Дотепер у кріогенних сценаріях застосування, що вимагають герметизації двоходових клапанів, переважно використовувалися два типи клапанів, а саме: кульові клапани та кульові клапани/кульові клапани, що монтуються зверху. Однак, завдяки успішній розробці двоходових кріогенних кульових клапанів, розробники систем отримали більш привабливий варіант, ніж традиційні кульові клапани.плаваючі кульові клапаниВін має вищу швидкість потоку, не має обмежень щодо напрямку потоку та напрямку ущільнення середовища, і може безпечно працювати в кріогенних умовах. Крім того, він менший за розміром, легший за вагою та має простішу конструкцію.
Кріогенні сценарії застосування, що потребують клапанів, включають вхід/вихід резервуарів для зберігання для наповнення та розвантаження, створення тиску в закритих порожніх трубопроводах, газифікацію та скраплення, багатоцільові трубопроводи для різних систем на термінальних станціях ЗПГ, судноплавних системах та танкерах, розподільчі системи, насосні станції та станції заправки ЗПГ, а також комплекти клапанів для природного газу (GVU), пов'язані з двопаливними двигунами на суднах.
У вищезгаданих сценаріях застосування двоходові запірні клапани зазвичай використовуються для керування та перекриття рідини. Порівняно з альтернативними типами, такими яккульові крани, у них є кілька проблем:
Коефіцієнт потоку (Cv) низький – це вплине на вибір усіх відповідних розмірів труб і стане потенційним вузьким місцем, що обмежує пропускну здатність системи.
· Необхідність налаштування лінійних приводів для виконання функцій закриття та керування – порівняно з прямокутними поворотними приводами, що використовуються для керування та роботи кульових клапанів та інших прямокутних поворотних клапанів, цей тип обладнання має складнішу структуру та є дорогим. Вартість та структурна складність повного комплекту обладнання клапана та приводу є дуже помітними.
· Якщо запірний клапан використовується для реалізації функції аварійного відключення, необхідної багатьма системами ЗПГ, складність буде ще вищою.
Для малих установок ЗПГ (SSLNG) вищезазначені проблеми будуть більш очевидними, оскільки ці системи повинні бути меншими, економічно ефективнішими та мати найбільшу пропускну здатність, щоб скоротити цикл завантаження та розвантаження.
Коефіцієнт потоку кульового клапана вищий, ніж у кульового клапана такого ж розміру. Іншими словами, вони менші за розміром, що не впливає на швидкість потоку. Це означає, що розмір, вага та вартість усієї трубопровідної системи та навіть всієї системи значно зменшуються. Водночас це може значно збільшити рентабельність інвестицій (ROI) пов'язаних систем.
Звичайно, стандартні кріогенні поплавкові кульові клапани є односторонніми, що не підходить для вищезгаданих сценаріїв, які потребують двостороннього герметизації клапана.
Односторонній рух проти двостороннього руху
Як показано на рисунку 1, стандартний кульовий клапан з плаваючим верхом для кріогенних умов має отвір для скидання тиску на стороні кульового клапана, щоб запобігти накопиченню та підвищенню тиску під час фазового переходу середовища. Коли клапан знаходиться в закритому положенні, зріджений природний газ, що міститься в порожнині корпусу клапана, починає випаровуватися та розширюватися, і об'єм може досягти 600 разів початкового об'єму після повного розширення, що може призвести до розриву клапана. Щоб запобігти цій ситуації, більшість стандартних кульових клапанів з плаваючим верхом оснащені механізмом скидання тиску при відкритті. Через це традиційні кульові клапани не можна використовувати в ситуаціях, коли потрібне двостороннє герметизування.
І це той етап, на якому двосторонній кріогенний кульовий поплавковий клапан може продемонструвати свої таланти. Різниця між цим клапаном та стандартним одностороннім кріогенним клапаном полягає в наступному:
· На кульці клапана немає отвору для скидання тиску
· Може герметизувати рідину в обох напрямках
· На кульці клапана немає отвору для скидання тиску
· Може герметизувати рідину в обох напрямках
У двоходовому кріогенному кульовому клапані з поплавком двоходове пружинне сідло клапана замінює механізм скидання тиску, що відкривається вище за течією. Пружинне сідло клапана може скинути надмірний тиск, що створюється зрідженим природним газом, що міститься в порожнині корпусу клапана, тим самим запобігаючи розриву клапана, як показано на рисунку 2.
Крім того, пружинне сідло клапана допомагає підтримувати клапан на меншому крутному моменті та досягати плавнішої роботи в кріогенних умовах.
Двоходовий кріогенний поплавковий кульовий клапан оснащений ущільнювальним кільцем другого ступеня з графіту, завдяки чому клапан виконує функцію пожежної безпеки. Якщо внаслідок катастрофічної аварії полімерні частини клапана не загоряться, вторинне ущільнення не контактуватиме із середовищем. У разі аварії ущільнення другого ступеня виконуватиме функцію пожежної безпеки.
Переваги двоходових клапанів
Порівняно з кульовими клапанами, стаціонарними та кульовими клапанами, що встановлюються зверху, двоходовий кріогенний поплавковий кульовий клапан має всі переваги кульового клапана з високим коефіцієнтом потоку, і немає обмежень щодо рідини та напрямку ущільнення. Його можна безпечно використовувати в кріогенних умовах; розмір відносно невеликий, а конструкція відносно проста. Відповідний привід також відносно простий (обертання під прямим кутом) та мініатюрний. Ці переваги означають, що вся система менша, легша та економічно ефективніша.
Порівняно з кульовими клапанами, стаціонарними та кульовими клапанами, що встановлюються зверху, двоходовий кріогенний поплавковий кульовий клапан має всі переваги кульового клапана з високим коефіцієнтом потоку, і немає обмежень щодо рідини та напрямку ущільнення. Його можна безпечно використовувати в кріогенних умовах; розмір відносно невеликий, а конструкція відносно проста. Відповідний привід також відносно простий (обертання під прямим кутом) та мініатюрний. Ці переваги означають, що вся система менша, легша та економічно ефективніша.
У таблиці 1 порівнюється двоходовий кріогенний плаваючий кульовий клапан з іншими клапанами з аналогічними функціями з точки зору обслуговування, розміру, ваги, рівня крутного моменту, складності керування та загальної вартості, а також вичерпно підсумовано його переваги та недоліки.
Якщо невеликий об'єкт ЗПГ порушить цю конвенцію та впровадить двоходовий кріогенний кульовий кран, це дозволить повною мірою реалізувати унікальні переваги кульового крана, а саме: повний діаметр, високу швидкість потоку та високу швидкість скидання трубопроводу. Відносно кажучи, він може підтримувати труби меншого розміру, зберігаючи ту саму швидкість потоку, тому може зменшити загальний об'єм, вагу та складність системи, а також знизити вартість трубопровідної системи.
У попередній статті було представлено переваги використання як запірного клапана. Якщо використовувати його як регулювальний клапан, переваги будуть більш очевидними. Якщо використовувати кульовий поворотний клапан з прямим кутом, складність комплекту автоматизації клапана значно зменшиться, тому він став додатковим елементом для кріогенної системи.
Найбазовішим вмістом вищезгаданого комплекту автоматизації є простий та практичний двоходовий кріогенний поплавковий кульовий клапан і прямокутний поворотний привід з простою конструкцією та високою економічною ефективністю.
Коротше кажучи, двоходовий кріогенний поплавковий кульовий клапан має «підривне» позитивне значення для кріогенної трубопровідної системи. На невеликих установках ЗПГ він може повною мірою реалізувати свої переваги.
Протягом останніх кількох років цей новий продукт був перевірений на практиці, що доводить його позитивне значення для вартості проекту та довгострокової надійної роботи системи.
Час публікації: 17 червня 2021 р.