swagelok componenten. Denk hierbij aan analytische instrumentatie, monsternamesystemen, waterstofapplicaties en andere toepassingen.
Uw idee wordt in overleg met u besproken en kan door ons worden aangevuld met ontwerpbegeleiding, productie, montage en druktesten.
Lees verder
Lees onderstaande aanvullende pagina's over Gasdistributie systemen