Fins ara, els escenaris d'aplicació criogènica que requereixen segellat de vàlvules de dues vies han utilitzat principalment dos tipus de vàlvules, a saber, vàlvules de globus i vàlvules de bola fixes/vàlvules de bola fixes muntades a la part superior.Tanmateix, amb el desenvolupament reeixit de la vàlvula de bola criogènica de dues vies, els dissenyadors de sistemes han obtingut una opció més atractiva que les vàlvules de bola tradicionals.vàlvules de bola flotants.Té un cabal més alt, no té cap restricció en la direcció del flux i la direcció de segellat del medi i pot funcionar amb seguretat en condicions criogèniques.I la mida és més petita, el pes és més lleuger i l'estructura és més senzilla.
Els escenaris d'aplicació criogènica que requereixen vàlvules inclouen l'entrada/sortida dels dipòsits d'emmagatzematge per a l'ompliment i la descàrrega, pressurització de canonades buides tancades, gasificació i liqüefacció, canonades polivalents per a diversos sistemes en estacions terminals de GNL, sistemes d'enviament i camions cisterna, sistemes de distribució, bombeig. estacions i estacions d'ompliment de combustible de GNL, així com conjunts de vàlvules de gas natural (GVU) relacionats amb motors de combustible dual dels vaixells.
En els escenaris d'aplicació esmentats anteriorment, generalment s'utilitzen vàlvules de tancament de dues vies per controlar i tancar el fluid mitjà.En comparació amb tipus alternatius com aravàlvules de bola, tenen diversos problemes:
El coeficient de flux (Cv) és baix, això afectarà la selecció de totes les mides de canonades rellevants i es convertirà en un coll d'ampolla potencial que restringirà la capacitat de flux del sistema.
· Necessitat de configurar actuadors lineals per realitzar funcions de tancament i control -en comparació amb els actuadors rotatius rectangulars utilitzats per controlar i operar vàlvules de bola i altres vàlvules rotatives rectangulars, aquest tipus d'equips té una estructura més complexa i és car.El cost i la complexitat estructural d'un conjunt complet d'equips de vàlvules i actuadors són molt importants.
· Si la vàlvula de tancament s'utilitza per realitzar la funció d'aturada d'emergència requerida per molts sistemes de GNL, la complexitat serà encara més gran.
Per a les petites instal·lacions de GNL (SSLNG), els problemes anteriors seran més evidents, perquè aquests sistemes han de ser més petits, més rendibles i tenir la capacitat de cabal més gran per tal d'escurçar el cicle de càrrega i descàrrega.
El coeficient de flux de la vàlvula de bola és superior al de la vàlvula de globus de la mateixa mida.En altres paraules, són de mida més petita sense afectar el cabal.Això significa que la mida, el pes i el cost de tot el sistema de canonades i fins i tot de tot el sistema es redueixen significativament.Al mateix temps, pot augmentar significativament el retorn de la inversió (ROI) dels sistemes relacionats.
Per descomptat, les vàlvules de bola de flotador criogèniques estàndard són unidireccionals, cosa que no és adequada per als escenaris esmentats anteriorment que requereixen segellat de vàlvules de dues vies.
Unidireccional Vs Bidireccional
Tal com es mostra a la figura 1, la vàlvula de bola flotant estàndard per a condicions criogèniques té un forat d'alleujament de pressió al costat aigües amunt de la bola de la vàlvula per evitar que la pressió s'acumuli i augmenti quan el medi experimenta un canvi de fase.Quan la vàlvula està en posició tancada, el gas natural liquat tancat a la cavitat del cos de la vàlvula començarà a evaporar-se i expandir-se, i el volum pot arribar a 600 vegades el volum original després d'haver-se expandit completament, cosa que pot provocar que la vàlvula esclati. .Per evitar aquesta situació, la majoria de vàlvules de bola flotant estàndard han adoptat un mecanisme d'alleujament de pressió d'obertura aigües amunt.Per això, les vàlvules de bola tradicionals no es poden utilitzar en situacions que requereixen un segellat bidireccional.
I aquesta és l'etapa on la vàlvula de bola de flotador criogènica bidireccional pot mostrar els seus talents.La diferència entre aquesta vàlvula i la vàlvula criogènica unidireccional estàndard és:
· No hi ha cap obertura a la bola de la vàlvula per alleujar la pressió
· Pot segellar fluids en ambdues direccions
· No hi ha cap obertura a la bola de la vàlvula per alleujar la pressió
· Pot segellar fluids en ambdues direccions
A la vàlvula de bola de flotador criogènic de dues vies, el seient de la vàlvula amb molla de dues vies substitueix el mecanisme d'alleujament de pressió d'obertura aigües amunt.El seient de la vàlvula amb molla pot alliberar la pressió excessiva generada pel gas natural liquat tancat a la cavitat del cos de la vàlvula, evitant així que la vàlvula esclati, tal com es mostra a la figura 2.
A més, el seient de la vàlvula amb molla ajuda a mantenir la vàlvula a un parell inferior i a aconseguir un funcionament més suau en condicions criogèniques.
La vàlvula de bola flotant criogènica de dues vies està equipada amb un anell de segellat de grafit de segona etapa, de manera que la vàlvula té una funció de seguretat contra incendis.A menys que un accident catastròfic faci que les parts de polímer de la vàlvula es cremin, el segell secundari no entrarà en contacte amb el medi.En cas d'accident, el segell de segon nivell aconseguirà la funció de protecció contra incendis.
Avantatges de les vàlvules de dues vies
En comparació amb les vàlvules de globus, les vàlvules de bola fixes i muntades a la part superior, la vàlvula de bola de flotador criogènic de dues vies té tots els avantatges d'una vàlvula de bola d'alt coeficient de flux i no hi ha cap restricció en la direcció del fluid i de segellat.Es pot utilitzar amb seguretat en condicions criogèniques;la mida és relativament petita i l'estructura és relativament simple.L'actuador coincident també és relativament simple (gir en angle recte) i miniaturitzat.Aquests avantatges fan que tot el sistema sigui més petit, més lleuger i més rendible.
En comparació amb les vàlvules de globus, les vàlvules de bola fixes i muntades a la part superior, la vàlvula de bola de flotador criogènic de dues vies té tots els avantatges d'una vàlvula de bola d'alt coeficient de flux i no hi ha cap restricció en la direcció del fluid i de segellat.Es pot utilitzar amb seguretat en condicions criogèniques;la mida és relativament petita i l'estructura és relativament simple.L'actuador coincident també és relativament simple (gir en angle recte) i miniaturitzat.Aquests avantatges fan que tot el sistema sigui més petit, més lleuger i més rendible.
La taula 1 compara la vàlvula de bola flotant criogènica de dues vies amb altres vàlvules amb funcions similars des de les perspectives de manteniment, mida, pes, nivell de parell, dificultat de control i cost global, i resumeix de manera exhaustiva els seus avantatges i desavantatges.
Si una petita instal·lació de GNL incompleix la convenció i adopta una vàlvula de bola criogènica de dues vies, pot donar un joc total als avantatges únics de la vàlvula de bola, és a dir, diàmetre complet, cabal alt i alta velocitat de descàrrega de la canonada.Relativament parlant, pot suportar canonades de mida més petita mantenint el mateix cabal, de manera que pot reduir el volum total, el pes i la complexitat del sistema, i també pot reduir el cost del sistema de canonades.
L'article anterior presentava els avantatges d'utilitzar-se com a vàlvula de tancament.Si s'utilitza com a vàlvula de control, els avantatges seran més evidents.Si s'utilitza la vàlvula de bola rotativa d'angle recte, la complexitat del kit d'automatització de la vàlvula es reduirà significativament, de manera que s'ha convertit en un element opcional per al sistema criogènic.
El contingut més bàsic del kit d'automatització esmentat anteriorment és la vàlvula de bola flotant criogènica de dues vies senzilla i pràctica i l'actuador rotatiu rectangular amb estructura senzilla i alta eficiència de costos.
En resum, la vàlvula de bola flotant criogènica de dues vies té un significat positiu "subversiu" per al sistema de canonades criogèniques.A les petites instal·lacions de GNL, pot donar el màxim partit als seus avantatges.
En els últims anys, aquest nou producte s'ha verificat en aplicacions pràctiques, demostrant que té una importància positiva per al cost del projecte i el funcionament fiable del sistema a llarg termini.
Hora de publicació: 17-juny-2021