समस्या के बारे में कोई तब तक बात नहीं करता जब तक कुछ गलत न हो जाए

लिथियम आयन सेल सुविधा के एक उत्पादन इंजीनियर ने एक बार उस क्षण का वर्णन किया जब उन्हें एहसास हुआ कि उनके वाल्व चयन के लिए उन्हें वर्षों से पैसा खर्च करना पड़ रहा था। यह लक्षण कोई नाटकीय विफलता नहीं था - यह कुछ शांत था: बैच असंगति। एक ही दिन, एक ही लाइन से कोशिकाएं, थोड़ा अलग आंतरिक प्रतिरोध के साथ। अंततः व्यवस्थित उन्मूलन के माध्यम से अपराधी का पता लगाया गया, ट्रांसफर लाइन पर कम {{5}बोर वाल्वों के मृत क्षेत्रों में अवशिष्ट इलेक्ट्रोलाइट पूलिंग थी। दूषित कैरी ओवर इलेक्ट्रोलाइट को स्वीकार्य सहनशीलता से परे इलेक्ट्रोड अनुपात को स्थानांतरित करने के लिए पर्याप्त था।

यह उस प्रकार की समस्या है जो वाल्व डेटाशीट पर दिखाई नहीं देती है। यह आपकी उपज रिपोर्ट में दिखाई देता है।

लिथियम बैटरी निर्माण में इलेक्ट्रोलाइट प्रबंधन अक्षम्य है। प्राथमिक इलेक्ट्रोलाइट नमक - लिथियम हेक्साफ्लोरोफॉस्फेट (LiPF₆) - नमी के अंश के साथ आक्रामक रूप से प्रतिक्रिया करता है, जिससे उपोत्पाद के रूप में हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड (HF) उत्पन्न होता है। बैटरी-ग्रेड इलेक्ट्रोलाइट्स में पानी की मात्रा 20 पीपीएम से कम होनी चाहिए। संवेदनशीलता के उस स्तर पर, स्थानांतरण प्रणाली में वाल्व सहित प्रत्येक घटक एक चर बन जाता है जो या तो गुणवत्ता की रक्षा करता है या इसे कमजोर करता है।

वाल्व का चयन बाद में की गई खरीदारी नहीं है। यह एक प्रक्रिया इंजीनियरिंग निर्णय है।

 

 

3 पीसी बॉल वाल्व सही शुरुआती बिंदु क्यों है?

शब्द "3 पीसी" का तात्पर्य तीन टुकड़ों वाली बॉडी संरचना से है: एक केंद्रीय वाल्व बॉडी जिसमें गेंद और तना होता है, जो पाइपलाइन से जुड़े दो स्वतंत्र रूप से हटाने योग्य अंत कैप से घिरा होता है। यह मॉड्यूलर आर्किटेक्चर ही इसे रखरखाव के लिए महत्वपूर्ण वातावरण में एक {{3}पीस और दो{4}पीस डिज़ाइन से अलग करता है।

एक मानक एक {{0}पीस वाल्व में, किसी भी आंतरिक विफलता का अर्थ है वाल्व को पूरी तरह से लाइन से बाहर कर देना। दो टुकड़ों वाले वाल्व में थोड़ा सुधार होता है, लेकिन आंतरिक पहुंच के लिए अभी भी महत्वपूर्ण पाइपलाइन व्यवधान की आवश्यकता होती है।3 पीसी बॉल वाल्वइसके विपरीत, एक रखरखाव तकनीशियन को पाइपलाइन कनेक्शन को परेशान किए बिना गेंद, सीटों और सीलों को उजागर करने वाले केंद्रीय निकाय - को हटाने की अनुमति देता है। अंतिम टोपियाँ अपनी जगह पर बनी रहती हैं, पाइप से चिपकी होती हैं।

लिथियम बैटरी निर्माण में, जहां ट्रांसफर लाइनें अक्सर सख्त वायुमंडलीय आवश्यकताओं के साथ नियंत्रित शुष्क कमरों से होकर गुजरती हैं, "पाइपलाइन व्यवधान" कोई मामूली वाक्यांश नहीं है। हर बार जब कोई लाइन खोली जाती है, तो आपमें नमी आने का जोखिम रहता है। प्रत्येक नमी घटना एक संभावित बैच हानि है। इसलिए 3 पीसी बॉल वाल्व की इन-लाइन सेवाक्षमता केवल एक सुविधा नहीं है, बल्कि यह एक संदूषण नियंत्रण रणनीति है।

बड़े पैमाने पर संचालित होने वाली सुविधाओं के लिए, जहां बार-बार साइकिल चलाने के दौरान पीटीएफई सीट के घिसाव के कारण वाल्व रखरखाव की आवृत्ति साप्ताहिक हो सकती है, दो {{0} टुकड़े और तीन - टुकड़े डिजाइन यौगिकों के बीच श्रम और डाउनटाइम का अंतर जल्दी से होता है। प्रकाशित रखरखाव बेंचमार्क पर आधारित एक रूढ़िवादी अनुमान से पता चलता है कि 3 पीसी डिज़ाइन पर लाइन सीट प्रतिस्थापन में आंशिक लाइन हटाने की आवश्यकता वाले समकक्ष कार्य की तुलना में लगभग 40% कम समय लगता है। 20-वाल्व इलेक्ट्रोलाइट ट्रांसफर सिस्टम में प्रति शिफ्ट कई बार चक्रित होने पर, वह अंतर एक ही तिमाही के भीतर परिचालन रूप से सार्थक हो जाता है।

 

पूर्ण-पोर्ट आवश्यकता: प्रवाह भौतिकी बैटरी रसायन विज्ञान से मिलती है

"पूर्ण-पोर्ट" (जिसे पूर्ण-बोर भी कहा जाता है) का मतलब है कि वाल्व के बॉल ओपनिंग का आंतरिक व्यास कनेक्टेड पाइपलाइन के नाममात्र बोर से बिल्कुल मेल खाता है। एक 2{{4}इंच फुल{7}}पोर्ट वाल्व में गेंद के माध्यम से 2{8}}इंच का उद्घाटन होता है। समान नाममात्र आकार के कम किए गए -पोर्ट वाल्व में आम तौर पर एक पाइप का आकार छोटा होता है - आमतौर पर लगभग 1.5 इंच - जो प्रवाह पथ में अवरोध पैदा करता है।

उस संकुचन के दो परिणाम होते हैं जो विशेष रूप से इलेक्ट्रोलाइट स्थानांतरण में मायने रखते हैं।

सबसे पहले, दबाव ड्रॉप.कम किए गए {{0}पोर्ट वाल्व प्रवाह के लिए उच्च प्रतिरोध उत्पन्न करते हैं, जिसका अर्थ है कि आपके ट्रांसफर पंप को एक ही समय में इलेक्ट्रोलाइट की समान मात्रा को स्थानांतरित करने के लिए अधिक मेहनत करनी होगी। उच्च {{2}चिपचिपाहट वाले इलेक्ट्रोलाइट फॉर्मूलेशन - में विशेष रूप से कार्बोनेट विलायक मिश्रणों में केंद्रित LiPF₆ का उपयोग करने वाले - में यह नगण्य नहीं है। एक पूर्ण{{6}पोर्ट वाल्व का प्रवाह गुणांक (सीवी) आम तौर पर इसके कम किए गए {{9}पोर्ट समकक्ष से 20-30% अधिक होता है। पंप आकार देने वाले इंजीनियरों के लिए, यह अंतर अक्सर यह निर्धारित करता है कि एक छोटा, कम महंगा पंप व्यवहार्य है या नहीं, और एक औद्योगिक मामले के अध्ययन ने 18 महीनों के भीतर वाल्व लागत प्रीमियम को पुनर्प्राप्त करने के लिए पर्याप्त पंप ऊर्जा बचत का दस्तावेजीकरण किया।

दूसरा, मृत क्षेत्र और अवशिष्ट पूलिंग।कम किए गए {{0}बोर मार्ग द्वारा बनाया गया व्यास चरण केवल एक प्रवाह प्रतिबंध नहीं है - यह एक ज्यामिति है जहां धीमी गति से चलने वाला या स्थिर द्रव एकत्र होता है। इलेक्ट्रोलाइट सेवा में, वह स्थिर द्रव ख़राब हो जाता है। LiPF₆ तापीय दृष्टि से अस्थिर है; परिवेश के तापमान पर भी, अनुचित तरीके से शुद्ध की गई लाइन में थोड़ी सी नमी के साथ लंबे समय तक स्थैतिक संपर्क से विघटन शुरू हो जाएगा। एक पूर्ण -पोर्ट बॉल वाल्व इस व्यास संक्रमण को पूरी तरह से समाप्त कर देता है। जब वाल्व खुला होता है, तो प्रवाह पथ पाइप के साथ ज्यामितीय रूप से निरंतर होता है। जब इसे बंद किया जाता है, तो चिकनी गोलाकार गेंद की सतह कोई गड्ढा नहीं छोड़ती है जहां तरल जमा हो सके और पता न चले।

यही कारण है कि पाइपलाइन पिगिंग के लिए पूर्ण {{0}पोर्ट डिज़ाइन की आवश्यकता होती है - अवशिष्ट तरल पदार्थ को विस्थापित करने के लिए लाइन के माध्यम से एक सफाई प्लग को पारित करने का अभ्यास। पिगिंग को उच्च{{3}थ्रूपुट इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम में बीच-बीच में बैच पर्ज विधि के रूप में तेजी से अपनाया जा रहा है। कम पोर्ट वाल्व के साथ यह शारीरिक रूप से असंभव है, क्योंकि सुअर संकुचन से गुजर नहीं सकता है।

 

सामग्री चयन: जहां रसायन विज्ञान धातुकर्म से मिलता है

इलेक्ट्रोलाइट सेवा में संक्षारण प्रतिरोध एक चेकबॉक्स नहीं है - यह निर्णयों का एक पदानुक्रम है। LiPF₆ सेवा में किसी भी वाल्व की गीली सतहों को न्यूनतम 316L स्टेनलेस स्टील में निर्दिष्ट किया जाना चाहिए, निवेश कास्टिंग द्वारा उत्पादित वाल्व निकायों के लिए CF8M कास्ट बॉडी ग्रेड के साथ। 316L में "L" पदनाम कम कार्बन सामग्री को संदर्भित करता है, जो वेल्ड ज़ोन में संवेदीकरण जोखिम को कम करता है और एचएफ एक्सपोज़र से इंटरग्रेनुलर जंग के प्रतिरोध में सुधार करता है।

सीट और सील सामग्री वरीयता के स्पष्ट क्रम का पालन करती है: मानक कर्तव्य के लिए पीटीएफई (पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन), उच्चतर चक्र अनुप्रयोगों के लिए आरपीटीएफई (प्रबलित पीटीएफई), और ओ {{1} रिंग और स्टेम सील के लिए एफएफकेएम (पेरफ्लुओरोलेस्टोमेर) जहां अधिकतम रासायनिक प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। मानक नाइट्राइल (एनबीआर) या ईपीडीएम इलास्टोमर्स कार्बोनेट आधारित इलेक्ट्रोलाइट सॉल्वैंट्स के साथ असंगत हैं और एक्सपोज़र के कुछ हफ्तों के भीतर फूल जाएंगे या ख़राब हो जाएंगे, जिससे सील विफलता और रिसाव हो जाएगा।

एक डिज़ाइन विवरण जो स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट करने योग्य है: स्टेम एंटी{0}}इजेक्शन सुविधा। प्रेशर साइक्लिंग के तहत, एक अनुचित तरीके से डिजाइन किए गए स्टेम को वाल्व बॉडी - से बाहर निकाला जा सकता है, जो एक विफलता मोड है जो तत्काल रिसाव पथ बनाता है। यह उच्च चक्र वाल्व अनुप्रयोगों में एक ज्ञात जोखिम है और इसे इलेक्ट्रोलाइट सेवा में जाने वाले किसी भी वाल्व के लिए एक वैकल्पिक अपग्रेड के रूप में नहीं, बल्कि एक मानक डिजाइन सुविधा के रूप में पुष्टि की जानी चाहिए।

 

इसे एक साथ रखना: एक विशिष्ट उत्पाद उदाहरण

लीडटेक कास्टेनलेस स्टील सक्रिय बॉल वाल्व(माउंटिंग पैड के साथ 3पीसी थ्रेडेड बॉल वाल्व, कोड 30-0C200 श्रृंखला) दर्शाता है कि इस एप्लिकेशन के लिए उचित रूप से निर्दिष्ट वाल्व व्यवहार में कैसा दिखता है। वाल्व बॉडी और एंड कैप को CF8M में निवेशित किया गया है, सटीकता से मशीनीकृत 316 स्टेनलेस बॉल के साथ। सीट विकल्प आरपीटीएफई (160 डिग्री तक रेटेड) से लेकर टीएफएम4215 (240 डिग्री तक रेटेड) तक हैं। स्टेम में एंटी-इजेक्शन और एंटी{{16}स्क्रैच ज्योमेट्री दोनों शामिल हैं। श्रृंखला के सभी प्रकारों में पूर्ण -बोर मार्ग - की पुष्टि की गई है - बिना किसी प्रतिबंध के पाइप आईडी से मेल खाता है।

वाल्व बॉडी पर ISO5211 माउंटिंग पैड अक्सर अनदेखा किया जाने वाला विनिर्देश बिंदु है: यह वायवीय या इलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स के लिए एक मानकीकृत इंटरफ़ेस प्रदान करता है, जिसका अर्थ है कि उसी वाल्व बॉडी को पायलट स्केल में मैन्युअल वाल्व के रूप में चालू किया जा सकता है और पूर्ण उत्पादन के लिए लाइन स्केल के रूप में वाल्व या उसके कनेक्शन को बदले बिना स्वचालित एक्चुएशन में अपग्रेड किया जा सकता है। लिथियम बैटरी विनिर्माण सुविधाओं के लिए जो एक साथ क्षमता बढ़ा रही हैं और प्रक्रिया चरणों को स्वचालित कर रही हैं, उस लचीलेपन का वास्तविक पूंजी मूल्य है।

उपलब्ध दबाव रेटिंग PN25 (30{8}}0C200 / LTS प्रकार) से PN150 (30{9}}0C2A0 / 2000WOG प्रकार तक फैली हुई है), जो वायुमंडलीय-दबाव इलेक्ट्रोलाइट भंडारण हस्तांतरण से लेकर उच्च दबाव इंजेक्शन सिस्टम तक सब कुछ कवर करती है।

लीडटेक स्टेनलेस स्टील एक्चुएटेड बॉल वाल्व

 

सारांश: क्या निर्दिष्ट करें और क्यों

लिथियम बैटरी उत्पादन में इलेक्ट्रोलाइट ट्रांसफर लाइनों के लिए वाल्व का चयन करते समय, निर्णय तर्क एक छोटी चेकलिस्ट में कम हो जाता है:

शारीरिक निर्माण:लाइन सेवाक्षमता के लिए 3 पीसी। किसी भी लाइन के लिए दो पीस वाल्व स्वीकार न करें जहां सीट प्रतिस्थापन आवृत्ति प्रति छह महीने में एक बार से अधिक हो।

पोर्ट आकार:केवल पूर्ण -बोर। कम किए गए {{2}पोर्ट वाल्व प्रवाह प्रतिबंध, डेड{3}जोन पूलिंग, और पिगिंग असंगति का परिचय देते हैं जो संरचनात्मक रूप से इलेक्ट्रोलाइट शुद्धता आवश्यकताओं के साथ असंगत हैं।

बॉडी और बॉल सामग्री:316L / CF8M स्टेनलेस स्टील। सामग्री प्रमाणन से पुष्टि करें, न कि केवल विशिष्ट शीट दावों से।

सीट सामग्री:न्यूनतम के रूप में पीटीएफई; उच्च {{0}चक्र या उच्च तापमान वाली सेवा के लिए RPTFE या TFM ग्रेड। सभी इलास्टोमेरिक सील के लिए एफएफकेएम निर्दिष्ट करें।

स्टेम डिजाइन:एक अनिवार्य विनिर्देश के रूप में एंटी{0}}इजेक्शन सुविधा, वैकल्पिक नहीं।

एक्चुएशन इंटरफ़ेस:भविष्य में एक्चुएटर अनुकूलता के लिए ISO5211 माउंटिंग पैड, भले ही प्रारंभिक इंस्टॉलेशन मैन्युअल हो।

सही ढंग से निर्दिष्ट 3 पीसी बॉल वाल्व में निवेश वास्तविक है। तो क्या गलत निर्दिष्ट की गई लागत - है, यह बाद में आती है, और यह आपके चालान के बजाय आपके उपज डेटा में आती है।

 

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

प्रश्न: क्या मैं लागत बचाने के लिए इलेक्ट्रोलाइट ट्रांसफर में 2 पीसी बॉल वाल्व का उपयोग कर सकता हूं?
ए: आप कर सकते हैं, लेकिन स्वामित्व गणना की कुल लागत शायद ही कभी इसके पक्ष में होती है। दो {{1}पीस वाल्व को लाइन में सर्विस नहीं किया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि किसी भी सीट प्रतिस्थापन या आंतरिक सफाई के लिए आंशिक लाइन डिस्सेप्लर की आवश्यकता होती है। शुष्क कमरे के वातावरण में जहां वायुमंडलीय नियंत्रण महत्वपूर्ण है, प्रत्येक पंक्ति के खुलने की घटना में संदूषण का जोखिम होता है जिसे मापना मुश्किल है लेकिन समाप्त करना असंभव है। गैर-{6}}महत्वपूर्ण माध्यमिक लाइनों - शीतलक के लिए, उदाहरण के लिए - एक दो-{9}}टुकड़ा वाल्व उचित है। प्राथमिक इलेक्ट्रोलाइट स्थानांतरण के लिए, 3 पीसी डिज़ाइन की सेवाक्षमता मूल्य अंतर के लायक है।

प्रश्न: पीटीएफई और आरपीटीएफई बॉल वाल्व सीटों के बीच क्या अंतर है, और मुझे किसका उपयोग करना चाहिए?
उत्तर: PTFE (पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन) रासायनिक सेवा के लिए मानक सीट सामग्री है - रासायनिक रूप से निष्क्रिय, कम घर्षण, और LiPF₆- आधारित इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ संगत। आरपीटीएफई (प्रबलित पीटीएफई) बार-बार संपीड़न लोडिंग के तहत आयामी स्थिरता में सुधार करने के लिए ग्लास फाइबर या कार्बन फिलर जोड़ता है, जो उच्च चक्र अनुप्रयोगों में सीट जीवन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है। प्रति घंटे पांच बार से अधिक साइकिल चलाने वाली इलेक्ट्रोलाइट भरने वाली लाइनों के लिए, आरपीटीएफई या टीएफएम - ग्रेड सीटें बेहतर विकल्प हैं।

प्रश्न: क्या पूर्ण -पोर्ट डिज़ाइन वाल्व को संचालित करने के लिए आवश्यक टॉर्क को प्रभावित करता है?
उत्तर: हाँ, थोड़ा सा। एक पूर्ण -पोर्ट बॉल भौतिक रूप से समान नाममात्र आकार के कम किए गए -पोर्ट बॉल से बड़ी होती है, जो बैठने की सतह के क्षेत्र को बढ़ाती है और इसलिए लाइन दबाव के खिलाफ वाल्व को खोलने के लिए आवश्यक ब्रेकअवे टॉर्क - बल की आवश्यकता होती है। व्यवहार में, 2 इंच तक के वाल्वों के लिए, यह अंतर इतना छोटा होता है कि मैन्युअल ऑपरेशन व्यावहारिक बना रहता है। बड़े आकार या उच्च दबाव वाली लाइनों के लिए, टॉर्क में वृद्धि कई कारणों में से एक है जिसके लिए एक्चुएटेड (वायवीय या इलेक्ट्रिक) ऑपरेशन को प्राथमिकता दी जाती है, और ISO5211 माउंटिंग पैड संगतता एक्चुएटर चयन को सरल बनाती है।

प्रश्न: LiPF₆ इलेक्ट्रोलाइट सेवा में सीट सील को कितनी बार बदला जाना चाहिए?
ए: सेवा अंतराल चक्र आवृत्ति, तापमान और विशिष्ट इलेक्ट्रोलाइट फॉर्मूलेशन पर काफी हद तक निर्भर करता है। एक सामान्य बेंचमार्क के रूप में, मध्यम - चक्र सेवा (प्रति दिन 10-30 एक्चुएशन) में पीटीएफई सीटें आम तौर पर 6-12 महीनों में मापने योग्य टूट-फूट दिखाती हैं। आरपीटीएफई और टीएफएम ग्रेड समान परिस्थितियों में इसे 18-24 महीने तक बढ़ाते हैं। 3 पीसी बॉल वाल्व का व्यावहारिक लाभ यह है कि निरीक्षण और प्रतिस्थापन एक निर्धारित रखरखाव विंडो के दौरान लाइन शटडाउन के बिना हो सकता है - जिसका अर्थ है कि आप समस्या को मजबूर करने के लिए रिसाव घटना की प्रतीक्षा करने के बजाय कैलेंडर शेड्यूल पर बदल सकते हैं।

प्रश्न: क्या स्टेनलेस स्टील सभी गीले घटकों के लिए पर्याप्त है, या कोटिंग्स की आवश्यकता है?
ए: कार्बोनेट सॉल्वैंट्स में अधिकांश मानक LiPF₆ इलेक्ट्रोलाइट फॉर्मूलेशन के लिए, 316L स्टेनलेस स्टील वाल्व बॉडी और बॉल के लिए पर्याप्त संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है। जहां एचएफ अपघटन उत्पादों का विस्तारित एक्सपोजर अपेक्षित है - विशेष रूप से उन लाइनों में जिन्हें नियमित रूप से शुद्ध नहीं किया जाता है - आंतरिक बोर सतहों पर पीटीएफई अस्तर या कोटिंग सुरक्षा का एक सार्थक मार्जिन जोड़ती है। सील और सीटों के लिए, आधार बॉडी सामग्री की परवाह किए बिना, धातु संपर्क की तुलना में PTFE - पारिवारिक सामग्री को हमेशा प्राथमिकता दी जाती है।