Indtil nu har kryogene anvendelsesscenarier, der kræver tovejsventiltætning, hovedsageligt brugt to typer ventiler, nemlig kugleventiler og faste kugleventiler/topmonterede faste kugleventiler.Men med den vellykkede udvikling af den to-vejs kryogene kugleventil har systemdesignere opnået en mere attraktiv mulighed end traditionelle kugleventiler-flydende kugleventiler.Det har en højere strømningshastighed, har 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 udtømning, tryksætning af lukkede tomme rørledninger, forgasning og fortætning, multifunktionsrørledninger til forskellige systemer i LNG-terminalstationer, forsendelsessystemer og tankskibe, distributionssystemer, pumpning stationer og LNG-brændstoftankstationer samt naturgasventilsæt (GVU'er) relateret til dual-fuel motorer på skibe.
I de ovennævnte anvendelsesscenarier bruges to-vejs afspærringsventiler generelt til at styre og lukke for mediumvæsken.Sammenlignet med alternative typer som f.ekskugleventiler, 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 kontrolfunktioner 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 af et komplet sæt ventil- og aktuatorudstyr er meget fremtrædende.
· Hvis afspærringsventilen bruges til at realisere den nødstopfunktion, der kræves af mange LNG-systemer, vil kompleksiteten være endnu højere.
For små LNG-anlæg (SSLNG) vil ovenstående problemer være mere indlysende, fordi disse systemer skal være mindre, mere omkostningseffektive og have den største flowkapacitet for at forkorte læsse- og losningscyklussen.
Kugleventilens flowkoefficient er højere end for kugleventilen af samme størrelse.Med andre ord er de mindre i størrelse uden at påvirke strømningshastigheden.Det betyder, at størrelsen, vægten og omkostningerne for hele rørsystemet og endda hele systemet reduceres markant.Samtidig kan det øge investeringsafkastet (ROI) af relaterede systemer markant.
Selvfølgelig er standard kryogene svømmekugleventiler envejs, hvilket ikke er egnet til de ovennævnte scenarier, der kræver tovejsventilforsegling.
Envejs vs Tovejs
Som vist i figur 1 har standard-flydende kugleventilen til kryogene forhold et trykaflastningshul på opstrømssiden af ventilkuglen for at forhindre trykket i at akkumulere og stige, når mediet gennemgår en faseændring.Når ventilen er i lukket position, vil den flydende naturgas, der er indesluttet i hulrummet i ventillegemet, 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 briste .For at forhindre denne situation har de fleste standard flydekugleventiler indført en opstrøms åbningstrykaflastningsmekanisme.På grund af dette kan traditionelle kugleventiler ikke bruges i situationer, der kræver tovejs tætning.
Og dette er stadiet, hvor den to-vejs kryogene svømmekugleventil kan vise sine talenter.Forskellen mellem denne ventil og standard envejs-kryogenventilen er:
· Der er ingen åbning på ventilkuglen for at aflaste trykket
· Det kan forsegle væske i begge retninger
· Der er ingen åbning på ventilkuglen for at aflaste trykket
· Det kan forsegle væske i begge retninger
I den to-vejs kryogene svømmekugleventil erstatter det to-vejs fjederbelastede ventilsæde den opstrøms åbne trykaflastningsmekanisme.Det fjederbelastede ventilsæde kan frigive det for store tryk, der genereres af den flydende naturgas, der er indesluttet i hulrummet i ventilhuset, og derved forhindre ventilen i at briste, som vist i figur 2.
Derudover hjælper det fjederbelastede ventilsæde med at holde ventilen på et lavere drejningsmoment og opnå en mere jævn drift under kryogene forhold.
Den to-vejs kryogene svømmekugleventil er udstyret med en anden-trins grafit tætningsring, så ventilen har en brandsikkerhedsfunktion.Medmindre en katastrofal ulykke får polymerdelene til at brænde, vil den sekundære tætning ikke komme i kontakt med mediet.I tilfælde af en ulykke vil tætningen på andet niveau opnå brandsikkerhedsfunktionen.
Fordele ved tovejsventiler
Sammenlignet med kugleventiler, faste og topmonterede faste kugleventiler har den to-vejs kryogene svømmekugleventil alle fordelene ved en kugleventil med høj flowkoefficient, og der er ingen begrænsning på væske- og tætningsretningen.Det kan bruges sikkert under kryogene forhold;størrelsen er forholdsvis lille, og strukturen er forholdsvis 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 to-vejs kryogene svømmekugleventil alle fordelene ved en kugleventil med høj flowkoefficient, og der er ingen begrænsning på væske- og tætningsretningen.Det kan bruges sikkert under kryogene forhold;størrelsen er forholdsvis lille, og strukturen er forholdsvis 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 to-vejs kryogene flydende kugleventil med andre ventiler med lignende funktioner ud fra perspektiverne vedligeholdelse, størrelse, vægt, momentniveau, kontrolvanskeligheder og overordnede omkostninger, og opsummerer dens fordele og ulemper omfattende.
Hvis et lille LNG-anlæg bryder konventionen og anvender en to-vejs kryogen kugleventil, kan den give fuld spild til kugleventilens unikke fordele, det vil sige fuld diameter, høj flowhastighed og høj rørledningsudledningshastighed.Relativt set kan den understøtte mindre rør, mens den bibeholder den samme strømningshastighed, så den kan reducere systemets samlede volumen, vægt og kompleksitet og kan også reducere omkostningerne ved rørsystemet.
Den forrige artikel introducerede fordelene ved at blive brugt som en afspærringsventil.Hvis den bruges som reguleringsventil, vil fordelene være mere indlysende.Hvis den retvinklede roterende kugleventil bruges, vil kompleksiteten af ventilautomatiseringssættet blive væsentligt reduceret, så det er blevet et valgfrit element til det kryogene system.
Det mest grundlæggende indhold i det ovennævnte automatiseringssæt er den enkle og praktiske to-vejs kryogene svømmekugleventil og den rektangulære roterende aktuator med enkel struktur og høj omkostningseffektivitet.
Kort sagt har den to-vejs kryogene flydekugleventil en "subversiv" positiv betydning for det kryogene rørledningssystem.I små LNG-anlæg kan den give fuld udfoldelse til sine fordele.
I de sidste par år er dette nye produkt blevet verificeret i praktiske applikationer, hvilket beviser, at det er af positiv betydning for projektomkostningerne og den langsigtede pålidelige drift af systemet.
Indlægstid: 17-jun-2021