액체 질소 이송용 진공 단열 배관 시스템의 제조 및 설계는 공급업체의 책임입니다. 본 프로젝트에서 공급업체가 현장 측정 조건을 충족하지 못하는 경우, 발주처는 배관 방향 도면을 제공해야 합니다. 그러면 공급업체는 액체 질소 이송 시나리오에 맞는 진공 단열 배관 시스템을 설계하게 됩니다.

공급업체는 수요자가 제공한 도면, 장비 매개변수, 현장 조건, 액체 질소 특성 및 기타 요소를 고려하여 숙련된 설계자를 통해 파이프라인 시스템의 전체 설계를 완료해야 합니다.

설계 내용에는 시스템 부속품의 종류, 내외부 배관의 재질 및 규격 결정, 단열 설계, 조립식 섹션 구성도, 배관 섹션 간 연결 형태, 내부 배관 브래킷, 진공 밸브의 개수 및 위치, 가스 밀봉 제거, 최종 장비의 극저온 액체 요구 사항 등이 포함됩니다. 이 설계는 제작 전에 발주처의 전문가가 검토해야 합니다.

진공 단열 배관 시스템 설계의 내용은 광범위하지만, 여기서는 HASS 적용 분야와 MBE 장비에서 흔히 발생하는 몇 가지 문제에 대해 간단히 이야기해 보겠습니다.

VI 파이핑

액체 질소 저장 탱크는 일반적으로 HASS 응용 분야 또는 MBE 장비에서 매우 긴 배관으로 설치됩니다. 진공 단열 파이프가 건물 내부로 들어올 때, 건물의 실내 배치와 현장 배관 및 공기 덕트의 위치를 ​​고려하여 적절한 경로를 선택해야 합니다. 따라서 액체 질소를 장비까지 이송하려면 최소 수백 미터의 배관이 필요합니다.

압축 액체 질소 자체에 다량의 가스가 포함되어 있고, 운송 거리까지 고려하면 진공 단열 파이프를 사용하더라도 운송 과정에서 많은 양의 질소가 발생합니다. 질소 배출이 이루어지지 않거나 배출량이 요구량을 충족하지 못할 정도로 적으면 가스 저항이 발생하여 액체 질소의 유동성이 저하되고, 결과적으로 유량이 크게 감소합니다.

유량이 부족하면 장비의 액체 질소 챔버 내부 온도를 제어할 수 없어 결국 장비 손상이나 제품 품질 저하로 이어질 수 있습니다.

따라서 터미널 장비(HASS 애플리케이션 또는 MBE 장비)에서 사용되는 액체 질소의 양을 계산해야 합니다. 동시에 배관의 길이와 방향에 따라 배관 사양도 결정됩니다.

액체 질소 저장 탱크에서 시작하여 진공 절연 파이프/호스의 주 배관이 DN50(내경 φ50mm)인 경우, 분기 VI 파이프/호스는 DN25(내경 φ25mm)이고, 분기 배관과 최종 장비 사이의 호스는 DN15(내경 φ15mm)입니다. VI 배관 시스템에는 상 분리기, 탈기 장치, 자동 가스 배출 장치, VI/극저온(공압) 차단 밸브, VI 공압 유량 조절 밸브, VI/극저온 체크 밸브, VI 필터, 안전 릴리프 밸브, 퍼지 시스템 및 진공 펌프 등의 기타 부속품이 포함됩니다.

MBE 특수상 분리기

MBE 특수 상압 분리기는 각각 다음과 같은 기능을 갖추고 있습니다.

1. 액체 레벨 센서 및 자동 액체 레벨 제어 시스템을 갖추고 있으며, 전기 제어 박스를 통해 즉시 표시됩니다.

2. 압력 감소 기능: 분리기의 액체 유입구에는 분리기 보조 시스템이 장착되어 있어 주 배관 내 액체 질소 압력을 3~4bar로 유지합니다. 상 분리기로 유입될 때 압력을 1bar 이하로 서서히 낮춥니다.

3. 액체 유입 유량 조절: 상 분리기 내부에는 부력 제어 시스템이 설치되어 있습니다. 이 시스템은 액체 질소 소모량이 증가하거나 감소할 때 액체 유입량을 자동으로 조절하는 기능을 합니다. 이는 유입 공압 밸브 개방 시 대량의 액체 질소 유입으로 발생하는 급격한 압력 변동을 줄이고 과압을 방지하는 장점이 있습니다.

4. 완충 기능: 분리기의 내부 유효 용량은 장치의 최대 순간 유량을 보장합니다.

5. 퍼지 시스템: 액체 질소 통과 전 분리기의 공기 흐름 및 수증기 제거, 액체 질소 통과 후 분리기의 액체 질소 배출.

6. 과압 자동 배출 기능: 장비가 액체 질소를 처음 통과할 때 또는 특수한 상황에서 액체 질소 기화가 증가하여 시스템 전체에 순간적인 과압이 발생할 수 있습니다. 당사의 상 분리기는 안전 배출 밸브 및 안전 배출 밸브 세트를 장착하여 분리기의 압력 안정성을 더욱 효과적으로 확보하고 과압으로 인한 MBE 장비의 손상을 방지합니다.

7. 전기 제어 박스는 액체 레벨과 압력 값을 실시간으로 표시하며, 분리기의 액체 레벨과 액체 질소 주입량 간의 제어 관계를 설정할 수 있습니다. 또한, 비상시 가스-액체 분리기의 액체 제어 밸브를 수동으로 제동하여 현장 인력과 장비의 안전을 보장합니다.

HASS 응용 분야용 멀티코어 탈기 장치

실외 액체 질소 저장 탱크는 압력 하에서 저장 및 운송되기 때문에 다량의 질소를 함유하고 있습니다. 이러한 시스템에서 파이프라인 운송 거리는 길고, 굴곡이 많으며, 저항이 크기 때문에 액체 질소의 부분적인 기화가 발생할 수 있습니다. 현재 진공 단열 튜브가 액체 질소 운송에 가장 적합한 방법이지만, 열 손실은 불가피하며 이 또한 액체 질소의 부분적인 기화를 초래할 수 있습니다. 요컨대, 액체 질소는 다량의 질소를 함유하고 있어 기화 저항이 발생하고, 결과적으로 액체 질소의 흐름이 원활하지 못하게 됩니다.

진공 단열 파이프에 배기 장치가 없거나 배기량이 부족하면 가스 저항이 발생합니다. 가스 저항이 발생하면 액체 질소 이송 용량이 크게 감소합니다.

당사에서 독점 설계한 멀티코어 탈기 장치는 주 액체 질소 배관에서 질소를 최대한 배출하고 가스 저항 발생을 방지합니다. 또한 충분한 내부 용량을 갖추고 있어 완충 저장 탱크 역할을 하며, 용액 배관의 최대 순간 유량 요구 사항을 효과적으로 충족할 수 있습니다.

독자적인 특허받은 다중 코어 구조로, 당사의 다른 유형의 분리기보다 배기 효율이 뛰어납니다.

이전 기사에 이어, 반도체 산업의 극저온 응용 분야를 위한 진공 절연 배관 시스템 솔루션을 설계할 때 고려해야 할 몇 가지 문제가 있습니다.

진공 단열 배관 시스템의 두 가지 유형

진공 단열 배관 시스템에는 정적 진공 단열 시스템과 동적 진공 펌핑 시스템의 두 가지 유형이 있습니다.

정적 VI 시스템이란 공장에서 각 파이프를 제작한 후 펌핑 장치를 사용하여 지정된 진공도까지 진공을 형성하고 밀봉하는 것을 의미합니다. 현장에 설치하고 사용한 후에는 일정 기간 동안 다시 진공을 형성할 필요가 없습니다.

정적 진공 시스템의 장점은 유지보수 비용이 저렴하다는 것입니다. 배관 시스템이 가동되면 몇 년 후에야 유지보수가 필요합니다. 이 진공 시스템은 높은 냉각 요구 사항이 필요하지 않고 현장 유지보수를 위한 충분한 공간이 확보된 시스템에 적합합니다.

정적 진공 단열 시스템의 단점은 시간이 지남에 따라 진공도가 감소한다는 것입니다. 모든 재료는 물리적 특성에 따라 지속적으로 미량의 가스를 방출하기 때문입니다. 진공 단열관의 재킷 재질은 공정 중 방출되는 가스의 양을 줄일 수는 있지만 완전히 차단할 수는 없습니다. 이로 인해 밀폐된 진공 환경의 진공도가 점차 낮아지고, 진공 단열관의 냉각 능력이 점차 저하됩니다.

동적 진공 펌핑 시스템이란 파이프 제작 및 성형 후 누출 감지 공정에 따라 공장에서 파이프를 진공 상태로 만들지만, 출하 전에 진공 밀봉을 완료하지 않는 것을 의미합니다. 현장 설치가 완료되면 모든 파이프의 진공층을 스테인리스 스틸 호스로 하나 이상의 유닛으로 연결하고, 소형 전용 진공 펌프를 사용하여 현장에서 파이프를 진공 상태로 만듭니다. 이 특수 진공 펌프는 진공도를 실시간으로 모니터링하고 필요에 따라 진공을 생성하는 자동 시스템을 갖추고 있으며, 24시간 내내 가동됩니다.

동적 진공 펌핑 시스템의 단점은 진공 상태를 전기로 유지해야 한다는 점입니다.

동적 진공 펌핑 시스템의 장점은 진공도가 매우 안정적이라는 점입니다. 따라서 실내 환경 및 매우 높은 진공 성능이 요구되는 프로젝트에 특히 적합합니다.

당사의 다이내믹 진공 펌핑 시스템은 장비의 진공 작업을 보장하는 완전 이동형 통합 특수 진공 펌프이며, 편리하고 합리적인 배치로 진공 효과를 극대화하고, 고품질 진공 액세서리를 사용하여 진공 품질을 보장합니다.

MBE 프로젝트의 경우, 장비가 클린룸 내에 설치되어 장시간 가동되기 때문에 대부분의 진공 단열 배관 시스템이 클린룸의 층간 밀폐 공간에 위치합니다. 따라서 향후 배관 시스템의 진공 유지 관리가 불가능하며, 이는 시스템의 장기적인 운영에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 결과적으로 MBE 프로젝트에서는 거의 모든 장비에 동적 진공 펌핑 시스템을 적용했습니다.

압력 완화 시스템

주 배관의 압력 방출 시스템은 안전 릴리프 밸브 그룹을 채택하고 있습니다. 안전 릴리프 밸브 그룹은 과압 발생 시 안전 보호 시스템으로 사용되며, VI 배관은 정상 작동 시 조정할 수 없습니다.

안전 릴리프 밸브는 파이프라인 시스템의 과압을 방지하고 안전한 작동을 보장하는 핵심 부품이므로 파이프라인 운영에 필수적입니다. 규정에 따라 안전 밸브는 매년 점검을 받아야 합니다. 안전 밸브 하나를 사용하고 다른 하나를 예비로 준비해 두면, 하나의 안전 밸브를 제거하더라도 다른 안전 밸브가 파이프라인 시스템에 남아 정상적인 작동을 보장할 수 있습니다.

안전 릴리프 밸브 그룹은 DN15 안전 릴리프 밸브 두 개로 구성되어 있으며, 하나는 사용용이고 다른 하나는 예비용입니다. 정상 작동 시에는 안전 릴리프 밸브 하나만 VI 배관 시스템에 연결되어 정상적으로 작동합니다. 나머지 하나는 내부 배관에서 분리되어 있으며 언제든지 교체할 수 있습니다. 두 안전 밸브는 측면 밸브 스위칭 상태를 통해 연결 및 차단됩니다.

안전 릴리프 밸브 그룹에는 배관 시스템의 압력을 언제든지 확인할 수 있도록 압력계가 장착되어 있습니다.

안전 릴리프 밸브 그룹에는 배출 밸브가 제공됩니다. 이 밸브는 퍼징 시 배관 내 공기를 배출하는 데 사용할 수 있으며, 액체 질소 시스템 작동 시에는 질소를 배출하는 데 사용할 수 있습니다.

HL 극저온 장비

1992년에 설립된 HL 극저온 장비는 중국 청두 홀리 극저온 장비 회사(Chengdu Holy Cryogenic Equipment Company)의 계열 브랜드입니다. HL 극저온 장비는 고진공 단열 극저온 배관 시스템 및 관련 지원 장비의 설계 및 제조에 전념하고 있습니다.

급변하는 현대 사회에서 고객에게 첨단 기술을 제공하면서 비용 절감을 극대화하는 것은 어려운 과제입니다. HL 극저온 장비 회사는 30년 이상 극저온 장비 및 산업 전반에 걸쳐 깊이 있는 응용 경험을 축적해 왔으며, 풍부한 경험과 신뢰성을 바탕으로 끊임없이 최신 기술 동향을 탐구하고 발맞춰 고객에게 새롭고 실용적이며 효율적인 솔루션을 제공함으로써 고객의 시장 경쟁력 강화를 위해 노력하고 있습니다.

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