Frem til nå har kryogene applikasjonsscenarier som krever tetning av toveisventiler hovedsakelig brukt to typer ventiler, nemlig kuleventiler og faste kuleventiler/toppmonterte faste kuleventiler. Med den vellykkede utviklingen av den toveis kryogene kuleventilen har systemdesignere imidlertid fått et mer attraktivt alternativ enn tradisjonelle kuleventiler-flytende kuleventilerDen har høyere strømningshastighet, ingen begrensning på strømningsretningen og tetningsretningen til mediet, og kan operere trygt under kryogene forhold. Og størrelsen er mindre, vekten er lettere, og strukturen er enklere.
Kryogene bruksscenarier som krever ventiler inkluderer innløp/utløp av lagringstanker for fylling og tømming, trykksetting av lukkede, tomme rørledninger, forgassing og flytendegjøring, flerbruksrørledninger for ulike systemer i LNG-terminalstasjoner, skipssystemer og tankskip, distribusjonssystemer, pumpestasjoner og LNG-drivstofffyllestasjoner, samt naturgassventilsett (GVU-er) relatert til dobbeltdrivstoffmotorer på skip.
I de ovennevnte bruksscenariene brukes vanligvis toveis avstengningsventiler til å kontrollere og stenge av medievæsken. Sammenlignet med alternative typer somkuleventiler, de har flere problemer:
Strømningskoeffisienten (Cv) er lav – dette vil påvirke valget av alle relevante rørstørrelser og vil bli en potensiell flaskehals som begrenser systemets strømningskapasitet.
· Behov for å konfigurere lineære aktuatorer for å utføre lukke- og kontrollfunksjoner – sammenlignet med de rektangulære roterende aktuatorene som brukes til å kontrollere og betjene kuleventiler og andre rektangulære roterende ventiler, har denne typen utstyr en mer kompleks struktur og er dyr. Kostnaden og den strukturelle kompleksiteten til et komplett sett med ventil- og aktuatorutstyr er svært fremtredende.
· Hvis avstengningsventilen brukes til å realisere nødavstengningsfunksjonen som kreves av mange LNG-systemer, vil kompleksiteten bli enda høyere.
For små LNG-anlegg (SSLNG) vil problemene ovenfor være mer åpenbare, fordi disse systemene må være mindre, mer kostnadseffektive og ha størst strømningskapasitet for å forkorte laste- og lossesyklusen.
Kuleventilens strømningskoeffisient er høyere enn for en kuleventil av samme størrelse. Med andre ord er de mindre i størrelse uten at det påvirker strømningshastigheten. Dette betyr at størrelsen, vekten og kostnaden for hele rørsystemet og til og med hele systemet reduseres betydelig. Samtidig kan det øke avkastningen på investeringen (ROI) for relaterte systemer betydelig.
Standard kryogene flottørkuleventiler er selvfølgelig enveis, noe som ikke er egnet for de ovennevnte scenariene som krever toveisventiltetting.
Enveis vs. toveis
Som vist i figur 1 har en standard flytende kuleventil for kryogene forhold et trykkavlastningshull på oppstrømssiden av ventilkulen for å forhindre at trykket akkumuleres og stiger når mediet gjennomgår en faseendring. Når ventilen er i lukket posisjon, vil den flytende naturgassen som er innesluttet i hulrommet i ventilhuset begynne å fordampe og utvide seg, og volumet kan nå 600 ganger det opprinnelige volumet etter å ha blitt fullstendig utvidet, noe som kan føre til at ventilen sprekker. For å forhindre denne situasjonen har de fleste standard flytende kuleventiler tatt i bruk en oppstrøms åpningstrykkavlastningsmekanisme. På grunn av dette kan ikke tradisjonelle kuleventiler brukes i situasjoner som krever toveis tetting.
Og dette er stadiet hvor den toveis kryogene flottørkuleventilen kan vise sine talenter. Forskjellen mellom denne ventilen og den vanlige enveis kryogene ventilen er:
· Det er ingen åpning på ventilkulen for å avlaste trykket
· Den kan tette væske i begge retninger
· Det er ingen åpning på ventilkulen for å avlaste trykket
· Den kan tette væske i begge retninger
I den toveis kryogene flottørkuleventilen erstatter det toveis fjærbelastede ventilsetet den oppstrøms åpnende trykkavlastningsmekanismen. Det fjærbelastede ventilsetet kan frigjøre det overdrevne trykket som genereres av den flytende naturgassen som er innesluttet i hulrommet i ventilhuset, og dermed forhindre at ventilen sprekker, som vist i figur 2.
I tillegg bidrar det fjærbelastede ventilsetet til å holde ventilen på et lavere dreiemoment og oppnå jevnere drift under kryogene forhold.
Den toveis kryogene flottørkuleventilen er utstyrt med en andre-trinns grafitttetningsring, slik at ventilen har en brannsikkerhetsfunksjon. Med mindre en katastrofal ulykke forårsaker at polymerdelene i ventilen brenner, vil ikke sekundærtetningen komme i kontakt med mediet. I tilfelle en ulykke vil andre-trinns tetningen oppnå funksjonen som brannsikkerhetsbeskyttelse.
Fordeler med toveisventiler
Sammenlignet med kuleventiler, faste og toppmonterte faste kuleventiler, har den toveis kryogene flottørkuleventilen alle fordelene til en kuleventil med høy strømningskoeffisient, og det er ingen begrensning på væsken og tetningsretningen. Den kan brukes trygt under kryogene forhold; størrelsen er relativt liten og strukturen er relativt enkel. Den matchende aktuatoren er også relativt enkel (rettvinklet rotasjon) og miniatyrisert. Disse fordelene betyr at hele systemet er mindre, lettere og mer kostnadseffektivt.
Sammenlignet med kuleventiler, faste og toppmonterte faste kuleventiler, har den toveis kryogene flottørkuleventilen alle fordelene til en kuleventil med høy strømningskoeffisient, og det er ingen begrensning på væsken og tetningsretningen. Den kan brukes trygt under kryogene forhold; størrelsen er relativt liten og strukturen er relativt enkel. Den matchende aktuatoren er også relativt enkel (rettvinklet rotasjon) og miniatyrisert. Disse fordelene betyr at hele systemet er mindre, lettere og mer kostnadseffektivt.
Tabell 1 sammenligner den toveis kryogene flytende kuleventilen med andre ventiler med lignende funksjoner når det gjelder vedlikehold, størrelse, vekt, momentnivå, kontrollvanskelighetsgrad og totalkostnad, og oppsummerer dens fordeler og ulemper på en omfattende måte.
Hvis et lite LNG-anlegg bryter med konvensjonen og tar i bruk en toveis kryogen kuleventil, kan det fullt ut utnytte kuleventilens unike fordeler, det vil si full diameter, høy strømningshastighet og høy rørledningsutløpshastighet. Relativt sett kan den støtte rør av mindre størrelse samtidig som den opprettholder samme strømningshastighet, slik at den kan redusere systemets totale volum, vekt og kompleksitet, og kan også redusere kostnadene for rørsystemet.
Den forrige artikkelen introduserte fordelene ved å brukes som avstengningsventil. Hvis den brukes som reguleringsventil, vil fordelene være mer åpenbare. Hvis den rettvinklede roterende kuleventilen brukes, vil kompleksiteten til ventilautomatiseringssettet reduseres betydelig, så det har blitt et valgfritt element for det kryogene systemet.
Det mest grunnleggende innholdet i det ovennevnte automatiseringssettet er den enkle og praktiske toveis kryogeniske flottørkuleventilen og den rektangulære roterende aktuatoren med enkel struktur og høy kostnadseffektivitet.
Kort sagt har den toveis kryogene flottørkuleventilen en «subversiv» positiv betydning for det kryogene rørledningssystemet. I små LNG-anlegg kan den utnytte sine fordeler fullt ut.
I løpet av de siste årene har dette nye produktet blitt verifisert i praktiske anvendelser, noe som beviser at det har positiv betydning for prosjektkostnadene og systemets langsiktige pålitelige drift.
Publisert: 17. juni 2021