Encyklopedia zaworów Zawory kriogeniczne do zastosowań LNG

Witryna internetowa poświęcona zaworom hydraulicznym

Cechy branży spedycyjnej

Stocznia jest bardzo minimalistyczna. W rezultacie, na pokładzie jest bardzo mało miejsca. Operatorzy muszą zmniejszyć rozmiar, aby zbiornik gazu był jak najmniejszy. Robią to poprzez skroplenie gazu ziemnego (LNG, Skroplony gaz ziemny). Poprzez ochłodzenie go mniej więcej do punktu, w którym gaz ziemny staje się ciekły. W temperaturach -165°C, główny zawór odcinający musi nadal działać.

Co wpływa na konstrukcję zaworu?

Temperatura ma istotny wpływ na konstrukcję zaworu. Na przykład, użytkownicy mogą go potrzebować w gorących środowiskach, takich jak Bliski Wschód. Lub, może nadawać się do zimnych środowisk, takich jak morza polarne. Obydwa te środowiska mogą mieć wpływ na szczelność i trwałość zaworu. Do elementów tych zaworów zalicza się korpus zaworu, czapeczka, trzon, uszczelka łodygi, zawór kulowy i gniazdo. Ze względu na skład materiału, składniki te rozszerzają się i kurczą w różnych temperaturach.

Opcje zastosowań w niskich temperaturach

Opcja 1.
Operatorzy używają zaworów w zimnym otoczeniu, takich jak platformy wiertnicze na wodach polarnych.

Opcja 2.
Operatorzy używają zaworów do zarządzania płynami w temperaturach znacznie poniżej zera.

W przypadku gazów wysoce łatwopalnych, takich jak gaz ziemny lub tlen, zawór musi działać prawidłowo również w przypadku pożaru.

Problemy z ciśnieniem

Podczas normalnego obchodzenia się z czynnikiem chłodniczym następuje nagromadzenie ciśnienia. Dzieje się tak na skutek wzrostu temperatury otoczenia i późniejszego tworzenia się pary. Należy zachować szczególną ostrożność przy projektowaniu zaworu/systemu rurociągów. Umożliwia to wzrost ciśnienia.

Problemy z temperaturą

Dramatyczne zmiany temperatury mogą mieć wpływ na bezpieczeństwo pracowników i zakładu. Każdy element zaworu kriogenicznego rozszerza się i kurczy z różną szybkością ze względu na inny skład materiału i czas wystawienia na działanie czynnika chłodniczego.

Innym poważnym problemem związanym z obchodzeniem się z czynnikiem chłodniczym jest wzrost ciepła z otaczającego środowiska. Wzrost temperatury jest powodem, dla którego producenci izolują zawory i rurociągi.

Oprócz zakresu wysokich temperatur, zawory muszą także stawić czoła poważnym wyzwaniom. Do skroplonego helu, temperatura skroplonego gazu spada do -270°C.

Problem z funkcją

Odwrotnie, jeśli temperatura spadnie do zera absolutnego, działanie zaworu staje się bardzo trudne. Zawór kriogeniczny łączy rurę z ciekłym gazem w otoczeniu. Dzieje się tak w temperaturze otoczenia. W rezultacie może wystąpić różnica temperatur pomiędzy rurociągiem a otoczeniem sięgająca 300°C.

Problemy z wydajnością

Różnica temperatur powoduje przepływ ciepła ze strefy ciepłej do strefy zimnej. Może to zaburzyć prawidłowe działanie zaworów. W skrajnych przypadkach może również obniżyć wydajność systemu. Jest to szczególnie niepokojące, jeśli w ciepłym końcu tworzy się lód.

Jednakże, ten proces pasywnego ogrzewania jest również celowo stosowany w zastosowaniach niskotemperaturowych. Proces ten służy do uszczelniania trzpienia zaworu. Typowo, trzpienie zaworów są uszczelnione tworzywem sztucznym. Materiały te nie wytrzymują niskich temperatur, ale wysokowydajne metalowe uszczelnienie składające się z dwóch elementów, które poruszają się często w przeciwnych kierunkach, jest po prostu bardzo drogie i prawie niemożliwe.

Problemy z uszczelnieniem

Istnieje bardzo proste rozwiązanie tego problemu. Plastik używany do uszczelnienia trzpienia zaworu przenosisz do obszaru, w którym temperatura jest stosunkowo normalna. Oznacza to, że uszczelniacz trzpienia zaworu należy trzymać w pewnej odległości od cieczy.

Maska silnika przypomina rurę. Jeśli płyn uniesie się przez tę rurę, będzie ciepło od zewnątrz. Gdy płyn dotrze do uszczelniacza trzpienia, ma głównie temperaturę otoczenia i jest gazowy. Maska silnika zapobiega również zamarzaniu manetki i uniemożliwianiu uruchomienia.

Wyzwanie dla foki! Istnieje bardzo proste rozwiązanie tego problemu! Plastik używany do uszczelnienia trzpienia zaworu przenosisz do obszaru, w którym temperatura jest stosunkowo normalna. Oznacza to, że uszczelniacz trzpienia zaworu należy trzymać w pewnej odległości od cieczy.

Wybór zaworu do pracy w niskich temperaturach

Wybór zaworów do zastosowań kriogenicznych może być złożony. Kupujący muszą wziąć pod uwagę zarówno warunki na statku, jak i w zakładzie. Również, specyficzne właściwości cieczy kriogenicznych wymagają określonej wydajności zaworu. Właściwy dobór gwarantuje niezawodność instalacji, ochrona sprzętu i bezpieczeństwo operacyjne. Na światowym rynku LNG stosowane są dwie główne konstrukcje zaworów.

Projektowanie zaworów dla światowego rynku LNG

Trójstronny, szczelny zawór odcinający

Te odchylenia umożliwiają otwieranie i zamykanie zaworu. Działają z bardzo małym tarciem i tarciem. Jednym z wyzwań związanych z magazynowaniem LNG są puste przestrzenie. W tych zagłębieniach, ciecz może rozszerzyć się wybuchowo bardziej niż 600 czasy. Szczelny zawór odcinający z trzema obrotami eliminuje to wyzwanie.

Zawory zwrotne z pojedynczą i podwójną przegrodą

Zawory te są krytycznymi elementami urządzeń do skraplania, ponieważ zapobiegają uszkodzeniom spowodowanym odwróceniem przepływu. Materiał i rozmiar są ważnymi czynnikami, ponieważ zawory kriogeniczne są drogie. Skutki zastosowania nieprawidłowego rozmiaru zaworu mogą być szkodliwe.

W jaki sposób inżynier może zapewnić szczelność zaworu kriogenicznego??

Wycieki są bardzo kosztowne, biorąc pod uwagę przede wszystkim koszt przetworzenia gazu w czynnik chłodniczy. To także niebezpieczne.

Dużym problemem związanym z technologią kriogeniczną jest możliwość nieszczelności gniazd zaworów. Kupujący często nie doceniają promieniowego i liniowego wzrostu łodygi w stosunku do ciała. Jeśli kupujący wybierze odpowiedni zawór, mogą uniknąć tych problemów.

Polecam zastosować zawór kriogeniczny wykonany ze stali nierdzewnej. Materiał ten dobrze reaguje na gradienty temperatury podczas pracy z gazami skroplonymi. Zawór kriogeniczny powinien być wykonany z odpowiedniego materiału uszczelniającego o uszczelce do 100 bar.

Ponadto, wydłużenie pokrywy jest bardzo ważną cechą, ponieważ decyduje o szczelności uszczelniacza trzpienia zaworu.