Közép-magyarországi hélium cseppfolyósító és visszagyűjtő rendszer

Azonosító	VEKOP-2.3.3-15-2017-00015
Kedvezményezett	Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Támogatás összege	489 705 381 Ft
Összköltség	489 705 381 Ft
Támogatás mértéke	100%
Projekt megvalósításának kezdete	2017.10.09.
Projekt fizikai befejezésének határideje	2021.06.30.

Projekt bemutatása:

A cseppfolyós hélium használata megkerülhetetlen az alacsony hőmérsékletek és nagy mágneses terek előállításában. A hélium cseppfolyósítása, a folyadék felhasználása és az elpárolgott gáz visszagyűjtése zárt rendszerben történik. A BME TTK Fizika Tanszékén 1994 óta működik egy hélium-cseppfolyósító üzem, amely mára elöregedett és cseréje szükségessé vált. Az elmúlt bő húsz évben ez a berendezés biztosította a BME Fizikai Intézet, a BME VBK és az ELTE TTK zavartalan ellátását. Csak a Fizika Intézetben több világszínvonalú kísérleti laboratórium működéséhez nélkülözhetetlen a folyamatos cseppfolyóshélium-ellátás. Ezek közé tartozik a kvantumelektronikai, molekuláris elektronikai, mágneses optikai és elektronspin-rezonancia laboratórium is, melyek az elmúlt években két ERC Starting Grant-et, két MTA Lendület pályázatot, és több EU-s network- és nagy összegű OTKA-pályázatot nyertek el, és a legrangosabb folyóiratokban közölt cikkekkel növelték a BME tudományos súlyát. A cseppfolyósító az MSc és PhD képzést is erősen támogatja nem csak a BME-n (Fizikai Intézet, VBK), hanem az ELTE TTK-n is.

A pályázat célja

Célunk a következő 25 évre a cseppfolyóshélium-ellátás biztosítása a közép-magyarországi régió valamennyi kutatóhelye részére. A pályázat keretében a BME kiöregedett hélium-cseppfolyósítóját kiváltó új cseppfolyósító üzem kerülne kiépítésre, valamint korszerűsítenénk és kibővítenénk a héliumgáz-visszagyűjtő rendszert. Az új rendszer a BME-n kívül a lágymányosi kampuszon illetve az MTA Csillebérci Telephelyén („KFKI”) működő összes felhasználó (ELTE TTK, MTA TTK, Wigner FK, MTA EK, MTA EK MFA) igényeit is ellátná. Ezen külső felhasználók valamennyien támogatásukról biztosították a pályázati tervet. A beruházás részeként bekötésre kerülne a BME VBK CH épülete a gázvisszagyűjtő rendszerbe, valamint az ELTE tárolókapacitásának bővítésével az MTA TTK Q2 épülete is. A KFKI telephelyén az MTA EK MFA-ban visszagyűjtő rendszer épülne ki és a KFKI tárolókapacitását felkészítenénk a BME-ről érkező folyadék fogadására és az elpárolgott gáz tárolására. Az elpárolgott héliumgáz a KFKI-ból és az ELTE-ről a BME cseppfolyósítójába szállítva kerül ismét újrahasznosításra. Az érintett felhasználók évente kb. 15.000 liter cseppfolyós héliumot használnak. Ha az újrahasznosítás lehetősége a cseppfolyósító leállásával megszűnne, évente kb. 100 millió Ft értékű hélium gázt kellene a levegőbe elengedni. Ez olyan terhet róna a felhasználókra, hogy több laboratórium kutatási tevékenységét teljesen le kellene állítani.

A projekt pillérei

L épületi hélium cseppfolyósító üzem kialakítása

A BME Fizika Tanszék által jelenleg üzemeltetett kiöregedett hélium cseppfolyósító a BME északi kampusz F épület I. lépcsőház alagsorában található. A meglévő helyiség kis mérete miatt egy új, nagyobb kapacitású berendezés telepítése nem megoldható, ezért egy új korszerű üzemi helyiség kialakítása szükséges. A projekt előkészítésekor több lehetséges helyszín került megvizsgálásra, végül a BME északi kampusz L épület pincéje lett kijelölve az új üzem helyeként. Mivel a pince eredeti adottságai nem feleltek meg az új üzem követelményeinek, a projekt részeként a helyiség felújítása és alkalmassá tétele is szükséges. Az új üzem nem használja ki a pince teljes területét, így leválasztásra került egy összesen 106 m² alapterületű rész, mely két egyenként 73 m² és 33 m² technológiai helyiségre oszlik. Új elektromos hálózat és padlózat kerül kialakításra és a kompresszorok hűtését biztosító vízkörök és klímák is elhelyezésre kerülnek, valamint a héliumos kannák mozgatásának biztosítása érdekében megtörténik egy felvonó beépítése. A földszinten a lift előtereként egy 10 m²-es helyiség kerül leválasztásra a csarnoktérből, melynek a tetején helyezkedik majd el a héliumgyűjtő ballon.

Új hélium cseppfolyósító beszerzése

A jelenlegi PSI L1410 típusú hélium cseppfolyósító 1995-ben került beüzemelésre, kezdetben csak a BME TTK Fizika Tanszék Szilárdtestfizika laboratóriumot látta el cseppfolyós héliummal, de később a BME VBK és az ELTE TTK NMR készülékeibe is a BME-n cseppfolyósított hélium került töltésre. A 25 éves működés alatt a berendezés kiöregedett és az utóbbi időben a meghibásodások száma is jelentősen megnőtt, így a laboratóriumok stabil héliumellátása egyre nehézkesebb. A projekt fő célja egy új hélium cseppfolyósító beszerzése, mely újabb 20-25 évig biztosítja majd költséghatékonyan a héliumot. Az új berendezés kapacitása a tervek szerint a korábbi rendszer kapacitásának duplája lesz, mely biztosítja újabb felhasználók csatlakozásának lehetőségét. A termelési intenzitás növekedése pedig a még költséghatékonyabb működtetést eredményezi.

Alacsony hőmérsékletű mérőrendszer beszerzése

A projekt fő célja, az új hélium cseppfolyósító beszerzése és egy közép-magyarországi üzem kialakítása, egy alap infrastruktúra kiépítését jelenti, mely több különböző szakterülethez tartozó laboratóriumban végzett kutatáshoz biztosítja a héliumot. Emellett a projekt részeként egy olyan új alacsony hőmérsékletű mérőberendezés (kriosztát) is beszerzésre kerül, melyben egy változtatható hőmérsékletű mérőfej és egy szupravezető mágnes is található. Az új kriosztát alacsony héliumfogyasztása lehetővé teszi alanyocs hőmérsékletű mérések költséghatékony kivitelezését a BME Fizika Tanszék Szilárdtestfizika laboratóriumában akár külső felhasználók részére is.

Hélium visszanyerő vezetékek kialakítása

A különböző berendezésekben a hélium cseppfolyós formában kerül felhasználásra, eközben pedig folyamatosan párolog. Ahhoz, hogy újra cseppfolyósítható legyen, az elpárolgó gázt össze kell gyűjteni, ami tipikusan egy puffer tárolóhoz (például egy hatalmas gumiballon) kapcsolódó csőrendszereken keresztül történik meg. Ezeket a csőrendszereket hívjuk "hélium visszanyerő vezetékeknek". A projekt keretében bővítésre kerül a BME már meglévő csőrendszere, valamint új helyszíneken (TTK Q2 épület) is kialakításra kerül egy csővezeték. Ezzel olyan eszközökből is visszanyerhető a hélium, melyekből eddig a levegőbe párolgott és így végleg elveszett az emberiség számára.

Idővonal

2017.10.09.	- Hivatalosan is megkezdődött a projekt előkészítése, elhelyezésre került a tájékoztató tábla

2018.01.31.	- Indul az új hélium cseppfolyósító üzem tervezése
	A terveket a Norman Mérnöki Iroda Kft. készíti
2018.06.22.	- Elkészültek a hélium vezeték tervei

2018.12.21.	- Kialakult az új hélium cseppfolyósító minimális elvért specifikációja, elindul a közbeszerzési eljárás előkészítése
	Az előzetes indikatív árajánlatkérésre a Linde Cryogenics amerikai és a Vorbuchner német cégek adtak be a specifikációnak megfelelő berendezésről árajánlatot
2019.01.21.	- Sikertelenül zárult a "Szabályozható hőmérsékletű hűtőrendszer beszerzése" c. közbeszerzési eljárás
	A 2018.11.30. ajánlattételi határidőig nem érkezett ajánlat. Megkezdődik az új eljárás előkészítése módosított feltételekkel
2019.02.01.	- Elkészültek az üzemi helyiség kiviteli tervei
	Elindul a közbeszerzsi eljárás előkészítése
2019.05.13.	- Újra kiírásra került a "Szabályozható hőmérsékletű hűtőrendszer beszerzése" c. közbeszerzési eljárás
	Az ajánlattételi határidő 2019.06.13.
2019.07.02.	- Kiírásra került az L épületi üzemi helyiség kivitelezésének közbeszerzése
	Az ajánlattételi határidő 2019.08.05.
2019.07.17.	- Kiírásra került a "Hélium cseppfolyósító- és nagynyomású gázrendszer" c. közbeszerzési eljárás
	A projekt legfontosabb beszerzési eljárásának kiírását hosszas előkészítő munka előzte meg. Az eljárás keretében beszerzésre kerül egy hélium cseppfolyósító a hozzá kapcsolódó eszközökkel, valamint a cseppfolyósítót kiszolgáló nagynyomású gázszállító és gyűjtő berendezés. Az ajánlattételi határidő 2019.08.21.
2019.08.22.	- A "Hélium cseppfolyósító- és nagynyomású gázrendszer" c. közbeszerzési eljárás mindkét részében érkezett ajánlat
	Az I. részre ("Hélium cseppfolyósító beszerzése") a Vorbuchner GmbH, míg a II. részre ("Nagynyomású gázrendszer beszerzése") a Magnificat Vacuum Kft. nyújtottak be ajánlatot. A benyújtott ajánlatok nem haladják mega rendelkezésre álló fedezetet, így elindul a bírálati folyamat.
2019.09.20.	- Eredményesen zárult a "Szabályozható hőmérsékletű hűtőrendszer beszerzése" c. közbeszerzési eljárás
	A nyertes ajánlatot a Cryomagnetic Inc. tette, elindul a szerződéskötés
2019.11.04.	- Sikeres szerzodéskötés a "Szabályozható hőmérsékletű hűtőrendszer beszerzése" c. közbeszerzési eljárásban
	A BME szerződést kötött a nyertes ajánlatot tevő Cryomagnetic Inc-el, megkezdődik az alacsony hőmérsékletű kriosztát gyártása
2019.11.11	- Sikeres szerződéskötés az L épületi üzemi helyiséég kivitelezése tárgyú közbeszerzésben
	A BME szerződést kötött a nyertes ajánlatot tevő Weiser Károly e.v-vel, napokon belül megkezdődnek a kivitelezési munkálatok
2019.11.29.	- Sikeres szerződéskötés a "Hélium cseppfolyósító- és nagynyomású gázrendszer" c. közbeszerzési eljárás "Hélium cseppfolyósító beszerzése" tárgyú részére
	A BME szerződést kötött a nyertes ajánlatot tevő Vorbuchner GmbH-val, a berendezés gyártása elindul, a cég megkezdte a végleges telepítési tervek elkészítését. A komplex gyártási folyamat végén a berendezés várható szállítási ideje 2020 decembere.
2019.12.12.	- Sikeres szerződéskötés a "Hélium cseppfolyósító- és nagynyomású gázrendszer" c. közbeszerzési eljárás "Nagynyomású gázrendszer beszerzése" tárgyú részére
	A BME szerződést kötött a nyertes ajánlatot tevő Magnificat Vacuum Kft-vel, a berendezés elemeinek beszerzése elindul, a leszállítás az üzemi helyiség elkészülte után történik meg
2019.12.18.	- Első on-line meeting a Vorbuchner GmbH vezetőjével és mérnökeivel
	Egyeztetésre került a végleges specifikáció, valamint a BME bemutatta a készülő üzemi helyiség terveit, ami alapján a szálíltó elkészíti a telepítési tervet.
2020.03.20.	- A koronavírus miatt a Vorbuchner GmbH képviselői által tervezett helyszíni látogatás és felmérés elmarad
	A telepítési terv elfogadása előtti látogatás határozatlan időre elhalasztásra kerül. A szükséges egyeztetések on-line formában valósulnak meg.
2020.04.23.	- Átadásra került az új L épületi hélium cseppfolyósító üzemi helyiség
	A frissen felújított üzem várja az új berendezések telepítését
2020.06.16.	- A Vorbuchner GmbH képviselőinek helyszíni látogatása
	A koronavírus első hullámának lecsengése után az utazási korlátozások feloldásra kerültek, így a gyártó vezetője egy mérnök társaságában Budapestre látogatott. Megtörtént a bejárás és az egyeztetés a telepítési folyamatról, melyen a Magnificat Vacuum Kft. kollégái is részt vettek.
2020.07.13.	- Megkezdődik a Nagynyomású gázrendszer berendezés részeinek telepítése

2020.08.01.	- Lezajlott a Nagynyomású gázrendszer főbb elemeinek telepítése
	Már csak a cseppfolyósítóra való rákötés maradt hátra
2020.10.13.	- Újra kiírásra került a hélium visszanyerő vezetékek kiépítésére irányuló eljárás
	A megnövekvő költségek miatt a korábbi eljárás tartalmát és a műszaki megoldásokat át kellett alakítani, jelen eljárás keretéven az TTK Q2 épületén belüli, valamint az ELTE TTK északi épületével való összekötés került kiírásra. Az ajánlattételi határidó 2020.11.06.
2020.11.06.	- A "Hélium vezeték kiépítése a BME részére" c közbeszerzési eljárásban 1db árajánlat érkezett az I. részre
	Az eljárás I. részére (TTK Q2 épületen belüli rézcsövek kialakítása) 1db ajánlatot nyújtottak be. A beérkezett árajánlat összege jelentősen meghaladja a tervezett költséget, azonban a fedezet biztosítható és megkezdődhet a bírálat. A II. részre nem érkezett ajánlat.
2021.01.27.	- Megérkezett az új hélium cseppfolyósító

2021.02.25.	- Elkészült a hélium cseppfolyósító részegységeinek összekötése
	A Magnificat Vacuum Kft. és alvállalkozója az SMB Pure Systems Kft. befejezte a Nagynyomású gázrendszer telepítését és ezen belül a hélium cseppfolyósító részegységeinek összekötését. Hamarosan indulhat a beüzemelés.
2021.03.08.	- Megérkeztek a Vorbuchner GmbH kollégái, ezzel megkezdődik az új hélium cseppfolyósító beüzemelése

2021.03.12.	- A beüzemelés első hete sikeresen zárult

2021.03.19.	- Az új hélium cseppfolyósító sikeres beüzemelése megtörtént
	A teljesítménytesztek alapján a berendezés akár 20L/órás termelésre is képes. Megtörtént az első 200L hélium cseppfolyósítása.
2021.03.24.	- Elkészült a hélium igénylésére használható űrlap
	Az új üzem elindulása új szabályokat is hoz, ennek egyik része, hogy a rendszeres felhasználók ezentúl egy űrlap segítségével tudják leadni hélium igényeiket. Ezzel a hélium igénylésének módja, illetve az igények kezelése is könnyebbé válik.
2021.03.31.	- Első önálló indítási kísérlet
	A berendezés teljesen automatizált, így az elindítása nem igényel különösebb beavatkozást, de ettől függetlenül egy izgalmas történelmi pillanat. Sajnos a pozitív élmény elmaradt egy kisebb meghibásodás miatt. Egy nyomásszenzor vezetéke kontakthibás volt és ezért a vezérlőrendszer leállította a készüléket. A hiba javítása a gyártó azonnali reakciójának köszönhetően gyorsan megtörtént, expressz postával másnap megérkezett a cseredarab, amit saját magunk ki is cseréltünk.
2021.04.12.	- Első adag hélium beérkezése az ELTE-ről
	Először érkezett az ELTE-ről az ottani visszgyűjtő rendszerrel gyűjtött hélium gáz az új hélium cseppfolyósító üzembe. Apró öröm, hogy a könnyű megközelíthetőségnek köszönhetően a palackok cseréje lényegesen könnyebbnek és gyorsabbnak mutatkozik. Egyúttal az ELTE-ről érkezett gáz tisztaságának tesztelése is megtörtént, ennek alapján a gáz megfelelően tisztának bizonyult.
2021.04.14.	- Megérkezett a kézi gázérzékelő
	Fő a biztonság!
2021.05.04.	- Az üzemeltetés első statisztikája
	Kicsit több, mint 1 hónapja üzemel az új berendezés, a beüzemeléssel együtt 5 indítási cikluson vagyunk túl és több, mint 2500L hélium került cseppfolyósításra. Elkészítettük az első hélium-mérleget, ami nagyon bíztató: 10% körüli veszteséget mértünk. Ez lényegesen jobb, mint a régi készülék esetén, azonban a gyártó szerint akár 5%-os teljes veszteség is elérhető lenne. Célunk a jövőben ennek a szintnek a megközelítése.
2021.05.13.	- Elkészült az új cseppfolyósító telepítését képekkel bemutató aloldal, amely itt elérhető
	Köszönet az oldal szerkesztéséért Dr. Makk Péternek.
2021.05.26.	- 1200L hélium a fedélzeten!
	Megérkezett a Messer Hungarogáz Kft-től a következő köteg hélium, ami rögtön befejtésre került a rendszerbe. Ezzel a cseppfolyós és gáz halmazállapotú hélium együttes mennyisége elérte az 1200L-es célértéket. Ez a mennyiség több, mint a duplája a korábbi rendszerben tárolt mennyiségnek és lehetővé teszi a fennakadás nélküli ellátást még nagy felhasználás mellett is.
2021.06.18.	- 3 hónapja üzemel az új berendezés
	Hatalmas lendülettel indultak újra a folyékony héliumos mérések a BME Fizika Tanszék laborjaiban, melyre az új hélium cseppfolyósító teremtette meg a lehetőséget. Az első 3 hónapban több, mint 6000L hélium került cseppfolyósításra a készülékkel, ami 2-2.5-szerese a hasonló időszakban korábban cseppfolyósított mennyiségnek. Következő héten érkezik a Vorbuchner GmbH. szervízmérnöke, hogy elvégezzen némi finomhangolást a berendezésen és a rendszer tisztítását.
2021.06.23.	- Megtörtént a berendezés 3 hónapos üzemeltetés utáni tisztítása és hangolása
	Tartalmas és nagyon hasznos napokon vagyunk túl. A Vorbuchner GmbH. szervízmérnökével közösen elvégzett tisztítás és a kompresszor teljesítményének finomhangolásának köszönhetően a cseppfolyósító tökéletesen üzemel. Rövidült a lehűtés ideje, illetve nőtt a teljesítmény. Koszos gázzal 22L/h körüli teljesítményt mértünk, míg tiszta gázzal ez az érték 23-24L/h-ra is felnőhet.
2021.06.25.	- Az ELTE TTK sikeresen beüzemelte az új NMR készülékét
	Az ELTE TTK az utóbbi évben beszerzett ez új NMR készüléket, melynek költséghatékony üzemeltetésében kulcsszerepet játszik a BME hélium cseppfolyósítója. Már a lehűtéshez is felhasználásra került az új készülékkel cseppfolyósított héliumból.