Details

المقدمة
يُعترف بالهيدروجين في جميع أنحاء العالم كأحد الركائز الأساسية للتحول نحو الطاقة النظيفة، لما يتميز به من انبعاثات صفرية، وكثافة طاقة عالية، ومرونة كبيرة في تشغيل السيارات، والشاحنات، والقطارات، والطائرات، والسفن، وأنظمة الطاقة الثابتة. ومع ذلك، لضمان استخدام الهيدروجين بأمان في الحياة اليومية، يجب دائمًا الإجابة عن سؤال أساسي واحد:

ما مدى قوة الأسطوانات التي تخزنه؟
يُخزن الهيدروجين عادة تحت ضغوط عالية جدًا — تصل إلى 350 بار للنقل الثقيل و700 بار للمركبات الخفيفة. ولتحمل هذه الظروف، تُصنع الأسطوانات من مواد مركبة متقدمة مثل البوليمرات المقواة بألياف الكربون (CFRP)، وغالبًا ما تُلف حول بطانات من الألومنيوم أو البوليمر. تتميز هذه الأسطوانات بخفة وزنها، ولكن بنيتها الطبقية وطبيعتها المركبة تتطلب اختبارات مكثفة لإثبات قدرتها على العمل لسنوات طويلة دون فشل.

تم تطوير حجرة الانفجار لاختبار أسطوانات الهيدروجين لتوفير بيئة آمنة وموثوقة للإجابة عن هذا السؤال. فهي نظام اختبار تدميري مصمم لزيادة ضغط أسطوانات تخزين الهيدروجين إلى ما يتجاوز حدود تصميمها حتى تنفجر. يضمن ذلك فهمًا كاملاً لقوة الأسطوانة الفعلية وضغط الانفجار وخصائص الفشل.

تمامًا مثل اختبارات تصادم السيارات التي تُجرى عمداً لضمان حماية الركاب في الحوادث الحقيقية، تدفع هذه الحجرة أسطوانات الهيدروجين إلى نقطة الفشل الكارثي في ظروف آمنة ومضبوطة. إن النتائج التي يتم الحصول عليها من هذه الاختبارات لا تقدر بثمن بالنسبة للمصنعين وهيئات الاعتماد ومؤسسات البحث، مما يجعل هذه الحجرة أداة أساسية في نشر تكنولوجيا الهيدروجين على مستوى العالم.

وظيفة حجرة الانفجار
تم تصميم هذه الآلة لمحاكاة أقسى الظروف التي قد تتعرض لها أسطوانة الهيدروجين، بل وتجاوزها حتى حدوث الفشل. إليك كيفية عملها:
1. تثبيت الأسطوانة – يتم تثبيت أسطوانة الاختبار بإحكام داخل الحجرة الداخلية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.
2. وسط التعبئة – تُملأ الأسطوانة بالماء (بدلاً من الغاز) لأسباب تتعلق بالسلامة، لأن الماء غير قابل للانضغاط ويقلل من خطر الانفجار.
3. الضغط المتحكم فيه – يقوم مضخة هاسكل عالية الضغط بزيادة الضغط تدريجيًا داخل الأسطوانة، بينما تقيس المجسات المتقدمة الضغط والتمدد في الوقت الحقيقي.
4. نقطة الفشل – تنفجر الأسطوانة في النهاية تحت ضغط شديد، وتُمتص الطاقة الناتجة بأمان داخل الحجرة المزدوجة الجدار.
5. تسجيل البيانات – يتم تسجيل الحدث بالكامل: أقصى ضغط انفجار، نمط التشوه، معدل التمدد الحجمي، وطبيعة الفشل (تشقق، انقسام، أو تمزق).

تُوفر هذه العملية:
• دليلاً على أن الأسطوانة تفي بمعايير السلامة.
• رؤى لتحسين التصميم.
• بيانات اعتماد للأسواق الدولية.

البناء والتصميم
تم تصميم حجرة الانفجار لتكون قوية وطويلة الأمد وآمنة للمشغل.
• نظام احتواء مزدوج الجدار
  ▹ الحجرة الداخلية: مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة (SS) لضمان التوافق مع الهيدروجين ومقاومة التآكل الناتج عن الماء.
  ▹ الحجرة الخارجية: مصنوعة من الفولاذ الطري السميك (MS) لتوفير القوة الهيكلية واحتواء الطاقة الناتجة أثناء الانفجار.

• مجموعة الباب الثقيلة
  ▹ مزودة بنظام قفل متعدد النقاط.
  ▹ تحتوي على أقفال ميكانيكية وإلكترونية تمنع بدء الاختبار ما لم يتم إحكام إغلاق الباب بالكامل.
  ▹ نافذة رؤية كبيرة أو خيار تركيب كاميرا للمراقبة.

• التركيب داخل حاوية
  ▹ يتم بناء النظام بالكامل داخل حاوية شحن ISO بطول 20 قدمًا.
  ▹ تحتوي الحاوية على بنية تحتية كهربائية وهيدروليكية ونظام أمان متكامل يتيح التشغيل الفوري في موقع العميل.
  ▹ قابلة للنقل والوحدات — يمكن إعادة نقلها أو دمجها مع مرافق اختبار الهيدروجين الأخرى.

• جودة التصنيع
  ▹ جميع اللحامات تُختبر بالموجات فوق الصوتية لضمان المتانة.
  ▹ تُطلى الأسطح بطلاءات إيبوكسي صناعية مقاومة للتآكل.
  ▹ يتم اختبار الحجرة الداخلية للتسرب قبل الشحن.

القياس والتحكم
يُعد القياس الدقيق والتحكم الموثوق به أمرين أساسيين للسلامة والاختبارات المعتمدة.
• قياس الضغط
  ▹ مجسات ضغط عالية الدقة مصنفة حتى 5000 بار (±0.25% FS).
  ▹ مقاييس ضغط مملوءة بالجلسرين (0–5000 بار، الفئة 1.0).
  ▹ نظام ازدواجية لضمان موثوقية القراءات.

• نظام الضخ
  ▹ مضخة سائل تعمل بالهواء من نوع Haskel DSXHF-602.
  ▹ توفر ضغوطًا متقطعة تصل إلى 75,000 psi (≈5170 بار).
  ▹ معدلات ضغط قابلة للضبط لزيادة بطيئة (لكشف التسربات) أو سريعة (للاختبار الانفجاري).

• نظام التحكم
  ▹ أتمتة قائمة على PLC مع واجهة HMI تعمل باللمس.
  ▹ يمكن للمشغل ضبط معدل زيادة الضغط، ومدة الثبات، ونقطة الانفجار.
  ▹ نظام جمع بيانات آلي (DAQ) لتسجيل منحنى الانفجار، والتمدد الحجمي، ونقطة الفشل.
  ▹ تصدير البيانات عبر Ethernet/USB لتقارير الاعتماد.

• أنظمة المراقبة
  ▹ عرض منحنيات الضغط مقابل الزمن في الوقت الفعلي.
  ▹ تشغيل إيقافات الطوارئ تلقائيًا في حال اكتشاف ظروف غير طبيعية.

ميزات السلامة
يُعتبر اختبار أسطوانات الهيدروجين عالية الضغط أمرًا خطيرًا بطبيعته، لكن حجرة الانفجار مصممة لجعل العملية آمنة تمامًا:
• غرفة مقاومة للانفجار – تضمن البنية مزدوجة الجدار احتواء جميع الشظايا وموجات الصدمة.
• إيقاف طارئ – يتم خفض الضغط فورًا خلال ثانيتين عند إطلاق الإنذار.
• صمامات أمان – صمامات تحرير زائدة تطلق الضغط الزائد تلقائيًا لحماية الحجرة.
• نظام قفل الباب – لا يمكن تشغيل النظام ما لم يكن باب الحجرة مغلقًا بإحكام.
• أجهزة إنذار ومستشعرات – مراقبة مستمرة للتسربات ودرجات حرارة الزيت العالية وانخفاض مستوى السائل الهيدروليكي وانسداد المرشحات.
• كاميرا وإضاءة – نظام كاميرات داخلي اختياري لتصوير فشل الأسطوانة بصريًا لأغراض البحث والتحليل.

المواصفات الرئيسية – حجرة الانفجار لاختبار أسطوانات الهيدروجين

  

    
المواصفة
    
التفاصيل
  
  

    
الضغط الأقصى للاختبار
    
5000 بار (≈72,500 psi)
  
  

    
الطول الأقصى للأسطوانة
    
حتى 3000 مم (3.0 م)
  
  

    
القطر الأقصى للأسطوانة
    
حتى 900 مم
  
  

    
الأبعاد الداخلية للحجرة
    
حوالي 3000 × 900 × 800 مم (ط × ع × ا)
  
  

    
بنية الحجرة
    
الفولاذ المقاوم للصدأ داخليًا + الفولاذ الطري خارجيًا لاحتواء الطاقة
  
  

    
نظام الضخ
    
مضخة سائل تعمل بالهواء من نوع Haskel (حتى 75,000 psi بشكل متقطع)
  
  

    
نظام التحكم
    
نظام PLC + واجهة HMI مع تسلسل انفجار آلي ونظام جمع بيانات في الوقت الحقيقي
  
  

    
أنظمة الأمان
    
تصميم مقاوم للانفجار، صمامات تخفيف مزدوجة، إيقاف طارئ، باب مزود بنظام قفل متداخل
  


التطبيقات
تُعد حجرة الانفجار متعددة الاستخدامات وقابلة للتطبيق في مختلف الصناعات:

• التنقل بالهيدروجين
  ▹ اختبار أسطوانات التخزين المستخدمة في السيارات والحافلات والشاحنات والقطارات.
  ▹ اعتماد الأسطوانات المركبة من النوعين الثالث والرابع المستخدمة في مركبات خلايا الوقود.

• الفضاء والطيران
  ▹ الاختبارات التدميرية للخزانات المركبة خفيفة الوزن المستخدمة في الطائرات والمركبات الفضائية والطائرات بدون طيار.

• الدفاع والأمن
  ▹ ضمان موثوقية أسطوانات الهيدروجين المستخدمة في التطبيقات العسكرية والأمن الداخلي.

• البحث والتطوير
  ▹ الجامعات ومؤسسات البحث للتحقق من التصاميم الجديدة.
  ▹ جمع البيانات لأبحاث علم المواد ونمذجة المواد المركبة.

• البنية التحتية للطاقة
  ▹ اعتماد الأسطوانات المستخدمة في محطات تعبئة الهيدروجين والنقل والتخزين الثابت.

أهميتها
الهيدروجين على وشك أن يصبح مصدر الطاقة للجيل القادم من أنظمة النقل والطاقة، ولكن ثقة الجمهور تعتمد على السلامة — والسلامة تعتمد على الاختبار الصارم. توفر حجرة الانفجار لاختبار أسطوانات الهيدروجين بيئة دقيقة وآمنة وموثوقة للمصنعين والباحثين والهيئات التنظيمية لاختبار الأسطوانات تحت أقسى الظروف.

ومن خلال محاكاة أسوأ حالات الفشل، تضمن هذه الحجرة أن كل منتج معتمد قد أثبت قدرته على تحمل ضغوط تفوق حدوده التشغيلية بكثير. هذه الآلة لا تختبر حدود القوة فقط — بل تبني الثقة في تكنولوجيا الهيدروجين.