Μέχρι σήμερα, τα σενάρια κρυογονικών εφαρμογών που απαιτούν σφράγιση βαλβίδων δύο κατευθύνσεων χρησιμοποιούν κυρίως δύο τύπους βαλβίδων, δηλαδή σφαιρικές βαλβίδες και σταθερές σφαιρικές βαλβίδες/σταθερές σφαιρικές βαλβίδες τοποθετημένες στο πάνω μέρος. Ωστόσο, με την επιτυχημένη ανάπτυξη της κρυογονικής σφαιρικής βαλβίδας δύο κατευθύνσεων, οι σχεδιαστές συστημάτων έχουν αποκτήσει μια πιο ελκυστική επιλογή από τις παραδοσιακές σφαιρικές βαλβίδες-πλωτές σφαιρικές βαλβίδεςΈχει υψηλότερο ρυθμό ροής, δεν έχει περιορισμό στην κατεύθυνση ροής και την κατεύθυνση σφράγισης του μέσου και μπορεί να λειτουργήσει με ασφάλεια σε κρυογονικές συνθήκες. Και το μέγεθος είναι μικρότερο, το βάρος είναι ελαφρύτερο και η δομή είναι απλούστερη.
Τα σενάρια κρυογονικών εφαρμογών που απαιτούν βαλβίδες περιλαμβάνουν την είσοδο/έξοδο δεξαμενών αποθήκευσης για πλήρωση και εκκένωση, την συμπίεση κλειστών κενών αγωγών, την αεριοποίηση και υγροποίηση, αγωγούς πολλαπλών χρήσεων για διάφορα συστήματα σε τερματικούς σταθμούς ΥΦΑ, συστήματα ναυτιλίας και δεξαμενόπλοια, συστήματα διανομής, σταθμούς άντλησης και σταθμούς ανεφοδιασμού καυσίμου ΥΦΑ, καθώς και σετ βαλβίδων φυσικού αερίου (GVU) που σχετίζονται με κινητήρες διπλού καυσίμου σε πλοία.
Στα προαναφερθέντα σενάρια εφαρμογών, οι βαλβίδες διακοπής δύο κατευθύνσεων χρησιμοποιούνται γενικά για τον έλεγχο και την απενεργοποίηση του μέσου ρευστού. Σε σύγκριση με εναλλακτικούς τύπους όπωςσφαιρικές βαλβίδες, έχουν αρκετά προβλήματα:
Ο συντελεστής ροής (Cv) είναι χαμηλός - αυτό θα επηρεάσει την επιλογή όλων των σχετικών μεγεθών σωλήνων και θα αποτελέσει πιθανό σημείο συμφόρησης που θα περιορίσει την ικανότητα ροής του συστήματος.
· Ανάγκη διαμόρφωσης γραμμικών ενεργοποιητών για την εκτέλεση λειτουργιών κλεισίματος και ελέγχου - σε σύγκριση με τους ορθογώνιους περιστροφικούς ενεργοποιητές που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο και τη λειτουργία σφαιρικών βαλβίδων και άλλων ορθογώνιων περιστροφικών βαλβίδων, αυτός ο τύπος εξοπλισμού έχει πιο σύνθετη δομή και είναι ακριβός. Το κόστος και η δομική πολυπλοκότητα ενός πλήρους σετ εξοπλισμού βαλβίδων και ενεργοποιητών είναι πολύ σημαντικά.
· Εάν η βαλβίδα διακοπής χρησιμοποιηθεί για την υλοποίηση της λειτουργίας διακοπής έκτακτης ανάγκης που απαιτείται από πολλά συστήματα LNG, η πολυπλοκότητα θα είναι ακόμη μεγαλύτερη.
Για τις μικρές εγκαταστάσεις LNG (SSLNG), τα παραπάνω προβλήματα θα είναι πιο εμφανή, επειδή αυτά τα συστήματα πρέπει να είναι μικρότερα, πιο οικονομικά και να έχουν τη μεγαλύτερη χωρητικότητα ροής, προκειμένου να μειωθεί ο κύκλος φόρτωσης και εκφόρτωσης.
Ο συντελεστής ροής της σφαιρικής βαλβίδας είναι υψηλότερος από αυτόν της σφαιρικής βαλβίδας ίδιου μεγέθους. Με άλλα λόγια, είναι μικρότερες σε μέγεθος χωρίς να επηρεάζουν τον ρυθμό ροής. Αυτό σημαίνει ότι το μέγεθος, το βάρος και το κόστος ολόκληρου του συστήματος σωληνώσεων, ακόμη και ολόκληρου του συστήματος, μειώνονται σημαντικά. Ταυτόχρονα, μπορεί να αυξήσει σημαντικά την απόδοση της επένδυσης (ROI) των σχετικών συστημάτων.
Φυσικά, οι τυπικές κρυογονικές σφαιρικές βαλβίδες πλωτήρα είναι μονόδρομες, κάτι που δεν είναι κατάλληλο για τα προαναφερθέντα σενάρια που απαιτούν σφράγιση διπλής κατεύθυνσης βαλβίδας.
Μονόδρομος εναντίον αμφίδρομης
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, η τυπική πλωτή σφαιρική βαλβίδα για κρυογονικές συνθήκες διαθέτει μια οπή εκτόνωσης πίεσης στην ανάντη πλευρά της σφαίρας βαλβίδας για να αποτρέψει τη συσσώρευση και την αύξηση της πίεσης όταν το μέσο υφίσταται αλλαγή φάσης. Όταν η βαλβίδα βρίσκεται στην κλειστή θέση, το υγροποιημένο φυσικό αέριο που περικλείεται στην κοιλότητα του σώματος της βαλβίδας θα αρχίσει να εξατμίζεται και να διαστέλλεται, και ο όγκος μπορεί να φτάσει 600 φορές τον αρχικό όγκο μετά την πλήρη διαστολή, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει θραύση της βαλβίδας. Για να αποφευχθεί αυτή η κατάσταση, οι περισσότερες τυπικές πλωτές σφαιρικές βαλβίδες έχουν υιοθετήσει έναν μηχανισμό εκτόνωσης πίεσης ανοίγματος ανάντη. Εξαιτίας αυτού, οι παραδοσιακές σφαιρικές βαλβίδες δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε καταστάσεις που απαιτούν αμφίδρομη σφράγιση.
Και αυτό είναι το στάδιο όπου η σφαιρική βαλβίδα διπλής κατεύθυνσης με κρυογονικό πλωτήρα μπορεί να δείξει τα ταλέντα της. Η διαφορά μεταξύ αυτής της βαλβίδας και της τυπικής κρυογονικής βαλβίδας μονής κατεύθυνσης είναι:
· Δεν υπάρχει άνοιγμα στη σφαίρα της βαλβίδας για την εκτόνωση της πίεσης
· Μπορεί να σφραγίσει το υγρό και προς τις δύο κατευθύνσεις
· Δεν υπάρχει άνοιγμα στη σφαίρα της βαλβίδας για την εκτόνωση της πίεσης
· Μπορεί να σφραγίσει το υγρό και προς τις δύο κατευθύνσεις
Στην αμφίδρομη κρυογονική σφαιρική βαλβίδα πλωτήρα, η αμφίδρομη έδρα βαλβίδας με ελατήριο αντικαθιστά τον μηχανισμό εκτόνωσης πίεσης ανοίγματος ανάντη. Η έδρα βαλβίδας με ελατήριο μπορεί να απελευθερώσει την υπερβολική πίεση που παράγεται από το υγροποιημένο φυσικό αέριο που περικλείεται στην κοιλότητα του σώματος της βαλβίδας, αποτρέποντας έτσι τη θραύση της βαλβίδας, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.
Επιπλέον, η έδρα της βαλβίδας με ελατήριο βοηθά στη διατήρηση της ροπής της βαλβίδας σε χαμηλότερη και στην επίτευξη ομαλότερης λειτουργίας σε κρυογονικές συνθήκες.
Η κρυογονική βαλβίδα διπλής κατεύθυνσης με πλωτήρα είναι εξοπλισμένη με δακτύλιο στεγανοποίησης γραφίτη δεύτερου σταδίου, έτσι ώστε η βαλβίδα να έχει λειτουργία πυρασφάλειας. Εκτός εάν ένα καταστροφικό ατύχημα προκαλέσει καύση των πολυμερών μερών της βαλβίδας, η δευτερεύουσα σφράγιση δεν θα έρθει σε επαφή με το μέσο. Σε περίπτωση ατυχήματος, η σφράγιση δεύτερου επιπέδου θα επιτύχει τη λειτουργία πυρασφάλειας.
Πλεονεκτήματα των βαλβίδων δύο κατευθύνσεων
Σε σύγκριση με τις σφαιρικές βαλβίδες, τις σταθερές και τις σταθερές σφαιρικές βαλβίδες που τοποθετούνται στο πάνω μέρος, η αμφίδρομη κρυογονική σφαιρική βαλβίδα πλωτήρα έχει όλα τα πλεονεκτήματα μιας σφαιρικής βαλβίδας υψηλού συντελεστή ροής και δεν υπάρχει περιορισμός στην κατεύθυνση ρευστού και στεγανοποίησης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια σε κρυογονικές συνθήκες. Το μέγεθος είναι σχετικά μικρό και η δομή είναι σχετικά απλή. Ο αντίστοιχος ενεργοποιητής είναι επίσης σχετικά απλός (περιστροφή ορθής γωνίας) και μικροσκοπικός. Αυτά τα πλεονεκτήματα σημαίνουν ότι ολόκληρο το σύστημα είναι μικρότερο, ελαφρύτερο και πιο οικονομικό.
Σε σύγκριση με τις σφαιρικές βαλβίδες, τις σταθερές και τις σταθερές σφαιρικές βαλβίδες που τοποθετούνται στο πάνω μέρος, η αμφίδρομη κρυογονική σφαιρική βαλβίδα πλωτήρα έχει όλα τα πλεονεκτήματα μιας σφαιρικής βαλβίδας υψηλού συντελεστή ροής και δεν υπάρχει περιορισμός στην κατεύθυνση ρευστού και στεγανοποίησης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια σε κρυογονικές συνθήκες. Το μέγεθος είναι σχετικά μικρό και η δομή είναι σχετικά απλή. Ο αντίστοιχος ενεργοποιητής είναι επίσης σχετικά απλός (περιστροφή ορθής γωνίας) και μικροσκοπικός. Αυτά τα πλεονεκτήματα σημαίνουν ότι ολόκληρο το σύστημα είναι μικρότερο, ελαφρύτερο και πιο οικονομικό.
Ο Πίνακας 1 συγκρίνει την αμφίδρομη κρυογονική πλωτή σφαιρική βαλβίδα με άλλες βαλβίδες με παρόμοιες λειτουργίες από την άποψη της συντήρησης, του μεγέθους, του βάρους, του επιπέδου ροπής, της δυσκολίας ελέγχου και του συνολικού κόστους, και συνοψίζει διεξοδικά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της.
Εάν μια μικρή εγκατάσταση LNG παραβιάσει τη σύμβαση και υιοθετήσει μια αμφίδρομη κρυογονική σφαιρική βαλβίδα, μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως τα μοναδικά πλεονεκτήματα της σφαιρικής βαλβίδας, δηλαδή την πλήρη διάμετρο, τον υψηλό ρυθμό ροής και τον υψηλό ρυθμό εκκένωσης του αγωγού. Σχετικά μιλώντας, μπορεί να υποστηρίξει σωλήνες μικρότερου μεγέθους διατηρώντας παράλληλα τον ίδιο ρυθμό ροής, έτσι ώστε να μειωθεί ο συνολικός όγκος, το βάρος και η πολυπλοκότητα του συστήματος, και μπορεί επίσης να μειωθεί το κόστος του συστήματος σωληνώσεων.
Το προηγούμενο άρθρο παρουσίασε τα πλεονεκτήματα της χρήσης ως βαλβίδα διακοπής. Εάν χρησιμοποιηθεί ως βαλβίδα ελέγχου, τα πλεονεκτήματα θα είναι πιο προφανή. Εάν χρησιμοποιηθεί η περιστροφική σφαιρική βαλβίδα ορθής γωνίας, η πολυπλοκότητα του κιτ αυτοματισμού βαλβίδων θα μειωθεί σημαντικά, επομένως έχει γίνει προαιρετικό στοιχείο για το κρυογονικό σύστημα.
Το πιο βασικό περιεχόμενο του προαναφερθέντος κιτ αυτοματισμού είναι η απλή και πρακτική κρυογονική σφαιρική βαλβίδα δύο κατευθύνσεων με πλωτήρα και ο ορθογώνιος περιστροφικός ενεργοποιητής με απλή δομή και υψηλή οικονομική αποδοτικότητα.
Εν ολίγοις, η αμφίδρομη κρυογονική σφαιρική βαλβίδα πλωτήρα έχει μια «ανατρεπτική» θετική σημασία για το σύστημα κρυογονικών αγωγών. Σε μικρές εγκαταστάσεις ΥΦΑ, μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως τα πλεονεκτήματά της.
Τα τελευταία χρόνια, αυτό το νέο προϊόν έχει επαληθευτεί σε πρακτικές εφαρμογές, αποδεικνύοντας ότι έχει θετική σημασία για το κόστος του έργου και τη μακροπρόθεσμη αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος.
Ώρα δημοσίευσης: 17 Ιουνίου 2021