Do sada su scenariji kriogene primjene koji zahtijevaju dvosmjerno brtvljenje ventila uglavnom koristili dvije vrste ventila, naime kuglaste ventile i fiksne kuglaste ventile/gornje montirane fiksne kuglaste ventile.Međutim, s uspješnim razvojem dvosmjernog kriogenog kuglastog ventila, dizajneri sustava dobili su privlačniju opciju od tradicionalnih kuglastih ventila-plutajući kuglasti ventili.Ima veći protok, nema ograničenja u smjeru protoka i smjeru brtvljenja medija i može sigurno raditi u kriogenim uvjetima.I veličina je manja, težina je lakša, a struktura je jednostavnija.
Scenariji kriogene primjene koji zahtijevaju ventile uključuju ulaz/izlaz skladišnih spremnika za punjenje i pražnjenje, stvaranje tlaka u zatvorenim praznim cjevovodima, rasplinjavanje i ukapljivanje, višenamjenske cjevovode za različite sustave u LNG terminalnim stanicama, sustave za otpremu i tankere, distribucijske sustave, crpljenje postaje i stanice za punjenje LNG goriva, kao i setovi ventila za prirodni plin (GVU) koji se odnose na motore na dvojno gorivo na brodovima.
U gore navedenim scenarijima primjene, dvosmjerni zaporni ventili općenito se koriste za kontrolu i zatvaranje medija 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 postat će potencijalno usko grlo koje ograničava kapacitet protoka sustava.
· Potreba za konfiguriranjem linearnih pokretača za izvođenje funkcija zatvaranja i upravljanja - u usporedbi s pravokutnim rotacijskim aktuatorima koji se koriste za upravljanje i upravljanje kuglastim ventilima i drugim pravokutnim rotirajućim ventilima, ova vrsta opreme ima složeniju strukturu i skuplja je.Trošak i strukturna složenost cjelovitog skupa opreme ventila i aktuatora vrlo su istaknuti.
· Ako se zaporni ventil koristi za realizaciju funkcije hitnog isključivanja koju zahtijevaju mnogi LNG sustavi, složenost će biti još veća.
Za mala LNG postrojenja (SSLNG) gore navedeni problemi će biti očitiji, jer ti sustavi moraju biti manji, isplativiji i imati najveći protok kako bi se skratio ciklus utovara i istovara.
Koeficijent protoka kuglastog ventila veći je od koeficijenta protoka kuglastog ventila iste veličine.Drugim riječima, manje su veličine bez utjecaja na brzinu protoka.To znači da su veličina, težina i cijena cijelog sustava cjevovoda, pa čak i cijelog sustava, značajno smanjeni.Istodobno, može značajno povećati povrat ulaganja (ROI) povezanih sustava.
Naravno, standardni kriogeni kuglasti ventili s plovkom 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 plutajući kuglasti ventil za kriogene uvjete ima otvor za rasterećenje tlaka na uzvodnoj strani kugle ventila kako bi se spriječilo nakupljanje i porast tlaka kada medij doživi 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 volumen nakon potpunog širenja, što može uzrokovati pucanje ventila .Kako bi se spriječila ova situacija, većina standardnih kuglastih ventila s plovkom ima mehanizam za rasterećenje tlaka otvaranja 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 može pokazati svoje talente.Razlika između ovog ventila i standardnog jednosmjernog kriogenog ventila je:
· Na kugli ventila nema otvora za smanjenje pritiska
· Može zatvoriti tekućinu u oba smjera
· Na kugli ventila nema otvora za smanjenje pritiska
· Može zatvoriti tekućinu u oba smjera
U dvosmjernom kriogenom kuglastom ventilu s plovkom, dvosmjerno sjedište ventila opterećeno oprugom zamjenjuje mehanizam za rasterećenje tlaka otvaranja uzvodno.Sjedište ventila opterećeno oprugom 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, sjedište ventila opterećeno oprugom pomaže u održavanju nižeg okretnog momenta ventila i postizanju glatkijeg rada u kriogenim uvjetima.
Dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom opremljen je grafitnim brtvenim prstenom drugog stupnja, tako da ventil ima protupožarnu funkciju.Osim ako katastrofalna nesreća ne uzrokuje gorenje polimernih dijelova ventila, sekundarna brtva neće doći u dodir s medijem.U slučaju nezgode, brtva druge razine ostvarit će funkciju protupožarne zaštite.
Prednosti dvosmjernih ventila
U usporedbi s kuglastim ventilima, fiksnim i gornje montiranim fiksnim kuglastim ventilima, dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom ima sve prednosti kuglastog ventila s visokim koeficijentom protoka i nema ograničenja u pogledu tekućine i smjera brtvljenja.Može se sigurno koristiti u kriogenim uvjetima;veličina je relativno mala, a struktura relativno jednostavna.Odgovarajući aktuator također je 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 gornje montiranim fiksnim kuglastim ventilima, dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom ima sve prednosti kuglastog ventila s visokim koeficijentom protoka i nema ograničenja u pogledu tekućine i smjera brtvljenja.Može se sigurno koristiti u kriogenim uvjetima;veličina je relativno mala, a struktura relativno jednostavna.Odgovarajući aktuator također je 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 sa sličnim funkcijama iz perspektive održavanja, veličine, težine, razine zakretnog momenta, težine upravljanja i ukupne cijene, te sveobuhvatno sažima njegove prednosti i nedostatke.
Ako malo LNG postrojenje prekrši konvenciju i usvoji dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil, ono može u potpunosti iskoristiti jedinstvene prednosti kuglastog ventila, to jest puni promjer, visok protok i visok protok u cjevovodu.Relativno govoreći, može podržati cijevi manjih dimenzija uz zadržavanje iste brzine protoka, tako da može smanjiti ukupni volumen, težinu i složenost sustava, a također može smanjiti troškove cjevovodnog sustava.
Prethodni članak predstavio je prednosti korištenja kao zapornog ventila.Ako se koristi kao regulacijski ventil, prednosti će biti očitije.Ako se koristi pravokutni rotirajući kuglasti ventil, složenost kompleta za automatizaciju ventila bit će znatno smanjena, pa je postao izborni 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 ima "subverzivno" pozitivno značenje za kriogeni cjevovodni sustav.U malim LNG postrojenjima može u potpunosti iskoristiti svoje prednosti.
U posljednjih nekoliko godina ovaj je novi proizvod provjeren u praktičnim primjenama, čime je dokazano da ima pozitivan značaj za cijenu projekta i dugoročno pouzdan rad sustava.
Vrijeme objave: 17. lipnja 2021