Līdz šim kriogēnās lietojumprogrammās, kurās bija nepieciešams divvirzienu vārstu blīvējums, galvenokārt tika izmantoti divu veidu vārsti, proti, lodveida vārsti un fiksēti lodveida vārsti/augšpusē montējami fiksēti lodveida vārsti. Tomēr, veiksmīgi attīstot divvirzienu kriogēnos lodveida vārstus, sistēmu projektētāji ir ieguvuši pievilcīgāku variantu nekā tradicionālie lodveida vārsti -peldošie lodveida vārstiTam ir lielāks plūsmas ātrums, nav ierobežojumu attiecībā uz plūsmas virzienu un barotnes blīvēšanas virzienu, un tas var droši darboties kriogēnos apstākļos. Un izmērs ir mazāks, svars ir vieglāks, un struktūra ir vienkāršāka.
Kriogēnās lietojumprogrammas scenāriji, kuros nepieciešami vārsti, ietver uzglabāšanas tvertņu ieplūdi/izplūdi piepildīšanai un iztukšošanai, slēgtu tukšu cauruļvadu spiediena paaugstināšanai, gazifikācijai un sašķidrināšanai, daudzfunkcionālus cauruļvadus dažādām sistēmām sašķidrinātās dabasgāzes (LNG) termināļu stacijās, kuģniecības sistēmās un tankkuģos, sadales sistēmas, sūknēšanas stacijas un sašķidrinātās dabasgāzes (LNG) degvielas uzpildes stacijas, kā arī dabasgāzes vārstu komplektus (GVU), kas saistīti ar divu degvielu dzinējiem kuģos.
Iepriekš minētajos pielietojuma scenārijos divvirzienu slēgvārsti parasti tiek izmantoti, lai kontrolētu un pārtrauktu darba šķidruma plūsmu. Salīdzinot ar alternatīviem veidiem, piemēram,lodveida vārsti, viņiem ir vairākas problēmas:
Plūsmas koeficients (Cv) ir zems — tas ietekmēs visu attiecīgo cauruļu izmēru izvēli un kļūs par potenciālu sašaurinājumu, kas ierobežo sistēmas plūsmas jaudu.
· Nepieciešamība konfigurēt lineārus izpildmehānismus aizvēršanas un vadības funkciju veikšanai — salīdzinot ar taisnstūrveida rotācijas izpildmehānismiem, ko izmanto lodveida vārstu un citu taisnstūrveida rotācijas vārstu vadībai un darbināšanai, šāda veida iekārtām ir sarežģītāka struktūra un tās ir dārgas. Pilnīga vārstu un izpildmehānismu aprīkojuma izmaksas un strukturālā sarežģītība ir ļoti ievērojama.
· Ja slēgvārsts tiek izmantots, lai realizētu daudzu sašķidrinātās dabasgāzes (LNG) sistēmu nepieciešamo avārijas izslēgšanas funkciju, sarežģītība būs vēl lielāka.
Mazām sašķidrinātās dabasgāzes (SSLNG) iekārtām iepriekš minētās problēmas būs acīmredzamākas, jo šīm sistēmām jābūt mazākām, rentablākām un ar vislielāko plūsmas jaudu, lai saīsinātu iekraušanas un izkraušanas ciklu.
Lodveida vārsta plūsmas koeficients ir augstāks nekā tāda paša izmēra globusvārstam. Citiem vārdiem sakot, tie ir mazāki izmēros, neietekmējot plūsmas ātrumu. Tas nozīmē, ka visas cauruļvadu sistēmas un pat visas sistēmas izmērs, svars un izmaksas ir ievērojami samazinātas. Vienlaikus tas var ievērojami palielināt saistīto sistēmu ieguldījumu atdevi (ROI).
Protams, standarta kriogēnie pludiņa lodveida vārsti ir vienvirziena, kas nav piemēroti iepriekšminētajiem scenārijiem, kuros nepieciešams divvirzienu vārstu blīvējums.
Vienvirziena vs divvirzienu
Kā parādīts 1. attēlā, standarta peldošajam lodveida vārstam kriogēniem apstākļiem ir spiediena samazināšanas caurums vārsta lodītes augšpusē, lai novērstu spiediena uzkrāšanos un paaugstināšanos, kad vide piedzīvo fāzes maiņu. Kad vārsts ir aizvērtā stāvoklī, sašķidrinātā dabasgāze, kas atrodas vārsta korpusa dobumā, sāk iztvaikot un izplesties, un pēc pilnīgas izplešanās tilpums var sasniegt 600 reizes lielāku sākotnējo tilpumu, kas var izraisīt vārsta plīšanu. Lai novērstu šo situāciju, lielākajā daļā standarta peldošā lodveida vārstu ir pieņemts augšupvērsts atvēršanas spiediena samazināšanas mehānisms. Tāpēc tradicionālos lodveida vārstus nevar izmantot situācijās, kurās nepieciešams divvirzienu blīvējums.
Un šajā posmā divvirzienu kriogēnais pludiņa lodveida vārsts var parādīt savas spējas. Atšķirība starp šo vārstu un standarta vienvirziena kriogēno vārstu ir šāda:
· Vārsta lodītei nav atveres spiediena samazināšanai
· Tas var noslēgt šķidrumu abos virzienos
· Vārsta lodītei nav atveres spiediena samazināšanai
· Tas var noslēgt šķidrumu abos virzienos
Divvirzienu kriogēnajā pludiņa lodveida vārstā divvirzienu atsperes vārsta ligzda aizstāj augšējo atvēršanas spiediena samazināšanas mehānismu. Atsperes vārsta ligzda var atbrīvot pārmērīgo spiedienu, ko rada vārsta korpusa dobumā esošā sašķidrinātā dabasgāze, tādējādi novēršot vārsta plīšanu, kā parādīts 2. attēlā.
Turklāt ar atsperi noslogotais vārsta sēdeklis palīdz uzturēt vārstu ar zemāku griezes momentu un panākt vienmērīgāku darbību kriogēnos apstākļos.
Divvirzienu kriogēnais pludiņa lodveida vārsts ir aprīkots ar otrās pakāpes grafīta blīvēšanas gredzenu, lai vārstam būtu ugunsdrošības funkcija. Ja vien katastrofāla negadījuma rezultātā vārsta polimēru daļas nedeg, sekundārais blīvējums nesaskaras ar vidi. Negadījuma gadījumā otrās pakāpes blīvējums pildīs ugunsdrošības aizsardzības funkciju.
Divvirzienu vārstu priekšrocības
Salīdzinot ar lodveida vārstiem, fiksētiem un augšpusē montētiem fiksētiem lodveida vārstiem, divvirzienu kriogēnajam pludiņa lodveida vārstam ir visas augsta plūsmas koeficienta lodveida vārsta priekšrocības, un nav ierobežojumu attiecībā uz šķidruma plūsmu un blīvēšanas virzienu. To var droši izmantot kriogēnos apstākļos; izmērs ir salīdzinoši mazs un konstrukcija ir salīdzinoši vienkārša. Arī atbilstošais izpildmehānisms ir salīdzinoši vienkāršs (taisnleņķa rotācija) un miniaturizēts. Šīs priekšrocības nozīmē, ka visa sistēma ir mazāka, vieglāka un rentablāka.
Salīdzinot ar lodveida vārstiem, fiksētiem un augšpusē montētiem fiksētiem lodveida vārstiem, divvirzienu kriogēnajam pludiņa lodveida vārstam ir visas augsta plūsmas koeficienta lodveida vārsta priekšrocības, un nav ierobežojumu attiecībā uz šķidruma plūsmu un blīvēšanas virzienu. To var droši izmantot kriogēnos apstākļos; izmērs ir salīdzinoši mazs un konstrukcija ir salīdzinoši vienkārša. Arī atbilstošais izpildmehānisms ir salīdzinoši vienkāršs (taisnleņķa rotācija) un miniaturizēts. Šīs priekšrocības nozīmē, ka visa sistēma ir mazāka, vieglāka un rentablāka.
1. tabulā divvirzienu kriogēnais peldošais lodveida vārsts ir salīdzināts ar citiem vārstiem ar līdzīgām funkcijām no apkopes, izmēra, svara, griezes momenta līmeņa, vadības grūtības un kopējo izmaksu viedokļa, un tajā ir vispusīgi apkopotas tā priekšrocības un trūkumi.
Ja neliela sašķidrinātās dabasgāzes iekārta pārkāpj konvenciju un pieņem divvirzienu kriogēno lodveida vārstu, tā var pilnībā izmantot lodveida vārsta unikālās priekšrocības, proti, pilnu diametru, lielu plūsmas ātrumu un lielu cauruļvada izvades ātrumu. Salīdzinoši runājot, tā var atbalstīt mazāka izmēra caurules, saglabājot tādu pašu plūsmas ātrumu, tādējādi samazinot sistēmas kopējo tilpumu, svaru un sarežģītību, kā arī var samazināt cauruļvadu sistēmas izmaksas.
Iepriekšējā rakstā tika aprakstītas priekšrocības, ko sniedz vārsta izmantošana kā noslēgvārsts. Ja to izmanto kā vadības vārstu, priekšrocības būs vēl acīmredzamākas. Ja tiek izmantots taisnleņķa rotācijas lodveida vārsts, vārsta automatizācijas komplekta sarežģītība ievērojami samazināsies, tāpēc tas ir kļuvis par papildu elementu kriogēnajā sistēmā.
Iepriekš minētā automatizācijas komplekta visvienkāršākais saturs ir vienkāršs un praktisks divvirzienu kriogēnais pludiņa lodveida vārsts un taisnstūrveida rotācijas izpildmehānisms ar vienkāršu struktūru un augstu izmaksu efektivitāti.
Īsāk sakot, divvirzienu kriogēnajam pludiņa lodveida vārstam ir “graujoša” pozitīva nozīme kriogēnajā cauruļvadu sistēmā. Mazās sašķidrinātās dabasgāzes (LNG) iekārtās tas var pilnībā izmantot savas priekšrocības.
Pēdējo gadu laikā šis jaunais produkts ir pārbaudīts praktiskos pielietojumos, pierādot, ka tam ir pozitīva nozīme projekta izmaksās un sistēmas ilgtermiņa uzticamā darbībā.
Publicēšanas laiks: 2021. gada 17. jūnijs