Până în prezent, scenariile de aplicații criogenice care necesitau etanșarea valvelor cu două căi au utilizat în principal două tipuri de valve, și anume valve glob și valve cu bilă fixe/valve cu bilă fixe montate deasupra. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea cu succes a valvei cu bilă criogenice cu două căi, proiectanții de sisteme au obținut o opțiune mai atractivă decât valvele cu bilă tradiționale -robinete cu bilă plutitoareAre un debit mai mare, nu are restricții privind direcția de curgere și direcția de etanșare a mediului și poate funcționa în siguranță în condiții criogenice. Dimensiunea este mai mică, greutatea este mai ușoară, iar structura este mai simplă.
Scenariile de aplicații criogenice care necesită valve includ intrarea/ieșirea rezervoarelor de stocare pentru umplere și descărcare, presurizarea conductelor închise și goale, gazificarea și lichefiere, conducte multifuncționale pentru diverse sisteme în stațiile terminale GNL, sisteme de transport maritim și nave cisternă, sisteme de distribuție, stații de pompare și stații de alimentare cu combustibil GNL, precum și seturi de valve pentru gaze naturale (GVU) aferente motoarelor cu combustibil dual de pe nave.
În scenariile de aplicare menționate mai sus, robinetele de închidere cu două căi sunt utilizate în general pentru a controla și închide fluidul mediu. Comparativ cu tipurile alternative, cum ar firobinete cu bilă, au mai multe probleme:
Coeficientul de debit (Cv) este scăzut - acest lucru va afecta selecția tuturor dimensiunilor relevante de conducte și va deveni un potențial blocaj care restricționează capacitatea de debit a sistemului.
· Necesitatea de a configura actuatoare liniare pentru a îndeplini funcții de închidere și control - în comparație cu actuatoarele rotative dreptunghiulare utilizate pentru controlul și acționarea robinetelor cu bilă și a altor robinete rotative dreptunghiulare, acest tip de echipament are o structură mai complexă și este scump. Costul și complexitatea structurală a unui set complet de robinete și actuatoare sunt foarte importante.
Dacă robinetul de închidere este utilizat pentru a realiza funcția de oprire de urgență necesară multor sisteme GNL, complexitatea va fi și mai mare.
Pentru instalațiile GNL mici (SSLNG), problemele menționate mai sus vor fi mai evidente, deoarece aceste sisteme trebuie să fie mai mici, mai rentabile și să aibă cea mai mare capacitate de debit pentru a scurta ciclul de încărcare și descărcare.
Coeficientul de debit al robinetului cu bilă este mai mare decât cel al robinetului globular de aceeași dimensiune. Cu alte cuvinte, acestea sunt mai mici ca dimensiuni, fără a afecta debitul. Aceasta înseamnă că dimensiunea, greutatea și costul întregului sistem de conducte și chiar al întregului sistem sunt reduse semnificativ. În același timp, poate crește semnificativ rentabilitatea investiției (ROI) a sistemelor aferente.
Desigur, robinetele criogenice cu bilă plutitoare standard sunt unidirecționale, ceea ce nu este potrivit pentru scenariile menționate mai sus care necesită etanșarea robinetelor bidirecționale.
Sens unic vs. sens bidirecțional
După cum se arată în Figura 1, robinetul cu bilă plutitor standard pentru condiții criogenice are un orificiu de eliberare a presiunii pe partea din amonte a bilei robinetului pentru a preveni acumularea și creșterea presiunii atunci când mediul suferă o schimbare de fază. Când robinetul este în poziția închisă, gazul natural lichefiat închis în cavitatea corpului robinetului va începe să se evapore și să se extindă, iar volumul poate ajunge la 600 de ori volumul inițial după ce este complet extins, ceea ce poate provoca explozia robinetului. Pentru a preveni această situație, majoritatea robinetelor cu bilă plutitor standard au adoptat un mecanism de eliberare a presiunii de deschidere în amonte. Din această cauză, robinetele cu bilă tradiționale nu pot fi utilizate în situații care necesită etanșare bidirecțională.
Și aceasta este etapa în care robinetul criogenic cu bilă cu plutitor bidirecțional își poate demonstra abilitățile. Diferența dintre acest robinet și robinetul criogenic unidirecțional standard este:
· Nu există nicio deschidere pe bila supapei pentru a elibera presiunea
· Poate etanșa fluidul în ambele direcții
· Nu există nicio deschidere pe bila supapei pentru a elibera presiunea
· Poate etanșa fluidul în ambele direcții
În cazul robinetului criogenic cu bilă cu plutitor, scaunul robinetului cu arc, cu două căi, înlocuiește mecanismul de eliberare a presiunii de deschidere din amonte. Scaunul robinetului cu arc poate elibera presiunea excesivă generată de gazul natural lichefiat închis în cavitatea corpului robinetului, prevenind astfel explozia robinetului, așa cum se arată în Figura 2.
În plus, scaunul supapei cu arc ajută la menținerea supapei la un cuplu mai mic și la obținerea unei funcționări mai line în condiții criogenice.
Robinetul criogenic cu bilă cu plutitor bidirecțional este echipat cu un inel de etanșare din grafit în a doua treaptă, astfel încât robinetul are o funcție de siguranță la incendiu. Cu excepția cazului în care un accident catastrofal provoacă arderea părților polimerice ale robinetului, etanșarea secundară nu va intra în contact cu mediul. În caz de accident, etanșarea de nivel doi va îndeplini funcția de protecție la incendiu.
Avantajele valvelor cu două căi
Comparativ cu robinetele cu bilă, robinetele cu bilă fixe și cele cu bilă fixă montată deasupra, robinetul criogenic cu bilă cu plutitor bidirecțional are toate avantajele unui robinet cu bilă cu coeficient de debit ridicat și nu există restricții privind fluidul și direcția de etanșare. Poate fi utilizat în siguranță în condiții criogenice; dimensiunea este relativ mică, iar structura este relativ simplă. Servomotorul potrivit este, de asemenea, relativ simplu (rotație în unghi drept) și miniaturizat. Aceste avantaje înseamnă că întregul sistem este mai mic, mai ușor și mai rentabil.
Comparativ cu robinetele cu bilă, robinetele cu bilă fixe și cele cu bilă fixă montată deasupra, robinetul criogenic cu bilă cu plutitor bidirecțional are toate avantajele unui robinet cu bilă cu coeficient de debit ridicat și nu există restricții privind fluidul și direcția de etanșare. Poate fi utilizat în siguranță în condiții criogenice; dimensiunea este relativ mică, iar structura este relativ simplă. Servomotorul potrivit este, de asemenea, relativ simplu (rotație în unghi drept) și miniaturizat. Aceste avantaje înseamnă că întregul sistem este mai mic, mai ușor și mai rentabil.
Tabelul 1 compară robinetul criogenic cu bilă plutitoare bidirecțională cu alte robinete cu funcții similare din perspectiva întreținerii, dimensiunii, greutății, nivelului de cuplu, dificultății de control și costului total și rezumă în mod cuprinzător avantajele și dezavantajele sale.
Dacă o instalație mică de GNL încalcă convențiile și adoptă o robinetă criogenică cu bilă cu două căi, aceasta poate valorifica pe deplin avantajele unice ale robinetului cu bilă, adică diametrul complet, debitul mare și rata mare de descărcare a conductei. Relativ vorbind, aceasta poate suporta conducte de dimensiuni mai mici, menținând în același timp același debit, astfel încât poate reduce volumul total, greutatea și complexitatea sistemului și poate reduce, de asemenea, costul sistemului de conducte.
Articolul anterior a prezentat avantajele utilizării ca robinet de închidere. Dacă este utilizat ca robinet de control, avantajele vor fi mai evidente. Dacă se utilizează robinetul cu bilă rotativ în unghi drept, complexitatea kitului de automatizare a robinetului va fi redusă semnificativ, astfel încât acesta a devenit un element opțional pentru sistemul criogenic.
Cel mai element de bază al kitului de automatizare menționat mai sus este robinetul criogenic cu bilă, cu plutitor, bidirecțional, simplu și practic, și actuatorul rotativ dreptunghiular cu structură simplă și eficiență ridicată a costurilor.
Pe scurt, robinetul cu bilă cu plutitor criogenic bidirecțional are o semnificație pozitivă „subversivă” pentru sistemul de conducte criogenice. În instalațiile mici de GNL, își poate valorifica pe deplin avantajele.
În ultimii ani, acest nou produs a fost verificat în aplicații practice, dovedind că are o importanță pozitivă pentru costul proiectului și pentru funcționarea fiabilă pe termen lung a sistemului.
Data publicării: 17 iunie 2021