Eddig a kétirányú szeleptömítést igénylő kriogén alkalmazási forgatókönyvekben főként kétféle szelepet használtak, nevezetesen gömbcsapokat és fix gömbcsapokat/felülre szerelt fix gömbcsapokat. A kétirányú kriogén gömbcsap sikeres kifejlesztésével azonban a rendszertervezők vonzóbb alternatívát találtak, mint a hagyományos gömbcsapok -úszó gömbcsapokNagyobb áramlási sebességgel rendelkezik, nincs korlátozás a közeg áramlási irányára és tömítési irányára vonatkozóan, és biztonságosan működhet kriogén körülmények között. Ezenkívül a mérete kisebb, a súlya könnyebb, és a szerkezete egyszerűbb.
A szelepeket igénylő kriogén alkalmazási forgatókönyvek közé tartozik a tárolótartályok be- és kimenete töltéshez és ürítéshez, zárt, üres csővezetékek nyomás alá helyezése, gázosítás és cseppfolyósítás, többcélú csővezetékek LNG-terminál állomások különféle rendszereihez, hajózási rendszerek és tartályhajók, elosztórendszerek, szivattyúállomások és LNG-üzemanyagtöltő állomások, valamint a hajókon lévő kettős üzemanyagú motorokhoz kapcsolódó földgázszelep-készletek (GVU-k).
A fent említett alkalmazási esetekben általában kétutas elzárószelepeket használnak a közeg szabályozására és elzárására. Az alternatív típusokhoz, mint például agömbcsapok, több problémájuk is van:
Az áramlási együttható (Cv) alacsony – ez befolyásolja az összes releváns csőméret kiválasztását, és potenciális szűk keresztmetszetet jelenthet, korlátozva a rendszer áramlási kapacitását.
· Lineáris aktuátorokat kell konfigurálni zárási és vezérlési funkciók ellátására – a golyóscsapok és más téglalap alakú forgószelepek vezérlésére és működtetésére használt téglalap alakú forgóaktuátorokhoz képest ez a típusú berendezés összetettebb felépítésű és drágább. A szelep- és aktuátorberendezések komplett készletének költsége és szerkezeti összetettsége nagyon kiemelkedő.
· Ha az elzárószelepet számos LNG-rendszer által megkövetelt vészleállító funkció megvalósítására használják, a bonyolultság még nagyobb lesz.
A kis LNG-létesítmények (SSLNG) esetében a fenti problémák nyilvánvalóbbak lesznek, mivel ezeknek a rendszereknek kisebbeknek, költséghatékonyabbaknak és a legnagyobb áramlási kapacitással kell rendelkezniük a be- és kirakodási ciklus lerövidítése érdekében.
A gömbcsap áramlási együtthatója magasabb, mint az azonos méretű gömbcsapoké. Más szóval, kisebb méretűek anélkül, hogy befolyásolnák az áramlási sebességet. Ez azt jelenti, hogy a teljes csőrendszer, sőt az egész rendszer mérete, súlya és költsége jelentősen csökken. Ugyanakkor jelentősen növelheti a kapcsolódó rendszerek megtérülését (ROI).
Természetesen a standard kriogén úszógolyós szelepek egyirányúak, ami nem alkalmas a fent említett, kétirányú szeleptömítést igénylő esetekre.
Egyirányú vs. kétirányú
Amint az az 1. ábrán látható, a kriogén körülményekhez használt szabványos úszógolyós szelepek a szelepgolyó felső oldalán nyomáscsökkentő furattal rendelkeznek, hogy megakadályozzák a nyomás felhalmozódását és emelkedését, amikor a közeg fázisváltozáson megy keresztül. Amikor a szelep zárt helyzetben van, a szeleptest üregében lévő cseppfolyósított földgáz elpárologni és kitágulni kezd, és a térfogata a teljes kitágulás után elérheti az eredeti térfogat 600-szorosát, ami a szelep szétrepedését okozhatja. Ennek a helyzetnek a megelőzése érdekében a legtöbb szabványos úszógolyós szelep felső nyitási nyomáscsökkentő mechanizmussal rendelkezik. Emiatt a hagyományos golyósszelepek nem használhatók olyan helyzetekben, amelyek kétirányú tömítést igényelnek.
És ez az a szakasz, ahol a kétirányú kriogén úszógolyós szelep megmutathatja képességeit. A különbség e szelep és a standard egyirányú kriogén szelep között a következő:
· A szelepgolyón nincs nyílás a nyomás csökkentésére
· Mindkét irányban képes folyadékot lezárni
· A szelepgolyón nincs nyílás a nyomás csökkentésére
· Mindkét irányban képes folyadékot lezárni
A kétirányú kriogén úszós gömbcsapban a kétirányú rugós szelepülés helyettesíti a felfelé nyitó nyomáscsökkentő mechanizmust. A rugós szelepülés képes kioldani a szeleptest üregében lévő cseppfolyósított földgáz által létrehozott túlzott nyomást, ezáltal megakadályozva a szelep repedését, ahogy az a 2. ábrán látható.
Ezenkívül a rugós szelepülék segít alacsonyabb nyomatékon tartani a szelepet, és simább működést biztosít kriogén körülmények között.
A kétirányú kriogén úszógolyós szelep második fokozatú grafit tömítőgyűrűvel van felszerelve, így a szelep tűzvédelmi funkcióval is rendelkezik. Hacsak egy katasztrofális baleset nem okozza a szelep polimer alkatrészeinek égését, a másodlagos tömítés nem kerül érintkezésbe a közeggel. Baleset esetén a második szintű tömítés tűzvédelmi funkciót tölt be.
A kétutas szelepek előnyei
A gömbcsapokkal, a fix és felül szerelt fix gömbcsapokkal összehasonlítva a kétirányú kriogén úszós gömbcsap a nagy áramlási együtthatójú gömbcsapok minden előnyével rendelkezik, és nincs korlátozás a folyadék és a tömítés irányára vonatkozóan. Biztonságosan használható kriogén körülmények között; mérete viszonylag kicsi, szerkezete viszonylag egyszerű. A hozzá illő működtető is viszonylag egyszerű (derékszögű forgás) és miniatürizált. Ezek az előnyök azt jelentik, hogy a teljes rendszer kisebb, könnyebb és költséghatékonyabb.
A gömbcsapokkal, a fix és felül szerelt fix gömbcsapokkal összehasonlítva a kétirányú kriogén úszós gömbcsap a nagy áramlási együtthatójú gömbcsapok minden előnyével rendelkezik, és nincs korlátozás a folyadék és a tömítés irányára vonatkozóan. Biztonságosan használható kriogén körülmények között; mérete viszonylag kicsi, szerkezete viszonylag egyszerű. A hozzá illő működtető is viszonylag egyszerű (derékszögű forgás) és miniatürizált. Ezek az előnyök azt jelentik, hogy a teljes rendszer kisebb, könnyebb és költséghatékonyabb.
Az 1. táblázat összehasonlítja a kétirányú kriogén úszógolyós szelepet más, hasonló funkciójú szelepekkel a karbantartás, a méret, a súly, a nyomatékszint, a szabályozási nehézség és az összköltség szempontjából, és átfogóan összefoglalja előnyeit és hátrányait.
Ha egy kis LNG-létesítmény szakít a konvencióval, és kétirányú kriogén gömbcsapot alkalmaz, akkor teljes mértékben kihasználhatja a gömbcsap egyedi előnyeit, azaz a teljes átmérőt, a nagy áramlási sebességet és a nagy csővezeték-ürítési sebességet. Viszonylag kisebb méretű csöveket is képes elbírni ugyanazon áramlási sebesség fenntartása mellett, így csökkentheti a rendszer teljes térfogatát, súlyát és bonyolultságát, valamint a csővezeték-rendszer költségeit is.
Az előző cikk bemutatta az elzárószelepként való használat előnyeit. Szabályozószelepként használva az előnyök nyilvánvalóbbak lesznek. Ha derékszögű forgó gömbcsapot használunk, a szelepautomatizáló készlet bonyolultsága jelentősen csökken, így opcionális elemmé vált a kriogén rendszerben.
A fent említett automatizálási készlet legalapvetőbb tartalma az egyszerű és praktikus kétutas kriogén úszós golyóscsap, valamint az egyszerű szerkezetű és költséghatékony téglalap alakú forgóhajtómű.
Röviden, a kétirányú kriogén úszógolyóscsap „felforgató” pozitív jelentőséggel bír a kriogén csővezeték-rendszer számára. Kis LNG-létesítményekben teljes mértékben kiaknázhatja előnyeit.
Az elmúlt években ezt az új terméket gyakorlati alkalmazásokban is igazolták, bizonyítva, hogy pozitív jelentőséggel bír a projekt költségei és a rendszer hosszú távú megbízható működése szempontjából.
Közzététel ideje: 2021. június 17.