Do sada su se u kriogenim primjenama koje zahtijevaju zaptivanje dvosmjernih ventila uglavnom koristile dvije vrste ventila, i to kuglasti ventili i fiksni kuglasti ventili/fiksni kuglasti ventili montirani na vrhu. Međutim, uspješnim razvojem dvosmjernih kriogenih kuglastih ventila, dizajneri sistema dobili su atraktivniju opciju od tradicionalnih kuglastih ventila -plutajući kuglasti ventiliIma 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 jednostavnija.
Kriogeni scenariji primjene koji zahtijevaju ventile uključuju ulaz/izlaz rezervoara za punjenje i pražnjenje, održavanje pritiska u zatvorenim praznim cjevovodima, gasifikaciju i ukapljivanje, višenamjenske cjevovode za različite sisteme u LNG terminalima, brodskim sistemima i tankerima, distributivne sisteme, crpne stanice i stanice za punjenje LNG gorivom, kao i setove ventila za prirodni plin (GVU) povezane s motorima s dvostrukim gorivom na brodovima.
U gore navedenim scenarijima primjene, dvosmjerni zaporni ventili se uglavnom koriste za kontrolu i zatvaranje srednjeg fluida. U poređenju sa alternativnim tipovima kao što sukuglasti ventili, imaju nekoliko problema:
Koeficijent protoka (Cv) je nizak - to će uticati na izbor svih relevantnih veličina cijevi i postati potencijalno usko grlo koje ograničava kapacitet protoka sistema.
· Potreba za konfigurisanjem linearnih aktuatora za obavljanje funkcija zatvaranja i upravljanja - u poređenju sa pravougaonim rotacionim aktuatorima koji se koriste za upravljanje i rad kuglastih ventila i drugih pravougaonih rotacionih ventila, ova vrsta opreme ima složeniju strukturu i skuplja je. Troškovi i strukturna složenost kompletnog seta opreme ventila i aktuatora su veoma izraženi.
· Ako se zaporni ventil koristi za realizaciju funkcije hitnog isključivanja koju zahtijevaju mnogi LNG sistemi, složenost će biti još veća.
Za mala postrojenja za tečni prirodni gas (LNG) (SSLNG), gore navedeni problemi će biti očigledniji, jer ovi sistemi 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 po veličini bez utjecaja na brzinu protoka. To znači da su veličina, težina i troškovi cijelog cjevovodnog sistema, pa čak i cijelog sistema, značajno smanjeni. Istovremeno, može značajno povećati povrat ulaganja (ROI) povezanih sistema.
Naravno, standardni kriogeni kuglasti ventili s plovkom su jednosmjerni, što nije prikladno za gore navedene scenarije koji zahtijevaju dvosmjerno brtvljenje ventila.
Jednosmjerni u odnosu na 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 akumuliranje 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 prvobitnog 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 pritiska
· Može zaptivati tečnost u oba smjera
· Na kugli ventila nema otvora za smanjenje pritiska
· Može zaptivati tečnost u oba smjera
U dvosmjernom kriogenom kuglastom ventilu s plovkom, dvosmjerno opružno sjedište ventila zamjenjuje mehanizam za smanjenje pritiska pri otvaranju uzvodno. Opružno sjedište ventila može osloboditi prekomjerni pritisak 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 obrtnom momentu i postizanju glatkijeg rada u kriogenim uslovima.
Dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom opremljen je drugostepenim grafitnim zaptivnim prstenom, tako da ventil ima funkciju zaštite od požara. Osim ako katastrofalna nesreća ne uzrokuje izgaranje polimernih dijelova ventila, sekundarno zaptivanje neće doći u kontakt s medijem. U slučaju nesreće, zaptivanje drugog nivoa će postići funkciju zaštite od požara.
Prednosti dvosmjernih ventila
U poređenju sa kuglastim ventilima, fiksnim i fiksnim kuglastim ventilima montiranim na vrhu, dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom ima sve prednosti kuglastog ventila s visokim koeficijentom protoka, i 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 uglom) i minijaturiziran. Ove prednosti znače da je cijeli sistem manji, lakši i isplativiji.
U poređenju sa kuglastim ventilima, fiksnim i fiksnim kuglastim ventilima montiranim na vrhu, dvosmjerni kriogeni kuglasti ventil s plovkom ima sve prednosti kuglastog ventila s visokim koeficijentom protoka, i 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 uglom) i minijaturiziran. Ove prednosti znače da je cijeli sistem manji, lakši i isplativiji.
Tabela 1 upoređuje dvosmjerni kriogeni plutajući kuglasti ventil s drugim ventilima sličnih funkcija sa stanovišta održavanja, veličine, težine, nivoa obrtnog momenta, teškoće upravljanja i ukupnih troškova, te sveobuhvatno sažima njegove prednosti i nedostatke.
Ako malo postrojenje za ukapljivanje prirodnog plina (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 manjeg promjera uz održavanje iste brzine protoka, tako da može smanjiti ukupnu zapreminu, težinu i složenost sistema, a također može smanjiti i troškove cjevovodnog sistema.
U prethodnom članku su predstavljene prednosti korištenja kao zapornog ventila. Ako se koristi kao regulacijski ventil, prednosti će biti očiglednije. Ako se koristi pravokutni rotacijski kuglasti ventil, složenost kompleta za automatizaciju ventila će se značajno smanjiti, pa je postao opcioni element za kriogeni sistem.
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 „subverzivan“ pozitivan značaj za kriogeni cjevovodni sistem. 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 pouzdan rad sistema.
Vrijeme objave: 17. juni 2021.