Indtil nu har kryogene anvendelsesscenarier, der kræver tætning af tovejsventiler, primært anvendt to typer ventiler, nemlig kugleventiler og faste kugleventiler/topmonterede faste kugleventiler. Med den succesfulde udvikling af den tovejs kryogene kugleventil har systemdesignere dog opnået en mere attraktiv mulighed end traditionelle kugleventiler -flydende kugleventilerDen har en højere strømningshastighed, ingen begrænsning på mediets strømningsretning og tætningsretning og kan fungere sikkert under kryogene forhold. Og størrelsen er mindre, vægten er lettere, og strukturen er enklere.
Kryogene anvendelsesscenarier, der kræver ventiler, omfatter indløb/udløb af lagertanke til påfyldning og tømning, tryksætning af lukkede, tomme rørledninger, forgasning og likvefaktion, multifunktionsrørledninger til forskellige systemer i LNG-terminalstationer, skibssystemer og tankskibe, distributionssystemer, pumpestationer og LNG-brændstofpåfyldningsstationer samt naturgasventilsæt (GVU'er) relateret til dual-fuel-motorer på skibe.
I de ovennævnte anvendelsesscenarier anvendes tovejsafspærringsventiler generelt til at styre og afspærre medievæsken. Sammenlignet med alternative typer som f.eks.kugleventiler, de har flere problemer:
Flowkoefficienten (Cv) er lav – dette vil påvirke valget af alle relevante rørstørrelser og vil blive en potentiel flaskehals, der begrænser systemets flowkapacitet.
· Behov for at konfigurere lineære aktuatorer til at udføre lukke- og styringsfunktioner - sammenlignet med de rektangulære roterende aktuatorer, der bruges til at styre og betjene kugleventiler og andre rektangulære roterende ventiler, har denne type udstyr en mere kompleks struktur og er dyr. Omkostningerne og den strukturelle kompleksitet ved et komplet sæt ventil- og aktuatorudstyr er meget fremtrædende.
· Hvis afspærringsventilen bruges til at realisere den nødafspærringsfunktion, der kræves af mange LNG-systemer, vil kompleksiteten være endnu højere.
For små LNG-anlæg (SSLNG) vil ovenstående problemer være mere åbenlyse, fordi disse systemer skal være mindre, mere omkostningseffektive og have den største flowkapacitet for at forkorte laste- og lossecyklussen.
Kugleventilens flowkoefficient er højere end for en sædeventil af samme størrelse. Med andre ord er de mindre i størrelse uden at påvirke flowhastigheden. Det betyder, at størrelsen, vægten og omkostningerne for hele rørsystemet og endda hele systemet reduceres betydeligt. Samtidig kan det øge investeringsafkastet (ROI) for relaterede systemer betydeligt.
Standard kryogene flydekugleventiler er selvfølgelig envejs, hvilket ikke er egnet til de ovennævnte scenarier, der kræver tovejsventiltætning.
Envejs vs. tovejs
Som vist i figur 1 har den standard flydende kugleventil til kryogene forhold et trykaflastningshul på ventilkuglens opstrøms side for at forhindre, at trykket akkumuleres og stiger, når mediet gennemgår en faseændring. Når ventilen er i lukket position, vil den flydende naturgas, der er indesluttet i ventilhusets hulrum, begynde at fordampe og udvide sig, og volumenet kan nå 600 gange det oprindelige volumen efter at være fuldt udvidet, hvilket kan få ventilen til at sprænge. For at forhindre denne situation har de fleste standard flydende kugleventiler indført en trykaflastningsmekanisme med opstrøms åbning. På grund af dette kan traditionelle kugleventiler ikke bruges i situationer, der kræver tovejstætning.
Og dette er stadiet, hvor den kryogene tovejs-flydekugleventil kan vise sine talenter. Forskellen mellem denne ventil og den standard envejs-kryogene ventil er:
· Der er ingen åbning på ventilkuglen til at aflaste trykket
· Den kan forsegle væske i begge retninger
· Der er ingen åbning på ventilkuglen til at aflaste trykket
· Den kan forsegle væske i begge retninger
I den tovejs kryogene flydekugleventil erstatter det tovejs fjederbelastede ventilsæde den opstrøms åbnende trykaflastningsmekanisme. Det fjederbelastede ventilsæde kan frigive det overtryk, der genereres af den flydende naturgas, der er indesluttet i ventilhusets hulrum, og derved forhindre ventilen i at sprænges, som vist i figur 2.
Derudover hjælper det fjederbelastede ventilsæde med at holde ventilen på et lavere moment og opnå en jævnere drift under kryogene forhold.
Den kryogene tovejs flydekugleventil er udstyret med en anden-trins grafittætningsring, så ventilen har en brandsikkerhedsfunktion. Medmindre en katastrofal ulykke forårsager, at ventilens polymerdele brænder, vil den sekundære tætning ikke komme i kontakt med mediet. I tilfælde af en ulykke vil anden-trins tætningen opfylde brandsikkerhedsbeskyttelsesfunktionen.
Fordele ved tovejsventiler
Sammenlignet med kugleventiler, faste og topmonterede faste kugleventiler har den tovejs kryogene flydekugleventil alle fordelene ved en kugleventil med høj flowkoefficient, og der er ingen begrænsning på væsken og tætningsretningen. Den kan bruges sikkert under kryogene forhold; størrelsen er relativt lille, og strukturen er relativt enkel. Den matchende aktuator er også relativt enkel (retvinklet rotation) og miniaturiseret. Disse fordele betyder, at hele systemet er mindre, lettere og mere omkostningseffektivt.
Sammenlignet med kugleventiler, faste og topmonterede faste kugleventiler har den tovejs kryogene flydekugleventil alle fordelene ved en kugleventil med høj flowkoefficient, og der er ingen begrænsning på væsken og tætningsretningen. Den kan bruges sikkert under kryogene forhold; størrelsen er relativt lille, og strukturen er relativt enkel. Den matchende aktuator er også relativt enkel (retvinklet rotation) og miniaturiseret. Disse fordele betyder, at hele systemet er mindre, lettere og mere omkostningseffektivt.
Tabel 1 sammenligner den tovejs kryogene flydende kugleventil med andre ventiler med lignende funktioner med hensyn til vedligeholdelse, størrelse, vægt, momentniveau, reguleringsvanskeligheder og samlede omkostninger og opsummerer udtømmende dens fordele og ulemper.
Hvis et lille LNG-anlæg bryder konventionen og anvender en tovejs kryogen kugleventil, kan det fuldt ud udnytte kugleventilens unikke fordele, dvs. fuld diameter, høj flowhastighed og høj rørledningsudløbshastighed. Relativt set kan den understøtte rør af mindre størrelse, samtidig med at den opretholder den samme flowhastighed, så den kan reducere systemets samlede volumen, vægt og kompleksitet, og det kan også reducere omkostningerne ved rørsystemet.
Den forrige artikel introducerede fordelene ved at blive brugt som afspærringsventil. Hvis den bruges som reguleringsventil, vil fordelene være mere åbenlyse. Hvis den retvinklede roterende kugleventil anvendes, vil kompleksiteten af ventilautomatiseringssættet blive betydeligt reduceret, så det er blevet en valgfri vare til det kryogene system.
Det mest grundlæggende indhold i det ovennævnte automatiseringssæt er den enkle og praktiske tovejs kryogene flydekugleventil og den rektangulære roterende aktuator med enkel struktur og høj omkostningseffektivitet.
Kort sagt har den kryogene tovejs flydekugleventil en "subversiv" positiv betydning for det kryogene rørledningssystem. I små LNG-anlæg kan den fuldt ud udnytte sine fordele.
I de seneste år er dette nye produkt blevet afprøvet i praksis, hvilket har vist sig at have en positiv betydning for projektomkostningerne og systemets langsigtede pålidelige drift.
Opslagstidspunkt: 17. juni 2021