Ata o de agora, os escenarios de aplicacións crioxénicas que requirían selado de válvulas bidireccionais empregaban principalmente dous tipos de válvulas, concretamente válvulas de globo e válvulas de bola fixas/válvulas de bola fixas montadas na parte superior. Non obstante, co desenvolvemento exitoso da válvula de bola crioxénica bidireccional, os deseñadores de sistemas obtiveron unha opción máis atractiva que as válvulas de bola tradicionais.válvulas de bola flotantesTen un caudal máis alto, non ten restricións na dirección do fluxo nin na dirección de selado do medio e pode funcionar con seguridade en condicións crioxénicas. Ademais, o tamaño é menor, o peso é máis lixeiro e a estrutura é máis sinxela.
Os escenarios de aplicacións crioxénicas que requiren válvulas inclúen a entrada/saída de tanques de almacenamento para o seu recheo e descarga, a presurización de tubaxes baleiras pechadas, a gasificación e a licuefacción, tubaxes multiusos para varios sistemas en estacións terminais de GNL, sistemas de envío e petroleiros, sistemas de distribución, estacións de bombeo e estacións de servizo de GNL, así como conxuntos de válvulas de gas natural (GVU) relacionados con motores de combustible dual en buques.
Nos escenarios de aplicación mencionados anteriormente, as válvulas de peche bidireccionais úsanse xeralmente para controlar e pechar o fluído do medio. En comparación con tipos alternativos comoválvulas de bola, teñen varios problemas:
O coeficiente de fluxo (Cv) é baixo; isto afectará á selección de todos os tamaños de tubaxe relevantes e converterase nun posible obstáculo que restrinxa a capacidade de fluxo do sistema.
· Necesidade de configurar actuadores lineais para realizar funcións de peche e control: en comparación cos actuadores rotativos rectangulares empregados para controlar e operar válvulas de bola e outras válvulas rotativas rectangulares, este tipo de equipo ten unha estrutura máis complexa e é caro. O custo e a complexidade estrutural dun conxunto completo de equipos de válvulas e actuadores son moi destacados.
· Se a válvula de peche se emprega para realizar a función de apagado de emerxencia que requiren moitos sistemas de GNL, a complexidade será aínda maior.
Para as pequenas instalacións de GNL (SSLNG), os problemas anteriores serán máis evidentes, porque estes sistemas deben ser máis pequenos, máis rendibles e ter a maior capacidade de fluxo para acurtar o ciclo de carga e descarga.
O coeficiente de fluxo da válvula de bola é maior que o da válvula de globo do mesmo tamaño. Noutras palabras, son máis pequenas sen afectar o caudal. Isto significa que o tamaño, o peso e o custo de todo o sistema de tubaxes e mesmo de todo o sistema se reducen significativamente. Ao mesmo tempo, pode aumentar significativamente o retorno do investimento (ROI) dos sistemas relacionados.
Por suposto, as válvulas de bola de flotador crioxénicas estándar son unidireccionais, o que non é axeitado para os escenarios mencionados anteriormente que requiren selado de válvulas bidireccionais.
Unidireccional vs. bidireccional
Como se mostra na Figura 1, a válvula de bola flotante estándar para condicións crioxénicas ten un orificio de alivio de presión no lado augas arriba da bola da válvula para evitar que a presión se acumule e aumente cando o medio sofre un cambio de fase. Cando a válvula está na posición pechada, o gas natural licuado encerrado na cavidade do corpo da válvula comezará a evaporarse e expandirse, e o volume pode alcanzar 600 veces o volume orixinal despois de expandirse completamente, o que pode provocar que a válvula estoupe. Para evitar esta situación, a maioría das válvulas de bola flotantes estándar adoptaron un mecanismo de alivio de presión de apertura augas arriba. Debido a isto, as válvulas de bola tradicionais non se poden usar en situacións que requiren un selado bidireccional.
E esta é a etapa na que a válvula de bola de flotador crioxénica bidireccional pode amosar o seu talento. A diferenza entre esta válvula e a válvula crioxénica unidireccional estándar é:
· Non hai ningunha abertura na bóla da válvula para aliviar a presión
· Pode selar fluído en ambas direccións
· Non hai ningunha abertura na bóla da válvula para aliviar a presión
· Pode selar fluído en ambas direccións
Na válvula de bola de flotador crioxénica de dúas vías, o asento da válvula accionado por resorte de dúas vías substitúe o mecanismo de alivio de presión de apertura augas arriba. O asento da válvula accionado por resorte pode liberar a presión excesiva xerada polo gas natural licuado encerrado na cavidade do corpo da válvula, evitando así que a válvula estoupe, como se mostra na Figura 2.
Ademais, o asento da válvula accionado por resorte axuda a manter a válvula a un par máis baixo e a conseguir un funcionamento máis suave en condicións crioxénicas.
A válvula de bola de flotador crioxénica de dúas vías está equipada cun anel de selado de grafito de segunda etapa, de xeito que a válvula ten unha función de seguridade contra incendios. A menos que un accidente catastrófico provoque que as pezas de polímero da válvula se queimen, o selo secundario non entrará en contacto co medio. En caso de accidente, o selo de segundo nivel cumprirá a función de protección contra incendios.
Vantaxes das válvulas de dúas vías
En comparación coas válvulas de globo, as válvulas de bola fixas e as válvulas de bola fixas de montaxe superior, a válvula de bola de flotador crioxénica de dúas vías ten todas as vantaxes dunha válvula de bola de alto coeficiente de fluxo e non hai restricións no fluído nin na dirección de selado. Pódese usar con seguridade en condicións crioxénicas; o tamaño é relativamente pequeno e a estrutura é relativamente simple. O actuador correspondente tamén é relativamente simple (rotación en ángulo recto) e miniaturizado. Estas vantaxes fan que todo o sistema sexa máis pequeno, máis lixeiro e máis rendible.
En comparación coas válvulas de globo, as válvulas de bola fixas e as válvulas de bola fixas de montaxe superior, a válvula de bola de flotador crioxénica de dúas vías ten todas as vantaxes dunha válvula de bola de alto coeficiente de fluxo e non hai restricións no fluído nin na dirección de selado. Pódese usar con seguridade en condicións crioxénicas; o tamaño é relativamente pequeno e a estrutura é relativamente simple. O actuador correspondente tamén é relativamente simple (rotación en ángulo recto) e miniaturizado. Estas vantaxes fan que todo o sistema sexa máis pequeno, máis lixeiro e máis rendible.
A táboa 1 compara a válvula de bola flotante crioxénica bidireccional con outras válvulas con funcións similares desde a perspectiva do mantemento, tamaño, peso, nivel de par, dificultade de control e custo total, e resume exhaustivamente as súas vantaxes e desvantaxes.
Se unha pequena instalación de GNL rompe a convención e adopta unha válvula de bola crioxénica bidireccional, pode aproveitar ao máximo as vantaxes únicas da válvula de bola, é dicir, diámetro completo, alto caudal e alta taxa de descarga da tubaxe. En termos relativos, pode soportar tubaxes de menor tamaño mantendo o mesmo caudal, polo que pode reducir o volume total, o peso e a complexidade do sistema, e tamén pode reducir o custo do sistema de tubaxes.
O artigo anterior presentou as vantaxes de ser usada como válvula de peche. Se se usa como válvula de control, as vantaxes serán máis evidentes. Se se usa a válvula de bola rotatoria de ángulo recto, a complexidade do kit de automatización da válvula reducirase significativamente, polo que se converteu nun elemento opcional para o sistema crioxénico.
O contido máis básico do kit de automatización mencionado anteriormente é a válvula de bola de flotador crioxénica bidireccional sinxela e práctica, e o actuador rotatorio rectangular con estrutura sinxela e alta eficiencia de custos.
En resumo, a válvula de bola flotante crioxénica bidireccional ten unha importancia positiva "subversiva" para o sistema de canalización crioxénica. En pequenas instalacións de GNL, pode aproveitar ao máximo as súas vantaxes.
Nos últimos anos, este novo produto foi verificado en aplicacións prácticas, o que demostra que ten unha importancia positiva para o custo do proxecto e o funcionamento fiable do sistema a longo prazo.
Data de publicación: 17 de xuño de 2021