La selección de un compresor de helio adecuado requiere la consideración integral de múltiples factores técnicos clave. Debido a las propiedades físicas únicas del helio, los criterios de selección para los compresores de helio difieren significativamente de los de los compresores de aire tradicionales, lo que exige prestar especial atención a los siguientes puntos técnicos. En aplicaciones de ingeniería prácticas, la selección de un compresor de helio debe basarse en una comprensión profunda de su mecanismo de funcionamiento especial y sus características de rendimiento, al tiempo que se consideran plenamente los requisitos del proceso del escenario de aplicación específico.
sistema de sellado
La selección deles fundamental para el diseño de los compresores de helio. Dado el diámetro molecular extremadamente pequeño y la alta permeabilidad del helio, son esenciales las soluciones de sellado de fugas cero. Losson actualmente la tecnología más utilizada, que logran un sellado completo mediante la introducción de gas de sello a una presión superior a la del gas de proceso en el lado del gas de proceso para formar una barrera de gas. La clave de este método de sellado radica en mantener un diferencial de presión de gas de sello apropiado, que normalmente requiere que la presión del gas de sello sea entre 0.15 y 0.25 MPa más alta que la presión del gas de proceso. La tecnología detambién se utiliza en ciertas aplicaciones especiales, que utiliza las propiedades especiales de los fluidos magnéticos bajo la acción de un campo magnético para lograr un sellado dinámico, capaz de alcanzar tasas de fugas muy bajas del orden de 10⁻⁹ Pa·m³/s. Los, aunque son de estructura simple, solo son adecuados para aplicaciones donde no se requiere alta pureza debido a su fuga inherente. En aplicaciones prácticas, también debe considerarse la adaptabilidad a la temperatura de los materiales del sello para garantizar un rendimiento de sellado estable dentro del rango de temperatura de funcionamiento de -50°C a 200°C.
compatibilidad de materiales
Laes otro factor crítico. Aunque el helio mismo es inerte, puede inducir potencialmente la fragilización por hidrógeno en los materiales en condiciones de alta presión y temperatura. Las investigaciones indican que cuando la presión de trabajo supera los 10 MPa y la temperatura está por encima de los 150°C, el helio puede acelerar el proceso de envejecimiento del material. Por lo tanto, los componentes en contacto con el helio deben fabricarse con materiales de alta calidad como el. Estos materiales no solo ofrecen una excelente resistencia a la corrosión, sino que sus microestructuras también dificultan eficazmente la permeación del helio. Los materiales de sellado suelen seleccionarse entre polímeros de baja permeabilidad como el, evitando el uso de juntas de goma estándar. Es particularmente importante señalar que todas las superficies en contacto con el helio deben someterse a tratamientos superficiales adecuados, como el, para mejorar aún más la resistencia del material a la permeación.
configuración del compresor
La selección de latambién es crucial. Para la compresión de helio a presiones medias-bajas, losson preferidos por sus características de funcionamiento continuas y estables. El control preciso de la holgura entre los rotores macho y hembra (típicamente de 0.05 a 0.10 mm) reduce eficazmente las fugas internas, al tiempo que requiere diseños especiales de los perfiles de los rotores para adaptarse a la baja densidad del helio. Para aplicaciones que requieren presiones más altas, lossiguen siendo la opción preferida, pero requieren diseños especiales de pistón de laberinto o el uso de métodos de compresión de anillo líquido. Los compresores de pistón de laberinto forman una trayectoria de fuga tortuosa a través de una serie de ranuras anulares mecanizadas con precisión, logrando un sellado sin contacto, lo que los hace particularmente adecuados para servicio de helio a alta presión. Losson adecuados para condiciones de alto caudal; sin embargo, debido al bajo peso molecular del helio, requieren más etapas de compresión y velocidades de rotación más altas, lo que normalmente exige velocidades periféricas del impulsor superiores a 300 m/s.
sistema de refrigeración
El diseño delrequiere especial atención. Debido a la baja relación de calor específico del helio, el aumento de temperatura durante la compresión es significativo, lo que requiereeficientes. Normalmente se utilizan, ya que su estructura compacta y su alto rendimiento de transferencia de calor son particularmente adecuados para el servicio con helio, con coeficientes de transferencia de calor que alcanzan los 200-400 W/m²·K. Los medios de refrigeración suelen incluir agua o aceites térmicos especiales, garantizando que la temperatura de descarga de cada etapa se controle por debajo de los 80°C. Para compresores de alta potencia, deben considerarse sistemas de refrigeración por circulación forzada, controlando con precisión el caudal y la temperatura del medio de refrigeración para garantizar la eficiencia del intercambio de calor. El diseño del sistema también debe incluir puntos de monitorización de temperatura y dispositivos de alarma para monitorizar en tiempo real el aumento de temperatura en las etapas de compresión.
sistema de accionamiento
La configuración deltambién requiere una consideración específica. El requisito de potencia para los compresores de helio es típicamente entre un 15% y un 25% mayor que para los compresores de aire de caudal equivalente; por lo tanto, debe asignarse un margen de potencia suficiente durante la selección del motor. Losson una opción preferida, ya que permiten un arranque suave para evitar impactos en el sistema de sellado y permiten el ajuste de la velocidad según las condiciones operativas reales para un funcionamiento de ahorro energético. Para aplicaciones de alta potencia, se recomiendan, que ofrecen una eficiencia de hasta la clase IE4 o IE5, junto con un mejor rendimiento de regulación de velocidad. El diseño del sistema de accionamiento también debe considerar la mitigación de armónicos en la red y la corrección del factor de potencia para garantizar el cumplimiento de los estándares relevantes de calidad de la energía.
sistema de control
Eldebe incluir funciones integrales de monitorización y protección. Además de la monitorización convencional de presión, temperatura y vibración, se requiere undedicado. Normalmente se utilizan, con una precisión de detección de hasta 10⁻¹² Pa·m³/s, capaces de detectar fugas mínimas de helio de inmediato. Además, se debe instalar un sistema de monitorización de la presión del gas de sello para garantizar que la presión del gas de sello se mantenga consistentemente entre 0.2 y 0.3 MPa por encima de la presión del gas de proceso. Los sistemas de control modernos para compresores de helio también deben incluir funciones de, analizando las tendencias de los datos operativos para proporcionar alertas tempranas de posibles fallos del equipo. El sistema de control debe poseer capacidades de, soportando el intercambio de datos con el sistema DCS de la planta para una monitorización centralizada y una gestión inteligente.
facilidad de mantenimiento
En lo que respecta al diseño general de la máquina, se debe prestar especial atención a ladel equipo. Dados los altos requisitos de precisión de los compresores de helio, deben diseñarse un acceso razonable para el mantenimiento y herramientas dedicadas para garantizar la comodidad de las tareas de mantenimiento. Para componentes críticos, como el sistema de sellado y los cojinetes, deben diseñarse dispositivos de monitorización en línea para controlar su estado operativo en tiempo real. Simultáneamente, es aconsejable establecer un, documentando los datos operativos y el historial de mantenimiento para proporcionar soporte de datos para la gestión del ciclo de vida completo del equipo.
instalación y puesta en marcha
Finalmente, durante las fases dedel equipo, deben seguirse estrictamente los procedimientos operativos relevantes. Esto incluye lapara garantizar que la limpieza y la estanqueidad del sistema cumplan con los requisitos. Durante la puesta en marcha, la carga debe ser gradual, con un seguimiento estrecho de todos los parámetros operativos para garantizar que el equipo funcione en condiciones óptimas. A través de estas rigurosas medidas técnicas, se puede garantizar el funcionamiento estable y fiable a largo plazo del sistema del compresor de helio
