Bisher wurden in kryogenen Anwendungsszenarien, die eine Zwei-Wege-Ventilabdichtung erfordern, hauptsächlich zwei Arten von Ventilen verwendet, nämlich Durchgangsventile und feste Kugelhähne/oben montierte feste Kugelhähne.Mit der erfolgreichen Entwicklung des kryogenen Zweiwege-Kugelhahns haben Systementwickler jedoch eine attraktivere Option als herkömmliche Kugelhähne erhalten.schwimmende Kugelhähne.Es verfügt über eine höhere Durchflussrate, unterliegt keiner Einschränkung der Durchfluss- und Dichtungsrichtung des Mediums und kann unter kryogenen Bedingungen sicher betrieben werden.Und die Größe ist kleiner, das Gewicht ist geringer und die Struktur ist einfacher.
Zu den kryogenen Anwendungsszenarien, die Ventile erfordern, gehören der Einlass/Auslass von Lagertanks zum Befüllen und Entladen, die Druckbeaufschlagung geschlossener leerer Rohrleitungen, die Vergasung und Verflüssigung, Mehrzweckleitungen für verschiedene Systeme in LNG-Terminalstationen, Schifffahrtssystemen und Tankern, Verteilungssystemen und Pumpen Tankstellen und LNG-Tankstellen sowie Erdgasventilsätze (GVUs) für Dual-Fuel-Motoren auf Schiffen.
In den oben genannten Anwendungsszenarien werden in der Regel Zweiwege-Absperrventile zur Steuerung und Absperrung des Mediums Fluid eingesetzt.Im Vergleich zu alternativen Typen wie zKugelhähne, sie haben mehrere Probleme:
Der Durchflusskoeffizient (Cv) ist niedrig – dies wirkt sich auf die Auswahl aller relevanten Rohrgrößen aus und stellt einen potenziellen Engpass dar, der die Durchflusskapazität des Systems einschränkt.
· Linearantriebe müssen so konfiguriert werden, dass sie Schließ- und Steuerfunktionen ausführen. Im Vergleich zu rechteckigen Drehantrieben, die zur Steuerung und Betätigung von Kugelhähnen und anderen rechteckigen Drehventilen verwendet werden, weist diese Art von Ausrüstung eine komplexere Struktur auf und ist teuer.Die Kosten und die strukturelle Komplexität eines kompletten Ventil- und Antriebsausrüstungssatzes sind sehr ausgeprägt.
· Wird das Absperrventil zur Realisierung der bei vielen LNG-Systemen geforderten Notabschaltfunktion eingesetzt, ist der Aufwand noch höher.
Bei kleinen LNG-Anlagen (SSLNG) werden die oben genannten Probleme offensichtlicher sein, da diese Systeme kleiner und kostengünstiger sein und die größte Durchflusskapazität haben müssen, um den Lade- und Entladezyklus zu verkürzen.
Der Durchflusskoeffizient des Kugelhahns ist höher als der des Kugelhahns gleicher Größe.Mit anderen Worten: Sie sind kleiner, ohne dass sich dies auf die Durchflussmenge auswirkt.Dadurch werden Größe, Gewicht und Kosten des gesamten Rohrleitungssystems und sogar der Gesamtanlage deutlich reduziert.Gleichzeitig kann dadurch der Return on Investment (ROI) verwandter Systeme deutlich gesteigert werden.
Natürlich sind standardmäßige kryogene Schwimmerkugelhähne Einwegventile, was für die oben genannten Szenarien, die eine Zweiwegeventilabdichtung erfordern, nicht geeignet ist.
Einweg vs. Zweiweg
Wie in Abbildung 1 dargestellt, verfügt das Standard-Schwimmkugelventil für kryogene Bedingungen über eine Druckentlastungsbohrung auf der stromaufwärtigen Seite der Ventilkugel, um zu verhindern, dass sich der Druck ansammelt und ansteigt, wenn das Medium einen Phasenwechsel erfährt.Wenn sich das Ventil in der geschlossenen Position befindet, beginnt das im Hohlraum des Ventilkörpers eingeschlossene Flüssigerdgas zu verdampfen und sich auszudehnen, und das Volumen kann nach vollständiger Ausdehnung das 600-fache des ursprünglichen Volumens erreichen, was zum Platzen des Ventils führen kann .Um diese Situation zu verhindern, verfügen die meisten Standard-Schwimmerkugelhähne über einen vorgeschalteten Öffnungsdruckentlastungsmechanismus.Aus diesem Grund können herkömmliche Kugelhähne nicht in Situationen verwendet werden, in denen eine Zwei-Wege-Abdichtung erforderlich ist.
Und hier kann der kryogene Zweiwege-Schwimmerkugelhahn sein ganzes Können unter Beweis stellen.Der Unterschied zwischen diesem Ventil und dem standardmäßigen Einweg-Kryogenventil ist:
· An der Ventilkugel gibt es keine Öffnung zur Druckentlastung
· Es kann Flüssigkeit in beide Richtungen abdichten
· An der Ventilkugel gibt es keine Öffnung zur Druckentlastung
· Es kann Flüssigkeit in beide Richtungen abdichten
Beim kryogenen Zweiwege-Schwimmerkugelventil ersetzt der federbelastete Zweiwege-Ventilsitz den stromaufwärts öffnenden Druckentlastungsmechanismus.Der federbelastete Ventilsitz kann den übermäßigen Druck abbauen, der durch das im Hohlraum des Ventilkörpers eingeschlossene Flüssigerdgas erzeugt wird, und verhindert so ein Platzen des Ventils, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Darüber hinaus trägt der federbelastete Ventilsitz dazu bei, das Ventil auf einem niedrigeren Drehmoment zu halten und einen reibungsloseren Betrieb unter kryogenen Bedingungen zu erreichen.
Der kryogene Zweiwege-Schwimmerkugelhahn ist mit einem Graphitdichtring der zweiten Stufe ausgestattet, so dass das Ventil eine Brandschutzfunktion hat.Sofern nicht ein katastrophaler Unfall dazu führt, dass die Polymerteile des Ventils verbrennen, kommt die Sekundärdichtung nicht mit dem Medium in Kontakt.Im Falle eines Unfalls übernimmt die Abdichtung der zweiten Ebene die Funktion des Brandschutzes.
Vorteile von Zweiwegeventilen
Im Vergleich zu Kugelventilen, festen und oben montierten festen Kugelhähnen bietet der Zweiwege-Kryogen-Schwimmerkugelhahn alle Vorteile eines Kugelhahns mit hohem Durchflusskoeffizienten und es gibt keine Einschränkungen hinsichtlich der Flüssigkeits- und Dichtungsrichtung.Es kann sicher unter kryogenen Bedingungen verwendet werden;Die Größe ist relativ klein und die Struktur ist relativ einfach.Auch der passende Aktuator ist relativ einfach (Rechtswinkeldrehung) und miniaturisiert.Diese Vorteile führen dazu, dass das gesamte System kleiner, leichter und kostengünstiger ist.
Im Vergleich zu Kugelventilen, festen und oben montierten festen Kugelhähnen bietet der Zweiwege-Kryogen-Schwimmerkugelhahn alle Vorteile eines Kugelhahns mit hohem Durchflusskoeffizienten und es gibt keine Einschränkungen hinsichtlich der Flüssigkeits- und Dichtungsrichtung.Es kann sicher unter kryogenen Bedingungen verwendet werden;Die Größe ist relativ klein und die Struktur ist relativ einfach.Auch der passende Aktuator ist relativ einfach (Rechtswinkeldrehung) und miniaturisiert.Diese Vorteile führen dazu, dass das gesamte System kleiner, leichter und kostengünstiger ist.
Tabelle 1 vergleicht das schwimmende Zweiwege-Kryogen-Kugelventil mit anderen Ventilen mit ähnlichen Funktionen im Hinblick auf Wartung, Größe, Gewicht, Drehmomentniveau, Steuerungsschwierigkeit und Gesamtkosten und fasst seine Vor- und Nachteile umfassend zusammen.
Wenn eine kleine LNG-Anlage gegen die Konvention verstößt und einen kryogenen Zweiwege-Kugelhahn einsetzt, kann sie die einzigartigen Vorteile des Kugelhahns, d. h. voller Durchmesser, hohe Durchflussrate und hohe Pipeline-Entladungsrate, voll ausnutzen.Relativ gesehen kann es Rohre kleinerer Größe unterstützen und dabei die gleiche Durchflussrate beibehalten, sodass das Gesamtvolumen, das Gewicht und die Komplexität des Systems reduziert und auch die Kosten des Rohrleitungssystems gesenkt werden können.
Im vorherigen Artikel wurden die Vorteile der Verwendung als Absperrventil vorgestellt.Bei Verwendung als Steuerventil liegen die Vorteile deutlicher auf der Hand.Wenn der rechtwinklige Drehkugelhahn verwendet wird, wird die Komplexität des Ventilautomatisierungssatzes erheblich reduziert, sodass er zu einem optionalen Element für das Kryosystem wird.
Der grundlegendste Inhalt des oben genannten Automatisierungskits ist der einfache und praktische Zweiwege-Kryogen-Schwimmerkugelhahn und der rechteckige Drehantrieb mit einfacher Struktur und hoher Kosteneffizienz.
Kurz gesagt, der kryogene Zweiwege-Schwimmerkugelhahn hat eine „subversive“ positive Bedeutung für das kryogene Rohrleitungssystem.In kleinen LNG-Anlagen kann es seine Vorteile voll ausspielen.
In den vergangenen Jahren konnte dieses neue Produkt in der Praxis erprobt werden und belegen, dass es sich positiv auf die Projektkosten und den langfristig zuverlässigen Betrieb der Anlage auswirkt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 17. Juni 2021