Až doposud se v kryogenních aplikacích vyžadujících utěsnění oboucestných ventilů používaly hlavně dva typy ventilů, a to kulové ventily a pevné kulové ventily/pevné kulové ventily montované nahoře. S úspěšným vývojem oboucestných kryogenních kulových ventilů však konstruktéři systémů získali atraktivnější možnost než tradiční kulové ventily -plovoucí kulové ventilyMá vyšší průtok, nemá žádná omezení směru proudění a směru těsnění média a může bezpečně pracovat v kryogenních podmínkách. Navíc je menší, lehčí a konstrukce jednodušší.
Mezi kryogenní aplikace, které vyžadují ventily, patří vstup/výstup skladovacích nádrží pro plnění a vypouštění, natlakování uzavřených prázdných potrubí, zplyňování a zkapalňování, víceúčelová potrubí pro různé systémy v terminálových stanicích LNG, přepravních systémech a tankerech, distribuční systémy, čerpací stanice a plnicí stanice LNG, jakož i sady ventilů pro zemní plyn (GVU) související s dvoupalivovými motory na lodích.
Ve výše uvedených aplikačních scénářích se k regulaci a uzavírání médiem obvykle používají obousměrné uzavírací ventily. Ve srovnání s alternativními typy, jako jsou např.kulové ventily, mají několik problémů:
Součinitel průtoku (Cv) je nízký – to ovlivní výběr všech relevantních velikostí potrubí a stane se potenciálním úzkým hrdlem omezujícím průtokovou kapacitu systému.
· Potřeba konfigurovat lineární pohony pro provádění uzavíracích a regulačních funkcí – ve srovnání s obdélníkovými rotačními pohony používanými k ovládání a provozu kulových kohoutů a jiných obdélníkových rotačních ventilů má tento typ zařízení složitější konstrukci a je drahý. Náklady a strukturální složitost kompletní sady ventilu a pohonu jsou velmi výrazné.
· Pokud se uzavírací ventil použije k realizaci funkce nouzového vypnutí, kterou vyžaduje mnoho systémů LNG, bude složitost ještě vyšší.
U malých zařízení LNG (SSLNG) budou výše uvedené problémy zřetelnější, protože tyto systémy musí být menší, nákladově efektivnější a mít co největší průtokovou kapacitu, aby se zkrátil cyklus nakládky a vykládky.
Součinitel průtoku kulového ventilu je vyšší než u uzlového ventilu stejné velikosti. Jinými slovy, jsou menší, aniž by to ovlivnilo průtok. To znamená, že se výrazně sníží velikost, hmotnost a náklady na celý potrubní systém a dokonce i na celý systém. Zároveň se může výrazně zvýšit návratnost investic (ROI) souvisejících systémů.
Standardní kryogenní plovákové kulové ventily jsou samozřejmě jednocestné, což není vhodné pro výše uvedené scénáře, které vyžadují utěsnění oboucestným ventilem.
Jednosměrný vs. obousměrný
Jak je znázorněno na obrázku 1, standardní plovoucí kulový ventil pro kryogenní podmínky má na straně koule ventilu otvor pro pojistné přetlaky, který zabraňuje hromadění a zvyšování tlaku při změně fázového stavu média. Když je ventil v uzavřené poloze, zkapalněný zemní plyn uzavřený v dutině tělesa ventilu se začne odpařovat a rozpínat a jeho objem po úplném roztažení může dosáhnout 600násobku původního objemu, což může způsobit prasknutí ventilu. Aby se této situaci zabránilo, většina standardních plovákových kulových ventilů používá mechanismus pro pojistné přetlaky při otevírání proti proudu. Z tohoto důvodu nelze tradiční kulové ventily použít v situacích, které vyžadují obousměrné těsnění.
A právě v této fázi může obousměrný kryogenní plovákový kulový ventil ukázat svůj talent. Rozdíl mezi tímto ventilem a standardním jednocestným kryogenním ventilem je:
· Na kouli ventilu není otvor pro uvolnění tlaku
· Dokáže utěsnit tekutinu v obou směrech
· Na kouli ventilu není otvor pro uvolnění tlaku
· Dokáže utěsnit tekutinu v obou směrech
U oboucestného kryogenního plovákového kulového ventilu nahrazuje oboucestné pružinové sedlo ventilu mechanismus pro uvolnění tlaku před otevíráním. Pružinové sedlo ventilu může uvolnit nadměrný tlak generovaný zkapalněným zemním plynem uzavřeným v dutině tělesa ventilu, čímž zabrání prasknutí ventilu, jak je znázorněno na obrázku 2.
Kromě toho pružinové sedlo ventilu pomáhá udržovat ventil na nižším točivém momentu a dosahovat plynulejšího chodu v kryogenních podmínkách.
Kryogenní dvoucestný plovákový kulový ventil je vybaven grafitovým těsnicím kroužkem druhého stupně, takže ventil plní funkci požární bezpečnosti. Pokud katastrofická nehoda nezpůsobí spálení polymerových částí ventilu, sekundární těsnění nepřijde do kontaktu s médiem. V případě nehody bude těsnění druhého stupně plnit funkci požární bezpečnosti.
Výhody dvoucestných ventilů
Ve srovnání s kulovými ventily, pevnými a horními pevnými kulovými ventily má obousměrný kryogenní plovákový kulový ventil všechny výhody kulového ventilu s vysokým koeficientem průtoku a neexistuje žádné omezení ohledně kapaliny a směru těsnění. Lze jej bezpečně používat v kryogenních podmínkách; jeho velikost je relativně malá a konstrukce relativně jednoduchá. Také odpovídající pohon je relativně jednoduchý (otáčení do pravého úhlu) a miniaturizovaný. Díky těmto výhodám je celý systém menší, lehčí a nákladově efektivnější.
Ve srovnání s kulovými ventily, pevnými a horními pevnými kulovými ventily má obousměrný kryogenní plovákový kulový ventil všechny výhody kulového ventilu s vysokým koeficientem průtoku a neexistuje žádné omezení ohledně kapaliny a směru těsnění. Lze jej bezpečně používat v kryogenních podmínkách; jeho velikost je relativně malá a konstrukce relativně jednoduchá. Také odpovídající pohon je relativně jednoduchý (otáčení do pravého úhlu) a miniaturizovaný. Díky těmto výhodám je celý systém menší, lehčí a nákladově efektivnější.
Tabulka 1 porovnává obousměrný kryogenní plovoucí kulový ventil s jinými ventily s podobnými funkcemi z hlediska údržby, velikosti, hmotnosti, úrovně točivého momentu, obtížnosti ovládání a celkových nákladů a komplexně shrnuje jeho výhody a nevýhody.
Pokud malé zařízení na LNG poruší tuto konvenci a použije obousměrný kryogenní kulový ventil, může plně využít jeho jedinečné výhody, tj. plný průměr, vysoký průtok a vysokou rychlost vypouštění potrubím. Relativním způsobem lze unést potrubí menší velikosti při zachování stejného průtoku, takže se může snížit celkový objem, hmotnost a složitost systému a také se mohou snížit náklady na potrubní systém.
V předchozím článku byly představeny výhody použití jako uzavíracího ventilu. Pokud se použije jako regulační ventil, budou výhody zřetelnější. Pokud se použije pravoúhlý otočný kulový ventil, výrazně se sníží složitost automatizační sady ventilu, takže se stal volitelnou položkou pro kryogenní systém.
Nejzákladnějším obsahem výše zmíněné automatizační sady je jednoduchý a praktický obousměrný kryogenní plovákový kulový ventil a obdélníkový rotační pohon s jednoduchou konstrukcí a vysokou nákladovou efektivitou.
Stručně řečeno, obousměrný kryogenní plovákový kulový ventil má „podvratný“ pozitivní význam pro kryogenní potrubní systém. V malých zařízeních LNG může plně využít svých výhod.
V posledních několika letech byl tento nový produkt ověřen v praktických aplikacích, což dokazuje, že má pozitivní význam pro náklady projektu a dlouhodobý spolehlivý provoz systému.
Čas zveřejnění: 17. června 2021