1. Wybierz zawór do zastosowań kriogenicznych
WybórZawór kriogenicznyW przypadku zastosowań kriogenicznych, wybór może być bardzo skomplikowany. Kupujący muszą wziąć pod uwagę warunki panujące na pokładzie i w fabryce. Ponadto, specyficzne właściwości cieczy kriogenicznych wymagają odpowiedniej wydajności zaworów. Właściwy dobór zapewnia niezawodność instalacji, ochronę sprzętu i bezpieczną eksploatację. Na globalnym rynku LNG stosowane są dwa główne typy zaworów.
Operator musi zmniejszyć rozmiar zbiornika gazu ziemnego, aby był jak najmniejszy. Robi to za pomocą LNG (skroplonego gazu ziemnego). Po schłodzeniu do temperatury około -165°C gaz ziemny staje się cieczą. W tej temperaturze główny zawór odcinający musi nadal działać.
2. Co wpływa na konstrukcję zaworu kriogenicznego
Temperatura ma istotny wpływ na konstrukcję zaworu. Na przykład, użytkownicy mogą potrzebować go w popularnych środowiskach, takich jak Bliski Wschód. Może on również nadawać się do stosowania w zimnych środowiskach, takich jak oceany polarne. Oba te czynniki mogą wpływać na szczelność i trwałość zaworu. Elementy tych zaworów obejmują korpus zaworu, pokrywę, trzpień, uszczelkę trzpienia, zawór kulowy i gniazdo zaworu. Ze względu na różny skład materiałowy, elementy te rozszerzają się i kurczą w różnych temperaturach.
2.1. Opcje zastosowań kriogenicznych
• Operatorzy używają zaworów w zimnych środowiskach, na przykład na platformach wiertniczych na morzach polarnych.
• Operatorzy używają zaworów do zarządzania płynami, których temperatura jest znacznie poniżej zera.
W przypadku gazów wysoce łatwopalnych, np. gazu ziemnego lub tlenu, zawór musi działać prawidłowo także w razie pożaru.
2.2. Ciśnienie zaworu kriogenicznego
Podczas normalnego postępowania z czynnikiem chłodniczym następuje wzrost ciśnienia. Jest to spowodowane wzrostem temperatury otoczenia i powstawaniem pary wodnej. Należy zachować szczególną ostrożność podczas projektowania zaworów/systemu rurowego. Powoduje to wzrost ciśnienia.
2.3. Temperatura zaworu kriogenicznego
Gwałtowne zmiany temperatury mogą mieć wpływ na bezpieczeństwo pracowników i fabryk. Ze względu na zróżnicowany skład materiałów i czas ekspozycji na czynnik chłodniczy, każdy element zaworu kriogenicznego rozszerza się i kurczy z różną szybkością.
Kolejnym poważnym problemem związanym z obsługą czynników chłodniczych jest wzrost temperatury otoczenia. To właśnie ten wzrost temperatury powoduje, że producenci izolują zawory i rury.
Oprócz wysokiego zakresu temperatur, zawór musi również sprostać znacznym wyzwaniom. W przypadku skroplonego helu temperatura gazu spada do -270°C.
2.4. Funkcja zaworu kriogenicznego
I odwrotnie, gdy temperatura spadnie do zera absolutnego, działanie zaworów staje się bardzo trudne. Zawory kriogeniczne łączą rury z gazami ciekłymi z otoczeniem. Dzieje się to w temperaturze otoczenia. W rezultacie różnica temperatur między rurą a otoczeniem może sięgać nawet 300°C.
2.5. Wydajność zaworu kriogenicznego
Różnica temperatur powoduje przepływ ciepła ze strefy ciepłej do strefy zimnej. Może to zakłócić prawidłowe działanie zaworu. W skrajnych przypadkach zmniejsza to również wydajność systemu. Jest to szczególnie niepokojące, gdy na ciepłym końcu tworzy się lód.
Jednak w zastosowaniach niskotemperaturowych ten pasywny proces nagrzewania jest również celowy. Proces ten służy do uszczelnienia trzpienia zaworu. Zazwyczaj trzpień zaworu jest uszczelniany tworzywem sztucznym. Materiały te nie są odporne na niskie temperatury, ale wysokowydajne metalowe uszczelnienia dwóch części, które poruszają się w przeciwnych kierunkach, są po prostu bardzo drogie i praktycznie niemożliwe do wykonania.
2.6. Uszczelnianie zaworów kriogenicznych
Istnieje bardzo proste rozwiązanie tego problemu! Przenosisz plastik używany do uszczelnienia trzonka zaworu do miejsca, gdzie temperatura jest względnie normalna. Oznacza to, że uszczelniacz trzonka zaworu musi być utrzymywany w pewnej odległości od cieczy.
2.7. Trzyprzesunięty obrotowy zawór odcinający szczelny
Te przesunięcia umożliwiają otwieranie i zamykanie zaworu. Charakteryzują się one bardzo niskim tarciem i tarciem podczas pracy. Dodatkowo, moment obrotowy trzpienia jest wykorzystywany do uszczelnienia zaworu. Jednym z wyzwań związanych z magazynowaniem LNG są uwięzione komory. W tych komorach ciecz może eksplozywnie zwiększyć swoją objętość ponad 600 razy. Trzyobrotowy, szczelny zawór odcinający eliminuje to wyzwanie.
2.8. Zawory zwrotne jedno- i dwuprzegrodowe
Zawory te są kluczowym elementem urządzeń skraplających, ponieważ zapobiegają uszkodzeniom spowodowanym przepływem wstecznym. Materiał i rozmiar są istotnymi czynnikami, ponieważ zawory kriogeniczne są drogie. Skutki nieprawidłowego doboru zaworów mogą być szkodliwe.
3. W jaki sposób inżynierowie zapewniają szczelność zaworów kriogenicznych?
Wycieki są bardzo kosztowne, biorąc pod uwagę koszt przetworzenia gazu w czynnik chłodniczy. Są również niebezpieczne.
Dużym problemem związanym z technologią kriogeniczną jest możliwość przecieku gniazda zaworowego. Kupujący często nie doceniają promieniowego i liniowego wzrostu trzonu w stosunku do korpusu. Wybierając odpowiedni zawór, kupujący mogą uniknąć powyższych problemów.
Nasza firma zaleca stosowanie zaworów niskotemperaturowych ze stali nierdzewnej. Podczas pracy z gazem skroplonym materiał ten dobrze reaguje na gradienty temperatury.Zawory kriogeniczneNależy stosować odpowiednie materiały uszczelniające o szczelności do 100 barów. Dodatkowo, wydłużenie pokrywy jest bardzo ważną cechą, ponieważ decyduje o szczelności uszczelnienia trzpienia.
Czas publikacji: 13 maja 2020 r.