Fino ad ora, gli scenari di applicazione criogenica che richiedevano la tenuta delle valvole a due vie utilizzavano principalmente due tipi di valvole, vale a dire valvole a globo e valvole a sfera fisse/valvole a sfera fisse montate in alto.Tuttavia, con il successo dello sviluppo della valvola a sfera criogenica a due vie, i progettisti del sistema hanno ottenuto un'opzione più attraente rispetto alle tradizionali valvole a sfera.valvole a sfera flottanti.Ha una portata maggiore, non ha restrizioni sulla direzione del flusso e sulla direzione di tenuta del mezzo e può funzionare in sicurezza in condizioni criogeniche.E la dimensione è più piccola, il peso è più leggero e la struttura è più semplice.
Gli scenari di applicazione criogenica che richiedono valvole includono l'ingresso/uscita dei serbatoi di stoccaggio per il riempimento e lo scarico, la pressurizzazione di condotte vuote chiuse, la gassificazione e la liquefazione, condotte multiuso per vari sistemi nelle stazioni terminali di GNL, sistemi di spedizione e navi cisterna, sistemi di distribuzione, pompaggio e stazioni di rifornimento di carburante GNL, nonché set di valvole per gas naturale (GVU) relativi ai motori dual-fuel sulle navi.
Negli scenari applicativi sopra menzionati, le valvole di intercettazione a due vie vengono generalmente utilizzate per controllare e intercettare il fluido fluido.Rispetto a tipi alternativi comevalvole a sfera, hanno diversi problemi:
Il coefficiente di flusso (Cv) è basso: ciò influenzerà la selezione di tutte le dimensioni dei tubi rilevanti e diventerà un potenziale collo di bottiglia che limita la capacità di flusso del sistema.
· Necessità di configurare attuatori lineari per eseguire funzioni di chiusura e controllo: rispetto agli attuatori rotanti rettangolari utilizzati per controllare e azionare valvole a sfera e altre valvole rotative rettangolari, questo tipo di apparecchiatura ha una struttura più complessa ed è costosa.Il costo e la complessità strutturale di un set completo di valvole e attuatori sono molto importanti.
· Se la valvola di intercettazione viene utilizzata per realizzare la funzione di arresto di emergenza richiesta da molti sistemi GNL, la complessità sarà ancora maggiore.
Per i piccoli impianti di GNL (SSLNG), i problemi di cui sopra saranno più evidenti, perché questi sistemi devono essere più piccoli, più economici e avere la maggiore capacità di flusso per abbreviare il ciclo di carico e scarico.
Il coefficiente di flusso della valvola a sfera è superiore a quello della valvola a globo della stessa dimensione.In altre parole, sono di dimensioni più ridotte senza influire sulla portata.Ciò significa che le dimensioni, il peso e il costo dell'intero sistema di tubazioni e persino dell'intero sistema sono significativamente ridotti.Allo stesso tempo, può aumentare significativamente il ritorno sull'investimento (ROI) dei sistemi correlati.
Naturalmente, le valvole a sfera criogeniche standard a galleggiante sono unidirezionali, il che non è adatto agli scenari sopra menzionati che richiedono la tenuta della valvola a due vie.
Unidirezionale o bidirezionale
Come mostrato nella Figura 1, la valvola a sfera flottante standard per condizioni criogeniche ha un foro di scarico della pressione sul lato a monte della sfera della valvola per impedire l'accumulo e l'aumento della pressione quando il mezzo subisce un cambiamento di fase.Quando la valvola è in posizione chiusa, il gas naturale liquefatto racchiuso nella cavità del corpo della valvola inizierà ad evaporare e ad espandersi e il volume può raggiungere 600 volte il volume originale dopo essere stato completamente espanso, il che potrebbe causare lo scoppio della valvola .Per evitare questa situazione, la maggior parte delle valvole a sfera a galleggiante standard hanno adottato un meccanismo di limitazione della pressione con apertura a monte.Per questo motivo, le valvole a sfera tradizionali non possono essere utilizzate in situazioni che richiedono una tenuta bidirezionale.
E questa è la fase in cui la valvola a sfera criogenica a galleggiante a due vie può mostrare il suo talento.La differenza tra questa valvola e la valvola criogenica unidirezionale standard è:
· Non è presente alcuna apertura sulla sfera della valvola per scaricare la pressione
· Può sigillare il fluido in entrambe le direzioni
· Non è presente alcuna apertura sulla sfera della valvola per scaricare la pressione
· Può sigillare il fluido in entrambe le direzioni
Nella valvola a sfera a galleggiante criogenica a due vie, la sede della valvola a due vie caricata a molla sostituisce il meccanismo di limitazione della pressione con apertura a monte.La sede della valvola caricata a molla può rilasciare la pressione eccessiva generata dal gas naturale liquefatto racchiuso nella cavità del corpo della valvola, impedendo così lo scoppio della valvola, come mostrato nella Figura 2.
Inoltre, la sede della valvola caricata a molla aiuta a mantenere la valvola a una coppia inferiore e a ottenere un funzionamento più fluido in condizioni criogeniche.
La valvola a sfera a galleggiante criogenico a due vie è dotata di un anello di tenuta in grafite di secondo stadio, in modo che la valvola abbia una funzione di sicurezza antincendio.A meno che un incidente catastrofico non provochi la bruciatura delle parti polimeriche della valvola, la tenuta secondaria non entrerà in contatto con il fluido.In caso di incidente, il sigillo di secondo livello svolgerà la funzione di protezione antincendio.
Vantaggi delle valvole a due vie
Rispetto alle valvole a globo, alle valvole a sfera fisse e fisse montate in alto, la valvola a sfera a galleggiante criogenica a due vie presenta tutti i vantaggi di una valvola a sfera ad alto coefficiente di flusso e non vi è alcuna restrizione sulla direzione del fluido e della tenuta.Può essere utilizzato in sicurezza in condizioni criogeniche;la dimensione è relativamente piccola e la struttura è relativamente semplice.Anche l'attuatore corrispondente è relativamente semplice (rotazione ad angolo retto) e miniaturizzato.Questi vantaggi fanno sì che l’intero sistema sia più piccolo, più leggero e più conveniente.
Rispetto alle valvole a globo, alle valvole a sfera fisse e fisse montate in alto, la valvola a sfera a galleggiante criogenica a due vie presenta tutti i vantaggi di una valvola a sfera ad alto coefficiente di flusso e non vi è alcuna restrizione sulla direzione del fluido e della tenuta.Può essere utilizzato in sicurezza in condizioni criogeniche;la dimensione è relativamente piccola e la struttura è relativamente semplice.Anche l'attuatore corrispondente è relativamente semplice (rotazione ad angolo retto) e miniaturizzato.Questi vantaggi fanno sì che l’intero sistema sia più piccolo, più leggero e più conveniente.
La tabella 1 confronta la valvola a sfera flottante criogenica a due vie con altre valvole con funzioni simili dal punto di vista della manutenzione, delle dimensioni, del peso, del livello di coppia, della difficoltà di controllo e del costo complessivo e ne riassume in modo esauriente vantaggi e svantaggi.
Se un piccolo impianto di GNL infrange la convenzione e adotta una valvola a sfera criogenica a due vie, può sfruttare appieno i vantaggi unici della valvola a sfera, ovvero diametro completo, portata elevata e portata di scarico elevata nella tubazione.Relativamente parlando, può supportare tubi di dimensioni più piccole mantenendo la stessa portata, quindi può ridurre il volume totale, il peso e la complessità del sistema e può anche ridurre il costo del sistema di tubazioni.
L'articolo precedente introduceva i vantaggi dell'utilizzo come valvola di intercettazione.Se utilizzata come valvola di controllo, i vantaggi saranno più evidenti.Se si utilizza la valvola a sfera rotativa ad angolo retto, la complessità del kit di automazione della valvola sarà notevolmente ridotta, rendendola quindi un elemento opzionale per il sistema criogenico.
Il contenuto più basilare del kit di automazione sopra menzionato è la semplice e pratica valvola a sfera a galleggiante criogenico a due vie e l'attuatore rotante rettangolare con struttura semplice ed elevata efficienza in termini di costi.
In breve, la valvola a sfera criogenica a galleggiante a due vie ha un significato positivo “sovversivo” per il sistema di tubazioni criogeniche.Nei piccoli impianti GNL può sfruttare appieno i suoi vantaggi.
Negli ultimi anni questo nuovo prodotto è stato verificato nelle applicazioni pratiche, dimostrando che ha un significato positivo per i costi del progetto e per il funzionamento affidabile a lungo termine del sistema.
Orario di pubblicazione: 17-giu-2021