Tot nu toe werd bij cryogene toepassingsscenario's waarbij tweewegklepafdichting nodig was, voornamelijk gebruik gemaakt van twee soorten kleppen, namelijk klepafsluiters en vaste kogelkranen/boven gemonteerde vaste kogelkranen.Met de succesvolle ontwikkeling van de tweeweg-cryogene kogelkraan hebben systeemontwerpers echter een aantrekkelijkere optie verkregen dan traditionele kogelkranen:drijvende kogelkranen.Het heeft een hogere stroomsnelheid, heeft geen beperking op de stroomrichting en afdichtingsrichting van het medium en kan veilig werken in cryogene omstandigheden.En de maat is kleiner, het gewicht is lichter en de structuur is eenvoudiger.
Cryogene toepassingsscenario's waarvoor kleppen nodig zijn, zijn onder meer de inlaat/uitlaat van opslagtanks voor vullen en lossen, het onder druk zetten van gesloten lege pijpleidingen, vergassing en vloeibaarmaking, multifunctionele pijpleidingen voor verschillende systemen in LNG-terminalstations, scheepvaartsystemen en tankers, distributiesystemen, pompen tankstations en LNG-brandstoftankstations, evenals aardgaskleppensets (GVU's) gerelateerd aan dual-fuelmotoren op schepen.
In de bovengenoemde toepassingsscenario's worden doorgaans tweewegafsluiters gebruikt om de mediumvloeistof te regelen en af te sluiten.Vergeleken met alternatieve typen zoalskogelkranen, ze hebben verschillende problemen:
De stroomcoëfficiënt (Cv) is laag. Dit heeft invloed op de selectie van alle relevante leidingafmetingen en zal een potentieel knelpunt worden dat de stroomcapaciteit van het systeem beperkt.
· Noodzaak om lineaire actuatoren te configureren om sluit- en regelfuncties uit te voeren. Vergeleken met de rechthoekige roterende actuatoren die worden gebruikt om kogelkranen en andere rechthoekige roterende kleppen te besturen en te bedienen, heeft dit type apparatuur een complexere structuur en is duur.De kosten en structurele complexiteit van een complete set klep- en actuatorapparatuur zijn zeer prominent.
· Als de afsluiter wordt gebruikt om de noodstopfunctie te realiseren die bij veel LNG-systemen vereist is, zal de complexiteit nog groter zijn.
Voor kleine LNG-faciliteiten (SSLNG) zullen de bovengenoemde problemen duidelijker zijn, omdat deze systemen kleiner en kosteneffectiever moeten zijn en de grootste stroomcapaciteit moeten hebben om de laad- en loscyclus te verkorten.
De stroomcoëfficiënt van de kogelkraan is hoger dan die van de bolklep van dezelfde grootte.Met andere woorden, ze zijn kleiner van formaat zonder de stroomsnelheid te beïnvloeden.Dit betekent dat de omvang, het gewicht en de kosten van het gehele leidingsysteem en zelfs het gehele systeem aanzienlijk worden verminderd.Tegelijkertijd kan het het rendement op de investering (ROI) van gerelateerde systemen aanzienlijk verhogen.
Standaard cryogene vlotterkogelkranen zijn uiteraard eenrichtingsverkeer, wat niet geschikt is voor de bovengenoemde scenario's waarbij tweewegklepafdichting vereist is.
Eenrichtingsverkeer versus tweerichtingsverkeer
Zoals weergegeven in figuur 1 heeft de standaard zwevende kogelkraan voor cryogene omstandigheden een drukontlastingsgat aan de stroomopwaartse zijde van de klepkogel om te voorkomen dat de druk zich ophoopt en stijgt wanneer het medium een faseverandering ondergaat.Wanneer de klep zich in de gesloten positie bevindt, zal het vloeibare aardgas dat zich in de holte van het kleplichaam bevindt, beginnen te verdampen en uit te zetten, en het volume kan 600 maal het oorspronkelijke volume bereiken nadat het volledig is uitgezet, waardoor de klep kan barsten .Om deze situatie te voorkomen, hebben de meeste standaard vlotterkogelkranen een stroomopwaarts openend drukontlastingsmechanisme toegepast.Hierdoor kunnen traditionele kogelkranen niet worden toegepast in situaties waarbij tweezijdige afdichting vereist is.
En dit is het stadium waarin de tweeweg-cryogene vlotterkogelkraan zijn talenten kan laten zien.Het verschil tussen deze klep en de standaard cryogene eenwegklep is:
· Er is geen opening op de ventielkogel om de druk te ontlasten
· Het kan vloeistof in beide richtingen afdichten
· Er is geen opening op de ventielkogel om de druk te ontlasten
· Het kan vloeistof in beide richtingen afdichten
Bij de tweeweg cryogene vlotterkogelklep vervangt de tweeweg veerbelaste klepzitting het stroomopwaartse openingsdrukontlastingsmechanisme.De veerbelaste klepzitting kan de overmatige druk vrijgeven die wordt gegenereerd door het vloeibaar gemaakte aardgas dat zich in de holte van het kleplichaam bevindt, waardoor wordt voorkomen dat de klep barst, zoals weergegeven in figuur 2.
Bovendien helpt de veerbelaste klepzitting om de klep op een lager koppel te houden en een soepelere werking te bereiken onder cryogene omstandigheden.
De tweeweg cryogene vlotterkogelkraan is voorzien van een tweede trap grafiet afdichtring, waardoor de klep een brandveiligheidsfunctie heeft.Tenzij een catastrofaal ongeval ervoor zorgt dat de polymeerdelen van de klep verbranden, zal de secundaire afdichting niet in contact komen met het medium.Bij een ongeval zal de afdichting op het tweede niveau de functie van brandveiligheid vervullen.
Voordelen van tweewegkleppen
Vergeleken met klepafsluiters, vaste en aan de bovenzijde gemonteerde vaste kogelkranen, heeft de tweeweg cryogene vlotterkogelkraan alle voordelen van een kogelkraan met hoge stroomcoëfficiënt, en er zijn geen beperkingen aan de vloeistof- en afdichtingsrichting.Het kan veilig worden gebruikt in cryogene omstandigheden;de maat is relatief klein en de structuur is relatief eenvoudig.Ook de bijpassende actuator is relatief eenvoudig (rechthoekrotatie) en geminiaturiseerd.Deze voordelen betekenen dat het hele systeem kleiner, lichter en kosteneffectiever is.
Vergeleken met klepafsluiters, vaste en aan de bovenzijde gemonteerde vaste kogelkranen, heeft de tweeweg cryogene vlotterkogelkraan alle voordelen van een kogelkraan met hoge stroomcoëfficiënt, en er zijn geen beperkingen aan de vloeistof- en afdichtingsrichting.Het kan veilig worden gebruikt in cryogene omstandigheden;de maat is relatief klein en de structuur is relatief eenvoudig.Ook de bijpassende actuator is relatief eenvoudig (rechthoekrotatie) en geminiaturiseerd.Deze voordelen betekenen dat het hele systeem kleiner, lichter en kosteneffectiever is.
Tabel 1 vergelijkt de tweeweg cryogene zwevende kogelkraan met andere kleppen met vergelijkbare functies vanuit het perspectief van onderhoud, grootte, gewicht, koppelniveau, bedieningsmoeilijkheden en totale kosten, en vat de voor- en nadelen ervan uitgebreid samen.
Als een kleine LNG-faciliteit de conventie overtreedt en een tweeweg-cryogene kogelkraan gebruikt, kan deze de unieke voordelen van de kogelkraan ten volle benutten, namelijk de volledige diameter, het hoge debiet en de hoge afvoersnelheid van de pijpleiding.Relatief gesproken kan het kleinere leidingen ondersteunen met behoud van dezelfde stroomsnelheid, waardoor het totale volume, het gewicht en de complexiteit van het systeem kunnen worden verminderd, en ook de kosten van het leidingsysteem kunnen worden verlaagd.
In het vorige artikel werden de voordelen geïntroduceerd van het gebruik als afsluiter.Bij gebruik als regelklep zullen de voordelen duidelijker zijn.Als de haakse roterende kogelkraan wordt gebruikt, wordt de complexiteit van de klepautomatiseringskit aanzienlijk verminderd, zodat deze een optioneel item is geworden voor het cryogene systeem.
De meest fundamentele inhoud van de bovengenoemde automatiseringskit is de eenvoudige en praktische tweeweg cryogene vlotterkogelkraan en de rechthoekige roterende actuator met eenvoudige structuur en hoge kostenefficiëntie.
Kortom, de tweeweg cryogene vlotterkogelkraan heeft een “subversieve” positieve betekenis voor het cryogene pijpleidingsysteem.In kleine LNG-installaties kan het zijn voordelen ten volle benutten.
De afgelopen jaren is dit nieuwe product in praktische toepassingen getest, waaruit blijkt dat het van positieve betekenis is voor de projectkosten en de betrouwbare werking van het systeem op de lange termijn.
Posttijd: 17 juni 2021