Досега, в криогенните приложения, изискващи уплътняване на двупътни клапани, се използваха главно два вида клапани, а именно сферични клапани и фиксирани сферични клапани/фиксирани сферични клапани, монтирани отгоре. С успешното разработване на двупътните криогенни сферични клапани обаче, системните дизайнери получиха по-привлекателна опция от традиционните сферични клапани -плаващи сферични крановеТой има по-висок дебит, няма ограничения за посоката на потока и посоката на запечатване на средата и може да работи безопасно в криогенни условия. Размерът е по-малък, теглото е по-леко, а структурата е по-проста.
Криогенните приложения, които изискват клапани, включват входа/изхода на резервоари за съхранение за пълнене и изпразване, налягане в затворени празни тръбопроводи, газификация и втечняване, многофункционални тръбопроводи за различни системи в терминални станции за втечнен природен газ (LNG), корабни системи и танкери, разпределителни системи, помпени станции и станции за зареждане с LNG гориво, както и комплекти клапани за природен газ (GVU), свързани с двугоривни двигатели на кораби.
В гореспоменатите сценарии на приложение, двупосочните спирателни вентили обикновено се използват за контрол и спиране на флуидния носител. В сравнение с алтернативни типове, като напримерсферични кранове, те имат няколко проблема:
Коефициентът на дебит (Cv) е нисък - това ще повлияе на избора на всички съответни размери на тръбите и ще се превърне в потенциално пречка, ограничаваща капацитета на потока на системата.
· Необходимост от конфигуриране на линейни задвижващи механизми за изпълнение на функции за затваряне и управление - в сравнение с правоъгълните ротационни задвижващи механизми, използвани за управление и работа на сферични кранове и други правоъгълни ротационни клапани, този тип оборудване има по-сложна структура и е скъпо. Цената и структурната сложност на пълен комплект оборудване от клапани и задвижващи механизми са много забележими.
· Ако спирателният вентил се използва за реализиране на функцията за аварийно спиране, изисквана от много LNG системи, сложността ще бъде още по-висока.
За малките съоръжения за втечнен природен газ (SSLNG) горепосочените проблеми ще бъдат по-очевидни, тъй като тези системи трябва да бъдат по-малки, по-рентабилни и да имат най-голям дебит, за да се съкрати цикълът на товарене и разтоварване.
Коефициентът на поток на сферичния кран е по-висок от този на сферичния кран със същия размер. С други думи, те са по-малки по размер, без това да влияе на дебита. Това означава, че размерът, теглото и цената на цялата тръбопроводна система и дори на цялата система са значително намалени. В същото време може значително да се увеличи възвръщаемостта на инвестициите (ROI) на свързаните системи.
Разбира се, стандартните криогенни поплавъчни сферични кранове са еднопосочни, което не е подходящо за гореспоменатите сценарии, които изискват двупосочно уплътнение на клапана.
Еднопосочно срещу двупосочно
Както е показано на Фигура 1, стандартният плаващ сферичен кран за криогенни условия има отвор за освобождаване на налягането от страната на горната част на сферичния клапан, за да се предотврати натрупването и повишаването на налягането, когато средата претърпи фазова промяна. Когато клапанът е в затворено положение, втечненият природен газ, затворен в кухината на тялото на клапана, ще започне да се изпарява и разширява, като обемът му може да достигне 600 пъти първоначалния обем след пълно разширяване, което може да доведе до спукване на клапана. За да се предотврати тази ситуация, повечето стандартни плаващи сферични клапани са използвали механизъм за освобождаване на налягането при отваряне нагоре по веригата. Поради това традиционните сферични клапани не могат да се използват в ситуации, които изискват двупосочно уплътнение.
И това е етапът, в който двупътният криогенен поплавъчен сферичен кран може да покаже своите таланти. Разликата между този клапан и стандартния еднопосочен криогенен клапан е:
· Няма отвор на сферата на клапана за освобождаване на налягането
· Може да запечатва течности и в двете посоки
· Няма отвор на сферата на клапана за освобождаване на налягането
· Може да запечатва течности и в двете посоки
В двупътния криогенен поплавъчен сферичен кран, двупътният пружинен вентил замества механизма за освобождаване на налягането при отваряне нагоре по веригата. Пружинният вентил може да освободи прекомерното налягане, генерирано от втечнения природен газ, затворен в кухината на тялото на клапана, като по този начин предотвратява спукването на клапана, както е показано на Фигура 2.
Освен това, пружинно натовареното седалка на клапана помага за поддържане на по-нисък въртящ момент на клапана и постигане на по-плавна работа в криогенни условия.
Двупосочният криогенен поплавъчен сферичен кран е оборудван с уплътнителен пръстен от втори етап от графит, така че клапанът има функция за пожарна безопасност. Освен ако катастрофална авария не доведе до изгаряне на полимерните части на клапана, вторичното уплътнение няма да влезе в контакт с флуида. В случай на авария, уплътнението от втори етап ще изпълни функцията за пожарна безопасност.
Предимства на двупътните клапани
В сравнение с сферичните клапани, фиксираните и монтираните отгоре фиксирани сферични клапани, двупътният криогенен поплавъчен сферичен клапан има всички предимства на сферичния клапан с висок коефициент на поток и няма ограничение за флуида и посоката на уплътняване. Той може да се използва безопасно в криогенни условия; размерът е сравнително малък, а структурата е сравнително проста. Съответстващият задвижващ механизъм също е сравнително прост (въртене под прав ъгъл) и миниатюрен. Тези предимства означават, че цялата система е по-малка, по-лека и по-рентабилна.
В сравнение с сферичните клапани, фиксираните и монтираните отгоре фиксирани сферични клапани, двупътният криогенен поплавъчен сферичен клапан има всички предимства на сферичния клапан с висок коефициент на поток и няма ограничение за флуида и посоката на уплътняване. Той може да се използва безопасно в криогенни условия; размерът е сравнително малък, а структурата е сравнително проста. Съответстващият задвижващ механизъм също е сравнително прост (въртене под прав ъгъл) и миниатюрен. Тези предимства означават, че цялата система е по-малка, по-лека и по-рентабилна.
Таблица 1 сравнява двупътния криогенен плаващ сферичен кран с други клапани с подобни функции от гледна точка на поддръжка, размер, тегло, ниво на въртящ момент, трудност при управление и обща цена, и обобщава подробно неговите предимства и недостатъци.
Ако малко съоръжение за втечнен природен газ (LNG) наруши конвенцията и използва двупосочен криогенен сферичен кран, то може да се възползва максимално от уникалните му предимства, а именно пълен диаметър, висок дебит и висока скорост на изпускане на тръбопровода. Сравнително казано, то може да поддържа тръби с по-малък размер, като същевременно поддържа същия дебит, така че може да намали общия обем, тегло и сложност на системата, а също така може да намали и цената на тръбопроводната система.
В предишната статия бяха представени предимствата на използването му като спирателен вентил. Ако се използва като контролен вентил, предимствата ще бъдат по-очевидни. Ако се използва въртящ се сферичен вентил с десен ъгъл, сложността на комплекта за автоматизация на вентила ще бъде значително намалена, така че той се е превърнал в опционален елемент за криогенната система.
Най-основното съдържание на гореспоменатия комплект за автоматизация е простият и практичен двупосочен криогенен поплавъчен сферичен кран и правоъгълният ротационен задвижващ механизъм с опростена структура и висока икономическа ефективност.
Накратко, двупътният криогенен поплавъчен сферичен кран има „подривно“ положително значение за криогенната тръбопроводна система. В малки съоръжения за втечнен природен газ (LNG) той може да разгърне пълните си предимства.
През последните няколко години този нов продукт е проверен в практически приложения, доказвайки, че е от положително значение за разходите по проекта и дългосрочната надеждна работа на системата.
Време на публикуване: 17 юни 2021 г.