Hittills har kryogena tillämpningar som kräver tätning av tvåvägsventiler huvudsakligen använt två typer av ventiler, nämligen kulventiler och fasta kulventiler/toppmonterade fasta kulventiler. Men med den framgångsrika utvecklingen av den tvåvägs kryogena kulventilen har systemkonstruktörer fått ett mer attraktivt alternativ än traditionella kulventiler-flytande kulventilerDen har en högre flödeshastighet, har inga begränsningar för mediets flödesriktning och tätningsriktning och kan fungera säkert under kryogena förhållanden. Och storleken är mindre, vikten är lättare och strukturen är enklare.
Kryogena tillämpningsscenarier som kräver ventiler inkluderar inlopp/utlopp av lagringstankar för fyllning och tömning, trycksättning av slutna tomma rörledningar, förgasning och kondensering, multifunktionella rörledningar för olika system i LNG-terminalstationer, sjöfartssystem och tankfartyg, distributionssystem, pumpstationer och LNG-bränslepåfyllningsstationer, samt naturgasventilsatser (GVU) relaterade till flerbränslemotorer på fartyg.
I ovan nämnda tillämpningsscenarier används vanligtvis tvåvägsavstängningsventiler för att styra och stänga av mediet. Jämfört med alternativa typer somkulventiler, de har flera problem:
Flödeskoefficienten (Cv) är låg – detta kommer att påverka valet av alla relevanta rörstorlekar och bli en potentiell flaskhals som begränsar systemets flödeskapacitet.
· Behov av att konfigurera linjära ställdon för att utföra stängnings- och styrfunktioner – jämfört med de rektangulära roterande ställdon som används för att styra och manövrera kulventiler och andra rektangulära roterande ventiler har denna typ av utrustning en mer komplex struktur och är dyr. Kostnaden och den strukturella komplexiteten för en komplett uppsättning ventil- och ställdonsutrustning är mycket framträdande.
· Om avstängningsventilen används för att realisera den nödavstängningsfunktion som krävs av många LNG-system, blir komplexiteten ännu högre.
För små LNG-anläggningar (SSLNG) kommer ovanstående problem att vara mer uppenbara, eftersom dessa system måste vara mindre, mer kostnadseffektiva och ha den största flödeskapaciteten för att förkorta lastnings- och lossningscykeln.
Kulventilens flödeskoefficient är högre än för sätesventiler av samma storlek. Med andra ord är de mindre i storlek utan att påverka flödeshastigheten. Detta innebär att storleken, vikten och kostnaden för hela rörsystemet och till och med hela systemet minskas avsevärt. Samtidigt kan det avsevärt öka avkastningen på investeringen (ROI) för relaterade system.
Naturligtvis är vanliga kryogena flottörkulventiler envägs, vilket inte är lämpligt för ovan nämnda scenarier som kräver tvåvägstätning av ventilen.
Enkelriktad kontra tvåriktad
Som visas i figur 1 har en standard flytande kulventil för kryogena förhållanden ett tryckavlastningshål på ventilkulans uppströms sida för att förhindra att trycket ackumuleras och stiger när mediet genomgår en fasförändring. När ventilen är i stängt läge börjar den flytande naturgasen som är innesluten i ventilhusets hålrum att avdunsta och expandera, och volymen kan nå 600 gånger den ursprungliga volymen efter att ha expanderat helt, vilket kan orsaka att ventilen spricker. För att förhindra denna situation har de flesta standard flytande kulventiler antagit en uppströms öppningstryckavlastningsmekanism. På grund av detta kan traditionella kulventiler inte användas i situationer som kräver tvåvägstätning.
Och det här är det skede där den tvåvägs kryogena flottörkulventilen kan visa sina talanger. Skillnaden mellan denna ventil och den vanliga envägs kryogena ventilen är:
· Det finns ingen öppning på ventilkulan för att avlasta trycket
· Den kan täta vätska i båda riktningarna
· Det finns ingen öppning på ventilkulan för att avlasta trycket
· Den kan täta vätska i båda riktningarna
I den tvåvägs kryogena flottörkulventilen ersätter det tvåvägs fjäderbelastade ventilsätet den uppströms öppnande tryckavlastningsmekanismen. Det fjäderbelastade ventilsätet kan frigöra det övertryck som genereras av den flytande naturgasen som är innesluten i ventilhusets hålrum, och därigenom förhindra att ventilen spricker, såsom visas i figur 2.
Dessutom bidrar det fjäderbelastade ventilsätet till att hålla ventilen vid ett lägre vridmoment och uppnå jämnare drift under kryogena förhållanden.
Den tvåvägs kryogena flottörkulventilen är utrustad med en andrastegs grafittätningsring, så att ventilen har en brandskyddsfunktion. Om inte en katastrofal olycka orsakar att ventilens polymerdelar brinner, kommer den sekundära tätningen inte att komma i kontakt med mediet. Vid en olycka kommer den andrastegs tätningen att uppnå brandskyddsfunktionen.
Fördelar med tvåvägsventiler
Jämfört med kulventiler, fasta och toppmonterade fasta kulventiler har den tvåvägs kryogena flottörkulventilen alla fördelarna med en kulventil med hög flödeskoefficient, och det finns inga begränsningar för vätskan och tätningsriktningen. Den kan användas säkert under kryogena förhållanden; storleken är relativt liten och strukturen är relativt enkel. Det matchande ställdonet är också relativt enkelt (rätvinklig rotation) och miniatyriserat. Dessa fördelar innebär att hela systemet är mindre, lättare och mer kostnadseffektivt.
Jämfört med kulventiler, fasta och toppmonterade fasta kulventiler har den tvåvägs kryogena flottörkulventilen alla fördelarna med en kulventil med hög flödeskoefficient, och det finns inga begränsningar för vätskan och tätningsriktningen. Den kan användas säkert under kryogena förhållanden; storleken är relativt liten och strukturen är relativt enkel. Det matchande ställdonet är också relativt enkelt (rätvinklig rotation) och miniatyriserat. Dessa fördelar innebär att hela systemet är mindre, lättare och mer kostnadseffektivt.
Tabell 1 jämför den tvåvägs kryogena flytande kulventilen med andra ventiler med liknande funktioner vad gäller underhåll, storlek, vikt, vridmomentnivå, regleringssvårigheter och totalkostnad, och sammanfattar utförligt dess fördelar och nackdelar.
Om en liten LNG-anläggning bryter mot konventionen och använder en tvåvägs kryogen kulventil, kan den utnyttja kulventilens unika fördelar fullt ut, det vill säga full diameter, högt flöde och hög rörledningsutloppshastighet. Relativt sett kan den stödja rör av mindre storlek samtidigt som flödeshastigheten bibehålls, vilket kan minska systemets totala volym, vikt och komplexitet, och även minska kostnaden för rörsystemet.
I den föregående artikeln presenterades fördelarna med att användas som avstängningsventil. Om den används som reglerventil blir fördelarna mer uppenbara. Om den rätvinkliga roterande kulventilen används minskas komplexiteten hos ventilautomatiseringssatsen avsevärt, så den har blivit ett valfritt alternativ för kryogena system.
Det mest grundläggande innehållet i ovan nämnda automatiseringssats är den enkla och praktiska tvåvägs kryogena flottörkulventilen och det rektangulära roterande ställdonet med enkel struktur och hög kostnadseffektivitet.
Kort sagt har den tvåvägs kryogena flottörkulventilen en "subversiv" positiv betydelse för det kryogena rörledningssystemet. I små LNG-anläggningar kan den utnyttja sina fördelar fullt ut.
Under de senaste åren har denna nya produkt verifierats i praktiska tillämpningar, vilket bevisar att den har positiv betydelse för projektkostnaden och systemets långsiktiga tillförlitliga drift.
Publiceringstid: 17 juni 2021