Doteraz sa v kryogénnych aplikačných scenároch vyžadujúcich tesnenie obojsmerných ventilov používali prevažne dva typy ventilov, a to guľové ventily a pevné guľové ventily/pevné guľové ventily montované navrchu. S úspešným vývojom obojsmerných kryogénnych guľových ventilov však systémoví konštruktéri získali atraktívnejšiu možnosť ako tradičné guľové ventily -plávajúce guľové ventilyMá vyšší prietok, nemá žiadne obmedzenia smeru prúdenia a smeru tesnenia média a môže bezpečne pracovať v kryogénnych podmienkach. Navyše je menší, ľahší a má jednoduchšiu konštrukciu.
Medzi kryogénne aplikácie, ktoré vyžadujú ventily, patria vstupy/výstupy skladovacích nádrží na plnenie a vyprázdňovanie, natlakovanie uzavretých prázdnych potrubí, splyňovanie a skvapalňovanie, viacúčelové potrubia pre rôzne systémy v terminálových staniciach LNG, prepravných systémoch a tankeroch, distribučné systémy, čerpacie stanice a čerpacie stanice LNG, ako aj súpravy ventilov na zemný plyn (GVU) súvisiace s dvojpalivovými motormi na lodiach.
Vo vyššie uvedených aplikačných scenároch sa na reguláciu a uzatváranie média zvyčajne používajú obojsmerné uzatváracie ventily. V porovnaní s alternatívnymi typmi, ako sú napr.guľové ventily, majú niekoľko problémov:
Koeficient prietoku (Cv) je nízky – to ovplyvní výber všetkých relevantných veľkostí potrubí a stane sa potenciálnou prekážkou obmedzujúcou prietokovú kapacitu systému.
· Potreba konfigurácie lineárnych pohonov na vykonávanie uzatváracích a riadiacich funkcií – v porovnaní s obdĺžnikovými rotačnými pohonmi používanými na ovládanie a prevádzku guľových ventilov a iných obdĺžnikových rotačných ventilov má tento typ zariadenia zložitejšiu štruktúru a je drahší. Náklady a konštrukčná zložitosť kompletnej sady ventilov a pohonov sú veľmi výrazné.
· Ak sa uzatvárací ventil použije na realizáciu funkcie núdzového vypnutia, ktorú vyžaduje mnoho systémov LNG, zložitosť bude ešte vyššia.
V prípade malých zariadení na skvapalnený zemný plyn (SSLNG) budú vyššie uvedené problémy zreteľnejšie, pretože tieto systémy musia byť menšie, nákladovo efektívnejšie a mať najväčšiu prietokovú kapacitu, aby sa skrátil cyklus nakládky a vykládky.
Koeficient prietoku guľového ventilu je vyšší ako koeficient prietoku guľového ventilu rovnakej veľkosti. Inými slovami, sú menšie bez vplyvu na prietok. To znamená, že veľkosť, hmotnosť a náklady celého potrubného systému a dokonca aj celého systému sú výrazne znížené. Zároveň to môže výrazne zvýšiť návratnosť investícií (ROI) súvisiacich systémov.
Štandardné kryogénne plavákové guľové ventily sú samozrejme jednosmerné, čo nie je vhodné pre vyššie uvedené scenáre, ktoré vyžadujú tesnenie obojsmerného ventilu.
Jednosmerný vs. obojsmerný
Ako je znázornené na obrázku 1, štandardný plávajúci guľový ventil pre kryogénne podmienky má na strane ventilovej gule otvor na uvoľnenie tlaku, ktorý zabraňuje hromadeniu a zvyšovaniu tlaku pri zmene skupenstva média. Keď je ventil v zatvorenej polohe, skvapalnený zemný plyn uzavretý v dutine telesa ventilu sa začne odparovať a rozpínať a jeho objem po úplnom roztiahnutí môže dosiahnuť 600-násobok pôvodného objemu, čo môže spôsobiť prasknutie ventilu. Aby sa predišlo tejto situácii, väčšina štandardných plavákových guľových ventilov má mechanizmus na uvoľnenie tlaku pri otváraní proti prúdu. Z tohto dôvodu sa tradičné guľové ventily nemôžu používať v situáciách, ktoré vyžadujú obojsmerné tesnenie.
A práve v tomto štádiu môže dvojcestný kryogénny plavákový guľový ventil ukázať svoje schopnosti. Rozdiel medzi týmto ventilom a štandardným jednocestným kryogénnym ventilom je:
· Na guli ventilu nie je otvor na uvoľnenie tlaku
· Dokáže utesniť tekutinu v oboch smeroch
· Na guli ventilu nie je otvor na uvoľnenie tlaku
· Dokáže utesniť tekutinu v oboch smeroch
V obojsmernom kryogénnom guľovom ventile s plavákom nahrádza obojsmerné pružinové sedlo ventilu mechanizmus na uvoľnenie tlaku pred otváraním. Pružinové sedlo ventilu dokáže uvoľniť nadmerný tlak vytvorený skvapalneným zemným plynom uzavretým v dutine telesa ventilu, čím zabráni prasknutiu ventilu, ako je znázornené na obrázku 2.
Okrem toho pružinové sedlo ventilu pomáha udržiavať ventil pri nižšom krútiacom momente a dosiahnuť plynulejší chod v kryogénnych podmienkach.
Kryogénny obojsmerný plavákový guľový ventil je vybavený tesniacim krúžkom z grafitu druhého stupňa, takže ventil plní funkciu požiarnej bezpečnosti. Pokiaľ katastrofická nehoda nespôsobí vznietenie polymérových častí ventilu, sekundárne tesnenie nepríde do kontaktu s médiom. V prípade nehody tesnenie druhého stupňa splní funkciu požiarnej ochrany.
Výhody dvojcestných ventilov
V porovnaní s guľovými ventilmi, pevnými a hore montovanými pevnými guľovými ventilmi má obojsmerný kryogénny plavákový guľový ventil všetky výhody guľového ventilu s vysokým koeficientom prietoku a neexistuje žiadne obmedzenie týkajúce sa kvapaliny a smeru tesnenia. Môže sa bezpečne používať v kryogénnych podmienkach; veľkosť je relatívne malá a konštrukcia je relatívne jednoduchá. Zodpovedajúci ovládač je tiež relatívne jednoduchý (pravouhlé otáčanie) a miniaturizovaný. Tieto výhody znamenajú, že celý systém je menší, ľahší a nákladovo efektívnejší.
V porovnaní s guľovými ventilmi, pevnými a hore montovanými pevnými guľovými ventilmi má obojsmerný kryogénny plavákový guľový ventil všetky výhody guľového ventilu s vysokým koeficientom prietoku a neexistuje žiadne obmedzenie týkajúce sa kvapaliny a smeru tesnenia. Môže sa bezpečne používať v kryogénnych podmienkach; veľkosť je relatívne malá a konštrukcia je relatívne jednoduchá. Zodpovedajúci ovládač je tiež relatívne jednoduchý (pravouhlé otáčanie) a miniaturizovaný. Tieto výhody znamenajú, že celý systém je menší, ľahší a nákladovo efektívnejší.
Tabuľka 1 porovnáva obojsmerný kryogénny plávajúci guľový ventil s inými ventilmi s podobnými funkciami z hľadiska údržby, veľkosti, hmotnosti, úrovne krútiaceho momentu, náročnosti ovládania a celkových nákladov a komplexne sumarizuje jeho výhody a nevýhody.
Ak malé zariadenie na skvapalnený zemný plyn poruší túto konvenciu a použije obojsmerný kryogénny guľový ventil, môže naplno využiť jedinečné výhody guľového ventilu, a to plný priemer, vysoký prietok a vysokú rýchlosť vypúšťania potrubia. Relatívne povedané, dokáže podporovať menšie potrubia pri zachovaní rovnakého prietoku, čím sa môže znížiť celkový objem, hmotnosť a zložitosť systému a tiež sa môžu znížiť náklady na potrubný systém.
V predchádzajúcom článku boli predstavené výhody použitia ako uzatváracieho ventilu. Ak sa použije ako regulačný ventil, výhody budú zreteľnejšie. Ak sa použije pravouhlý otočný guľový ventil, zložitosť súpravy na automatizáciu ventilov sa výrazne zníži, takže sa stal voliteľnou položkou pre kryogénny systém.
Najzákladnejším obsahom vyššie uvedenej automatizačnej súpravy je jednoduchý a praktický obojsmerný kryogénny plavákový guľový ventil a obdĺžnikový rotačný pohon s jednoduchou konštrukciou a vysokou nákladovou efektívnosťou.
Stručne povedané, obojsmerný kryogénny plavákový guľový ventil má „podvratný“ pozitívny význam pre kryogénny potrubný systém. V malých zariadeniach na skvapalnený zemný plyn (LNG) môže naplno využiť svoje výhody.
V posledných rokoch bol tento nový produkt overený v praktických aplikáciách, čo dokazuje, že má pozitívny význam pre náklady projektu a dlhodobú spoľahlivú prevádzku systému.
Čas uverejnenia: 17. júna 2021