Do sedaj so se v scenarijih kriogene uporabe, ki so zahtevali tesnjenje dvosmernih ventilov, uporabljali predvsem dve vrsti ventilov, in sicer kroglični ventili in fiksni kroglični ventili/zgornje nameščeni fiksni kroglični ventili. Vendar pa so z uspešnim razvojem dvosmernih kriogenih krogličnih ventilov oblikovalci sistemov dobili privlačnejšo možnost od tradicionalnih krogličnih ventilov -plavajoči kroglični ventiliIma večji pretok, nima omejitev glede smeri pretoka in smeri tesnjenja medija ter lahko varno deluje v kriogenih pogojih. Poleg tega je manjši, lažji in ima enostavnejšo strukturo.
Kriogeni scenariji uporabe, ki zahtevajo ventile, vključujejo dovod/izhod rezervoarjev za polnjenje in praznjenje, vzdrževanje tlaka v zaprtih praznih cevovodih, uplinjanje in utekočinjanje, večnamenske cevovode za različne sisteme v terminalih za utekočinjeni zemeljski plin (LNG), ladijskih sistemih in tankerjih, distribucijske sisteme, črpališča in polnilnice za LNG, pa tudi komplete ventilov za zemeljski plin (GVU), povezane z dvojnimi motorji na ladjah.
V zgoraj omenjenih scenarijih uporabe se za krmiljenje in zapiranje pretočnega medija običajno uporabljajo dvosmerni zaporni ventili. V primerjavi z alternativnimi tipi, kot sokroglični ventili, imajo več težav:
Koeficient pretoka (Cv) je nizek – to bo vplivalo na izbiro vseh ustreznih velikosti cevi in bo postalo potencialno ozko grlo, ki bo omejilo pretočno zmogljivost sistema.
· Potreba po konfiguriranju linearnih aktuatorjev za izvajanje funkcij zapiranja in krmiljenja – v primerjavi s pravokotnimi rotacijskimi aktuatorji, ki se uporabljajo za krmiljenje in upravljanje krogličnih ventilov in drugih pravokotnih rotacijskih ventilov, ima ta vrsta opreme bolj zapleteno strukturo in je draga. Stroški in strukturna kompleksnost celotnega kompleta ventilov in aktuatorjev sta zelo izrazita.
· Če se zaporni ventil uporablja za uresničitev funkcije zaustavitve v sili, ki jo zahtevajo številni sistemi za utekočinjeni zemeljski plin (LNG), bo kompleksnost še večja.
Pri majhnih obratih za utekočinjeni zemeljski plin (SSLNG) bodo zgornje težave bolj očitne, saj morajo biti ti sistemi manjši, stroškovno učinkovitejši in imeti največjo pretočno zmogljivost, da se skrajša cikel nakladanja in razkladanja.
Koeficient pretoka krogličnega ventila je višji od koeficienta pretoka krogličnega ventila enake velikosti. Z drugimi besedami, so manjši, ne da bi to vplivalo na pretok. To pomeni, da se velikost, teža in stroški celotnega cevovodnega sistema in celo celotnega sistema znatno zmanjšajo. Hkrati se lahko znatno poveča donosnost naložbe (ROI) v povezane sisteme.
Seveda so standardni kriogeni plovni kroglični ventili enosmerni, kar ni primerno za zgoraj omenjene scenarije, ki zahtevajo dvosmerno tesnjenje ventila.
Enosmerni proti dvosmernemu
Kot je prikazano na sliki 1, ima standardni plavajoči kroglični ventil za kriogene pogoje na zgornji strani krogle ventila odprtino za razbremenitev tlaka, ki preprečuje kopičenje in naraščanje tlaka, ko medij prehaja skozi fazno spremembo. Ko je ventil v zaprtem položaju, utekočinjeni zemeljski plin, ki je zaprt v votlini telesa ventila, začne izhlapevati in se širiti, prostornina pa lahko po popolnem raztezanju doseže 600-kratnik prvotne prostornine, kar lahko povzroči, da ventil poči. Da bi preprečili to situacijo, ima večina standardnih plavajočih krogličnih ventilov mehanizem za razbremenitev tlaka pri odpiranju navzgor. Zaradi tega tradicionalnih krogličnih ventilov ni mogoče uporabljati v situacijah, ki zahtevajo dvostransko tesnjenje.
In to je faza, kjer lahko dvosmerni kriogeni plovni kroglični ventil pokaže svoje talente. Razlika med tem ventilom in standardnim enosmernim kriogenim ventilom je:
· Na krogli ventila ni odprtine za sproščanje tlaka
· Lahko zapre tekočino v obe smeri
· Na krogli ventila ni odprtine za sproščanje tlaka
· Lahko zapre tekočino v obe smeri
V dvosmernem kriogenem krogličnem ventilu s plovcem dvosmerni vzmetni sedež ventila nadomešča mehanizem za razbremenitev tlaka pri odpiranju navzgor. Vzmetni sedež ventila lahko sprosti prekomerni tlak, ki ga ustvarja utekočinjeni zemeljski plin, zaprt v votlini telesa ventila, in s tem prepreči, da bi ventil počil, kot je prikazano na sliki 2.
Poleg tega vzmetno obremenjen sedež ventila pomaga ohranjati ventil pri nižjem navoru in doseči bolj gladko delovanje v kriogenih pogojih.
Dvosmerni kriogeni kroglični ventil s plovcem je opremljen z drugostopenjskim tesnilnim obročem iz grafita, tako da ima ventil funkcijo požarne varnosti. Razen če v primeru katastrofalne nesreče polimerni deli ventila ne zgorijo, sekundarno tesnilo ne bo prišlo v stik z medijem. V primeru nesreče bo drugostopenjsko tesnilo doseglo funkcijo požarne varnosti.
Prednosti dvosmernih ventilov
V primerjavi s krogličnimi ventili, fiksnimi in od zgoraj nameščenimi fiksnimi krogličnimi ventili ima dvosmerni kriogeni plovni kroglični ventil vse prednosti krogličnega ventila z visokim koeficientom pretoka, brez omejitev glede tekočine in smeri tesnjenja. Varno se lahko uporablja v kriogenih pogojih; velikost je relativno majhna in struktura relativno preprosta. Tudi ustrezni aktuator je relativno preprost (vrtenje pod pravim kotom) in miniaturiziran. Zaradi teh prednosti je celoten sistem manjši, lažji in stroškovno učinkovitejši.
V primerjavi s krogličnimi ventili, fiksnimi in od zgoraj nameščenimi fiksnimi krogličnimi ventili ima dvosmerni kriogeni plovni kroglični ventil vse prednosti krogličnega ventila z visokim koeficientom pretoka, brez omejitev glede tekočine in smeri tesnjenja. Varno se lahko uporablja v kriogenih pogojih; velikost je relativno majhna in struktura relativno preprosta. Tudi ustrezni aktuator je relativno preprost (vrtenje pod pravim kotom) in miniaturiziran. Zaradi teh prednosti je celoten sistem manjši, lažji in stroškovno učinkovitejši.
Tabela 1 primerja dvosmerni kriogeni plavajoči kroglični ventil z drugimi ventili s podobnimi funkcijami z vidika vzdrževanja, velikosti, teže, navora, težavnosti krmiljenja in skupnih stroškov ter celovito povzema njegove prednosti in slabosti.
Če majhen obrat za utekočinjeni zemeljski plin (LNG) prekrši konvencijo in uporabi dvosmerni kriogeni kroglični ventil, lahko v celoti izkoristi edinstvene prednosti krogličnega ventila, to so polni premer, visok pretok in visoka stopnja izpusta cevovoda. Relativno gledano lahko podpira manjše cevi ob enakem pretoku, zato lahko zmanjša skupno prostornino, težo in kompleksnost sistema ter zmanjša tudi stroške cevovodnega sistema.
V prejšnjem članku so bile predstavljene prednosti uporabe kot zapornega ventila. Če se uporablja kot regulacijski ventil, bodo prednosti še bolj očitne. Če se uporabi pravokotni rotacijski kroglični ventil, se kompleksnost kompleta za avtomatizacijo ventilov znatno zmanjša, zato je postal neobvezen element za kriogene sisteme.
Najosnovnejša vsebina zgoraj omenjenega kompleta za avtomatizacijo je preprost in praktičen dvosmerni kriogeni plovni kroglični ventil ter pravokotni rotacijski aktuator s preprosto strukturo in visoko stroškovno učinkovitostjo.
Skratka, dvosmerni kriogeni plovni kroglični ventil ima "prelomni" pozitiven pomen za kriogeni cevovodni sistem. V majhnih obratih za utekočinjeni zemeljski plin (LNG) lahko v celoti izkoristi svoje prednosti.
V zadnjih nekaj letih je bil ta novi izdelek preverjen v praktični uporabi, kar dokazuje, da ima pozitiven pomen za stroške projekta in dolgoročno zanesljivo delovanje sistema.
Čas objave: 17. junij 2021