कौन सा पंप कम तापमान वाले द्रव स्थानांतरण में क्रांति ला रहा है? क्रायोजेनिक सेंट्रीफ्यूगल पंप का परिचय

यदि आप एलएनजी प्रसंस्करण, अर्धचालक विनिर्माण, या चिकित्सा अनुसंधान जैसे उद्योगों में काम करते हैं, तो आप जानते हैं कि कम तापमान वाले तरल पदार्थ - तरल नाइट्रोजन, तरल ऑक्सीजन, या तरलीकृत प्राकृतिक गैस जैसी चीजों को स्थानांतरित करना कितना मुश्किल है। इन तरल पदार्थों को अत्यधिक ठंडा रहने की आवश्यकता होती है, और नियमित पंप खराब हुए या दक्षता खोए बिना अत्यधिक तापमान को संभाल नहीं सकते हैं। लेकिन हाल ही में, एक नया पंप इन क्षेत्रों में सुर्खियां बटोर रहा है: दक्रायोजेनिक केन्द्रापसारक पंप. यह उन बड़ी समस्याओं को हल करने वाला है जो वर्षों से कम तापमान वाले द्रव हस्तांतरण से जूझ रही हैं। लेकिन इस पंप को हमारे द्वारा पहले इस्तेमाल किए गए पंपों से इतना अलग क्या बनाता है? आओ हम इसे नज़दीक से देखें।

सबसे पहले, आइए इस बारे में बात करें कि जब क्रायोजेनिक तरल पदार्थों की बात आती है तो नियमित पंप विफल क्यों हो जाते हैं। अधिकांश पंप ऐसी सामग्रियों से बनाए जाते हैं जो -100 डिग्री सेल्सियस से नीचे तापमान गिरने पर भंगुर हो जाते हैं, और उनकी सील अक्सर लीक हो जाती है क्योंकि ठंड के कारण हिस्से सिकुड़ जाते हैं या मुड़ जाते हैं। इसका मतलब है बार-बार टूटना, तरल पदार्थ बर्बाद होना और यहां तक ​​कि सुरक्षा जोखिम भी - क्योंकि कुछ कम तापमान वाले तरल पदार्थ अगर बच जाएं तो खतरनाक हो सकते हैं। क्रायोजेनिक सेंट्रीफ्यूगल पंप के पीछे की टीम ने इन मुद्दों का अध्ययन करने में तीन साल बिताए, दुनिया भर के 300 से अधिक इंजीनियरों और संयंत्र प्रबंधकों से बात की ताकि यह पता लगाया जा सके कि वास्तव में क्या आवश्यक है।

सबसे पहली चीज़ जो उन्होंने तय की वह थी सामग्री।क्रायोजेनिक केन्द्रापसारक पंपएक विशेष मिश्र धातु मिश्रण का उपयोग करता है - प्ररित करनेवाला के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु और पंप बॉडी के लिए अतिरिक्त निकल के साथ स्टेनलेस स्टील। ये सामग्रियां -269 डिग्री सेल्सियस (जो कि पूर्ण शून्य के करीब है!) जैसे कम तापमान पर भी भंगुर नहीं होती हैं। मैंने एलएनजी प्लांट के एक रखरखाव तकनीशियन से बात की, जिसने छह महीने तक पंप का उपयोग किया था, और उसने कहा, "हम ठंड से खराब होने के कारण हर दो महीने में पंप के हिस्सों को बदलते थे। इसके साथ? अभी तक कुछ भी नहीं टूटा है। ऐसा लगता है कि इसे ठंड का एहसास भी नहीं होता है।"

फिर सील प्रणाली है - शायद नियमित क्रायोजेनिक पंपों के साथ सबसे बड़ा सिरदर्द। क्रायोजेनिक सेंट्रीफ्यूगल पंप एक अंतर्निर्मित कूलिंग लूप के साथ एक डबल मैकेनिकल सील का उपयोग करता है। ठंडा होने पर सील सूखने या लीक होने के बजाय, कूलिंग लूप सील को स्थिर तापमान पर रखता है, इसलिए यह कड़ा रहता है। मैंने जिस सेमीकंडक्टर फैक्ट्री का दौरा किया, वहां हर महीने रिसाव के कारण लगभग 5% तरल नाइट्रोजन नष्ट हो जाती थी। इस पंप पर स्विच करने के बाद से, वह हानि 0.5% से भी कम हो गई है। यह एक बड़ी बचत है—तरल नाइट्रोजन सस्ता नहीं है, और इसकी बर्बादी तेजी से बढ़ती है।

दक्षता एक और बड़ी जीत है. ठंडे तरल पदार्थों को स्थानांतरित करते समय नियमित केन्द्रापसारक पंप बहुत अधिक शक्ति खो देते हैं - आमतौर पर, वे केवल लगभग 60% कुशल होते हैं। लेकिन क्रायोजेनिक सेंट्रीफ्यूगल पंप में एक पुन: डिज़ाइन किया गया प्ररित करनेवाला (वह भाग जो तरल पदार्थ को स्थानांतरित करने के लिए घूमता है) होता है जिसे मोटे, ठंडे तरल पदार्थों के साथ काम करने के लिए आकार दिया जाता है। परीक्षण से पता चलता है कि यह 85% कुशल है - जिसका अर्थ है कि समान मात्रा में तरल पदार्थ को स्थानांतरित करने के लिए यह कम ऊर्जा का उपयोग करता है। फ्रीजर के लिए तरल ऑक्सीजन का उपयोग करने वाली एक मेडिकल लैब ने मुझे बताया कि पंप बदलने के बाद से उनका ऊर्जा बिल 30% कम हो गया है। लैब मैनेजर ने कहा, "हम सिर्फ पैसे नहीं बचा रहे हैं।" "हम बिजली का भी कम उपयोग कर रहे हैं, जो पर्यावरण के लिए बेहतर है। यह फायदे का सौदा है।"

टिकाऊपन एक और चीज़ है जो सामने आती है। टीम ने क्रायोजेनिक सेंट्रीफ्यूगल पंप को कुछ कठिन परीक्षणों से गुजारा: -196 डिग्री सेल्सियस (तरल नाइट्रोजन का तापमान) पर 10,000 घंटे का नॉन-स्टॉप उपयोग, साथ ही वास्तविक दुनिया के उपयोग को अनुकरण करने के लिए हीटिंग और कूलिंग के 500 चक्र (ठंडे से कमरे के तापमान और वापस)। इतना सब कुछ होने के बाद भी, पंप अभी भी नए जैसा काम कर रहा था। अधिकांश नियमित क्रायोजेनिक पंप उन परिस्थितियों में केवल लगभग 2,000 घंटे तक चलते हैं। पंप का उपयोग करने वाले एक रासायनिक संयंत्र के एक प्रबंधक ने कहा, "हमें पंप बदलने के लिए हर तीन महीने में एक दिन के लिए संयंत्र बंद करना पड़ता था।" "अब? हमने एक साल में पंप संबंधी समस्याओं के कारण बंद नहीं किया है। यह अधिक उत्पादन समय है, जिसका मतलब है कि हमारे लिए अधिक पैसा।"

अभी, क्रायोजेनिक सेंट्रीफ्यूगल पंप का उपयोग कुछ बड़ी नामी सुविधाओं में किया जा रहा है। एशिया में एक एलएनजी टर्मिनल तरलीकृत प्राकृतिक गैस को भंडारण टैंकों से जहाजों में स्थानांतरित करने के लिए इसका उपयोग करता है - उनका कहना है कि इससे उनके स्थानांतरण समय में 20% की कटौती होती है क्योंकि यह अधिक तरल पदार्थ को तेजी से स्थानांतरित कर सकता है। एक अंतरिक्ष अनुसंधान केंद्र रॉकेट ईंधन परीक्षणों के लिए तरल हाइड्रोजन (जो तरल नाइट्रोजन से भी ठंडा है) को स्थानांतरित करने के लिए इसका उपयोग करता है, और उनका कहना है कि पंप की सटीकता ने उन्हें अपने प्रयोगों से अधिक सटीक डेटा प्राप्त करने में मदद की है। वहां के एक शोधकर्ता ने कहा, "हम रॉकेट ईंधन के मामले में गलतियां बर्दाश्त नहीं कर सकते।" "यह पंप विश्वसनीय है - हम जानते हैं कि यह हर बार वही करेगा जो हमें चाहिए।"

क्रायोजेनिक सेंट्रीफ्यूगल पंप के पीछे की टीम का काम भी अभी तक पूरा नहीं हुआ है। उन्होंने मुझे बताया कि वे उन प्रयोगशालाओं के लिए एक छोटे संस्करण पर काम कर रहे हैं, जिन्हें थोड़ी मात्रा में क्रायोजेनिक तरल पदार्थों को स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है - जैसे बायोटेक प्रयोगशालाएं जो तरल नाइट्रोजन में नमूने संग्रहीत करती हैं। वे एक स्मार्ट मॉनिटर भी जोड़ रहे हैं: एक सेंसर जो पंप के तापमान, दबाव और गति को ट्रैक करता है, और कुछ गलत होने पर फोन या कंप्यूटर पर अलर्ट भेजता है। मुख्य इंजीनियर ने कहा, "हम इसे लोगों के लिए उपयोग करना और भी आसान बनाना चाहते हैं।" "कोई भी हर घंटे पंप की जांच नहीं करना चाहता। मॉनिटर के साथ, वे देख सकते हैं कि यह उनके डेस्क से कैसा काम कर रहा है।"

दिन के अंत में, क्रायोजेनिक सेंट्रीफ्यूगल पंप खेल को बदल रहा है क्योंकि यह कम तापमान वाले तरल पदार्थों के साथ काम करने वाले लोगों के लिए वास्तविक, रोजमर्रा की समस्याओं को हल करता है। यह ठंड के लिए काफी कठिन है, रिसाव नहीं करता है, कम ऊर्जा का उपयोग करता है, और किसी भी अन्य पंप की तुलना में अधिक समय तक चलता है। जैसे-जैसे अधिक पौधे, प्रयोगशालाएँ और कारखाने इसे आज़माएँगे, मुझे लगता है कि यह क्रायोजेनिक द्रव स्थानांतरण के लिए मानक बनने जा रहा है। यह सिर्फ एक बेहतर पंप नहीं है - यह काम को आसान, सुरक्षित और अधिक किफायती बना रहा है। और ऐसे उद्योगों में जहां हर छोटी गलती से समय और पैसा खर्च हो सकता है, यह बहुत बड़ी बात है।