Do sada su se u kriogenim primjenama koje zahtijevaju brtvljenje dvosmjernih ventila uglavnom koristile dvije vrste ventila, i to kuglasti ventili i fiksni kuglasti ventili/gornje fiksni kuglasti ventili. Međutim, uspješnim razvojem dvosmjernih kriogenih kuglastih ventila, dizajneri sustava dobili su atraktivniju opciju od tradicionalnih kuglastih ventila -plutajući kuglasti ventiliIma veći protok, nema ograničenja smjera protoka i smjera brtvljenja medija te može sigurno raditi u kriogenim uvjetima. I veličina je manja, težina je lakša, a struktura jednostavnija.
Kriogeni scenariji primjene koji zahtijevaju ventile uključuju ulaz/izlaz spremnika za punjenje i pražnjenje, tlačenje zatvorenih praznih cjevovoda, rasplinjavanje i ukapljivanje, višenamjenske cjevovode za različite sustave u LNG terminalima, brodskim sustavima i tankerima, distribucijske sustave, crpne stanice i LNG punionice goriva, kao i setove ventila za prirodni plin (GVU) povezane s motorima s dva goriva na brodovima.
U gore navedenim scenarijima primjene, dvosmjerni zaporni ventili se općenito koriste za kontrolu i zatvaranje srednjeg fluida. U usporedbi s alternativnim tipovima kao što sukuglasti ventili, imaju nekoliko problema:
Koeficijent protoka (Cv) je nizak - to će utjecati na odabir svih relevantnih veličina cijevi i postati potencijalno usko grlo koje ograničava kapacitet protoka sustava.
· Potreba za konfiguriranjem linearnih aktuatora za obavljanje funkcija zatvaranja i upravljanja - u usporedbi s pravokutnim rotacijskim aktuatorima koji se koriste za upravljanje i rad kuglastih ventila i drugih pravokutnih rotacijskih ventila, ova vrsta opreme ima složeniju strukturu i skuplja je. Trošak i strukturna složenost kompletnog seta opreme ventila i aktuatora vrlo su izraženi.
· Ako se zaporni ventil koristi za ostvarivanje funkcije hitnog isključivanja koju zahtijevaju mnogi LNG sustavi, složenost će biti još veća.
Za mala postrojenja za ukapljeni prirodni plin (SSLNG), gore navedeni problemi bit će očitiji, jer ti sustavi moraju biti manji, isplativiji i imati najveći kapacitet protoka kako bi se skratio ciklus utovara i istovara.
Koeficijent protoka kuglastog ventila je veći od koeficijenta protoka kuglastog ventila iste veličine. Drugim riječima, manji su bez utjecaja na brzinu protoka. To znači da su veličina, težina i trošak cijelog cjevovodnog sustava, pa čak i cijelog sustava, značajno smanjeni. Istovremeno, može značajno povećati povrat ulaganja (ROI) povezanih sustava.
Naravno, standardni kriogeni plovni kuglasti ventili su jednosmjerni, što nije prikladno za gore navedene scenarije koji zahtijevaju dvosmjerno brtvljenje ventila.
Jednosmjerni vs. dvosmjerni
Kao što je prikazano na slici 1, standardni kuglasti ventil s plovkom za kriogene uvjete ima otvor za rasterećenje tlaka na uzvodnoj strani kugle ventila kako bi se spriječilo nakupljanje i porast tlaka kada medij prolazi kroz faznu promjenu. Kada je ventil u zatvorenom položaju, ukapljeni prirodni plin zatvoren u šupljini tijela ventila počet će isparavati i širiti se, a volumen može doseći 600 puta veći od izvornog volumena nakon potpunog širenja, što može uzrokovati pucanje ventila. Kako bi se spriječila ova situacija, većina standardnih kuglastih ventila s plovkom usvojila je mehanizam za rasterećenje tlaka pri otvaranju uzvodno. Zbog toga se tradicionalni kuglasti ventili ne mogu koristiti u situacijama koje zahtijevaju dvosmjerno brtvljenje.
I ovo je faza u kojoj dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom može pokazati svoje talente. Razlika između ovog ventila i standardnog jednosmjernog kriogenog ventila je:
· Na kugli ventila nema otvora za smanjenje tlaka
· Može brtviti tekućinu u oba smjera
· Na kugli ventila nema otvora za smanjenje tlaka
· Može brtviti tekućinu u oba smjera
U dvosmjernom kriogenom kuglastom ventilu s plovkom, dvosmjerno opružno sjedište ventila zamjenjuje mehanizam za smanjenje tlaka pri otvaranju uzvodno. Opružno sjedište ventila može osloboditi prekomjerni tlak koji stvara ukapljeni prirodni plin zatvoren u šupljini tijela ventila, čime se sprječava pucanje ventila, kao što je prikazano na slici 2.
Osim toga, opružno sjedište ventila pomaže u održavanju ventila na nižem okretnom momentu i postizanju glatkijeg rada u kriogenim uvjetima.
Dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom opremljen je brtvenim prstenom od grafita drugog stupnja, tako da ventil ima funkciju zaštite od požara. Osim ako katastrofalna nesreća ne uzrokuje izgaranje polimernih dijelova ventila, sekundarna brtva neće doći u kontakt s medijem. U slučaju nesreće, brtva drugog stupnja će postići funkciju zaštite od požara.
Prednosti dvosmjernih ventila
U usporedbi s kuglastim ventilima, fiksnim i fiksnim kuglastim ventilima montiranim na gornji dio, dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom ima sve prednosti kuglastog ventila s visokim koeficijentom protoka, a nema ograničenja u pogledu fluida i smjera brtvljenja. Može se sigurno koristiti u kriogenim uvjetima; veličina je relativno mala, a struktura relativno jednostavna. Odgovarajući aktuator je također relativno jednostavan (rotacija pod pravim kutom) i minijaturiziran. Ove prednosti znače da je cijeli sustav manji, lakši i isplativiji.
U usporedbi s kuglastim ventilima, fiksnim i fiksnim kuglastim ventilima montiranim na gornji dio, dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom ima sve prednosti kuglastog ventila s visokim koeficijentom protoka, a nema ograničenja u pogledu fluida i smjera brtvljenja. Može se sigurno koristiti u kriogenim uvjetima; veličina je relativno mala, a struktura relativno jednostavna. Odgovarajući aktuator je također relativno jednostavan (rotacija pod pravim kutom) i minijaturiziran. Ove prednosti znače da je cijeli sustav manji, lakši i isplativiji.
Tablica 1 uspoređuje dvosmjerni kriogeni plutajući kuglasti ventil s drugim ventilima sličnih funkcija s gledišta održavanja, veličine, težine, razine momenta, teškoće upravljanja i ukupnih troškova te sveobuhvatno sažima njegove prednosti i nedostatke.
Ako malo postrojenje za ukapljeni prirodni plin (LNG) prekrši konvenciju i usvoji dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil, može u potpunosti iskoristiti jedinstvene prednosti kuglastog ventila, odnosno puni promjer, visoku brzinu protoka i visoku brzinu ispuštanja cjevovoda. Relativno govoreći, može podržati cijevi manje veličine uz održavanje iste brzine protoka, tako da može smanjiti ukupni volumen, težinu i složenost sustava, a također može smanjiti troškove cjevovodnog sustava.
U prethodnom članku predstavljene su prednosti korištenja kao zapornog ventila. Ako se koristi kao regulacijski ventil, prednosti će biti očitije. Ako se koristi pravokutni rotacijski kuglasti ventil, složenost kompleta za automatizaciju ventila značajno će se smanjiti, pa je postao opcionalni element za kriogeni sustav.
Najosnovniji sadržaj gore spomenutog kompleta za automatizaciju je jednostavan i praktičan dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom i pravokutni rotacijski aktuator jednostavne strukture i visoke isplativosti.
Ukratko, dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom ima „subverzivno“ pozitivno značenje za kriogeni cjevovodni sustav. U malim LNG postrojenjima može u potpunosti iskoristiti svoje prednosti.
U proteklih nekoliko godina, ovaj novi proizvod je provjeren u praktičnoj primjeni, dokazujući da ima pozitivan značaj za troškove projekta i dugoročni pouzdani rad sustava.
Vrijeme objave: 17. lipnja 2021.