Şimdiye kadar, çift yönlü vana sızdırmazlığı gerektiren kriyojenik uygulama senaryolarında esas olarak iki tip vana kullanılmıştır: küresel vanalar ve sabit bilyalı vanalar/üstten monte edilmiş sabit bilyalı vanalar. Bununla birlikte, çift yönlü kriyojenik bilyalı vananın başarılı bir şekilde geliştirilmesiyle, sistem tasarımcıları geleneksel bilyalı vanalara göre daha cazip bir seçenek elde etmişlerdir.yüzer küresel vanalarDaha yüksek akış hızına sahip, ortamın akış yönü ve sızdırmazlık yönü üzerinde herhangi bir kısıtlaması yok ve kriyojenik koşullarda güvenli bir şekilde çalışabiliyor. Ayrıca boyutu daha küçük, ağırlığı daha hafif ve yapısı daha basit.
Vana gerektiren kriyojenik uygulama senaryoları arasında, doldurma ve boşaltma için depolama tanklarının giriş/çıkışları, kapalı boş boru hatlarının basınçlandırılması, gazlaştırma ve sıvılaştırma, LNG terminal istasyonlarında, nakliye sistemlerinde ve tankerlerde çeşitli sistemler için çok amaçlı boru hatları, dağıtım sistemleri, pompa istasyonları ve LNG yakıt dolum istasyonları ile gemilerdeki çift yakıtlı motorlarla ilgili doğal gaz vana setleri (GVU'lar) yer almaktadır.
Yukarıda belirtilen uygulama senaryolarında, ortam sıvısını kontrol etmek ve kapatmak için genellikle çift yönlü kapatma vanaları kullanılır. Alternatif tiplerle karşılaştırıldığında,küresel vanalarBirkaç sorunları var:
Akış katsayısı (Cv) düşüktür; bu durum, ilgili tüm boru boyutlarının seçimini etkileyecek ve sistemin akış kapasitesini kısıtlayan potansiyel bir darboğaz haline gelecektir.
• Kapatma ve kontrol fonksiyonlarını gerçekleştirmek için doğrusal aktüatörlerin yapılandırılması gereklidir - küresel vanaları ve diğer dikdörtgen döner vanaları kontrol etmek ve çalıştırmak için kullanılan dikdörtgen döner aktüatörlerle karşılaştırıldığında, bu tip ekipman daha karmaşık bir yapıya sahiptir ve pahalıdır. Komple bir vana ve aktüatör ekipman setinin maliyeti ve yapısal karmaşıklığı oldukça belirgindir.
• Eğer kapatma vanası, birçok LNG sisteminin gerektirdiği acil durum kapatma fonksiyonunu gerçekleştirmek için kullanılırsa, karmaşıklık daha da artacaktır.
Küçük LNG tesisleri (SSLNG) için yukarıdaki sorunlar daha belirgin olacaktır, çünkü bu sistemlerin daha küçük, daha uygun maliyetli ve yükleme-boşaltma döngüsünü kısaltmak için en büyük akış kapasitesine sahip olması gerekir.
Küresel vananın akış katsayısı, aynı boyuttaki küresel vanaya göre daha yüksektir. Başka bir deyişle, akış hızını etkilemeden daha küçük boyutlarda üretilirler. Bu da tüm boru sisteminin ve hatta tüm sistemin boyutunun, ağırlığının ve maliyetinin önemli ölçüde azalması anlamına gelir. Aynı zamanda, ilgili sistemlerin yatırım getirisini (ROI) önemli ölçüde artırabilir.
Elbette, standart kriyojenik şamandıralı küresel vanalar tek yönlüdür ve bu da yukarıda belirtilen, çift yönlü vana sızdırmazlığı gerektiren senaryolar için uygun değildir.
Tek yönlü mü, çift yönlü mü?
Şekil 1'de gösterildiği gibi, kriyojenik koşullar için standart yüzer küresel vana, ortam faz değişimine uğradığında basıncın birikmesini ve yükselmesini önlemek için vananın topunun yukarı akış tarafında bir basınç tahliye deliğine sahiptir. Vana kapalı konumdayken, vana gövdesinin boşluğunda bulunan sıvılaştırılmış doğal gaz buharlaşmaya ve genleşmeye başlar ve tamamen genleştikten sonra hacmi orijinal hacminin 600 katına ulaşabilir, bu da vananın patlamasına neden olabilir. Bu durumu önlemek için, çoğu standart yüzer küresel vana, yukarı akışta açılan bir basınç tahliye mekanizması benimsemiştir. Bu nedenle, geleneksel küresel vanalar, iki yönlü sızdırmazlık gerektiren durumlarda kullanılamaz.
İşte bu aşamada çift yönlü kriyojenik şamandıralı küresel vana yeteneklerini sergileyebilir. Bu vana ile standart tek yönlü kriyojenik vana arasındaki fark şudur:
• Basıncı tahliye etmek için vana topunda herhangi bir açıklık bulunmamaktadır.
• Sıvıyı her iki yönde de sızdırmaz hale getirebilir.
• Basıncı tahliye etmek için vana topunda herhangi bir açıklık bulunmamaktadır.
• Sıvıyı her iki yönde de sızdırmaz hale getirebilir.
İki yönlü kriyojenik şamandıralı küresel vanada, iki yönlü yaylı vana yuvası, yukarı yönde açılan basınç tahliye mekanizmasının yerini alır. Yaylı vana yuvası, vana gövdesinin boşluğunda bulunan sıvılaştırılmış doğal gazın oluşturduğu aşırı basıncı tahliye ederek vananın patlamasını önler (Şekil 2'de gösterildiği gibi).
Ek olarak, yaylı valf yuvası, valfin daha düşük torkta çalışmasına ve kriyojenik koşullarda daha düzgün bir çalışma sağlamasına yardımcı olur.
İki yönlü kriyojenik şamandıralı küresel vana, ikinci kademe grafit sızdırmazlık halkası ile donatılmıştır, böylece vana yangın güvenliği fonksiyonuna sahiptir. Vananın polimer parçalarının yanmasına neden olacak felaket bir kaza meydana gelmedikçe, ikincil sızdırmazlık elemanı ortamla temas etmeyecektir. Bir kaza durumunda, ikinci kademe sızdırmazlık elemanı yangın güvenliği koruma fonksiyonunu yerine getirecektir.
Çift yönlü vanaların avantajları
Küresel vanalar, sabit ve üstten monte edilmiş sabit bilyalı vanalarla karşılaştırıldığında, iki yollu kriyojenik şamandıralı bilyalı vana, yüksek akış katsayılı bilyalı vananın tüm avantajlarına sahiptir ve akışkan ve sızdırmazlık yönünde herhangi bir kısıtlama yoktur. Kriyojenik koşullarda güvenle kullanılabilir; boyutu nispeten küçüktür ve yapısı nispeten basittir. Eşleşen aktüatör de nispeten basittir (dik açılı dönüş) ve minyatürleştirilmiştir. Bu avantajlar, tüm sistemin daha küçük, daha hafif ve daha uygun maliyetli olduğu anlamına gelir.
Küresel vanalar, sabit ve üstten monte edilmiş sabit bilyalı vanalarla karşılaştırıldığında, iki yollu kriyojenik şamandıralı bilyalı vana, yüksek akış katsayılı bilyalı vananın tüm avantajlarına sahiptir ve akışkan ve sızdırmazlık yönünde herhangi bir kısıtlama yoktur. Kriyojenik koşullarda güvenle kullanılabilir; boyutu nispeten küçüktür ve yapısı nispeten basittir. Eşleşen aktüatör de nispeten basittir (dik açılı dönüş) ve minyatürleştirilmiştir. Bu avantajlar, tüm sistemin daha küçük, daha hafif ve daha uygun maliyetli olduğu anlamına gelir.
Tablo 1, iki yönlü kriyojenik yüzer küresel vanayı, bakım, boyut, ağırlık, tork seviyesi, kontrol zorluğu ve genel maliyet açısından benzer işlevlere sahip diğer vanalarla karşılaştırarak avantajlarını ve dezavantajlarını kapsamlı bir şekilde özetlemektedir.
Küçük bir LNG tesisi geleneksel yaklaşımın dışına çıkarak çift yönlü kriyojenik küresel vana kullanırsa, küresel vananın benzersiz avantajlarından, yani tam çap, yüksek akış hızı ve yüksek boru hattı boşaltma hızından tam olarak yararlanabilir. Göreceli olarak, aynı akış hızını korurken daha küçük boyutlu boruları destekleyebilir, böylece sistemin toplam hacmini, ağırlığını ve karmaşıklığını azaltabilir ve borulama sisteminin maliyetini de düşürebilir.
Önceki makalede, kapatma vanası olarak kullanılmasının avantajları tanıtılmıştı. Kontrol vanası olarak kullanıldığında ise avantajlar daha belirgin olacaktır. Dik açılı döner küresel vana kullanıldığında, vana otomasyon kitinin karmaşıklığı önemli ölçüde azalır; bu nedenle kriyojenik sistem için isteğe bağlı bir öğe haline gelmiştir.
Yukarıda bahsedilen otomasyon kitinin en temel içeriği, basit ve pratik çift yönlü kriyojenik şamandıralı küresel vana ve basit yapısı ve yüksek maliyet verimliliği ile dikdörtgen döner aktüatördür.
Özetle, çift yönlü kriyojenik şamandıralı küresel vana, kriyojenik boru hattı sistemi için "çığır açıcı" olumlu bir öneme sahiptir. Küçük LNG tesislerinde, avantajlarından tam olarak faydalanılmasını sağlayabilir.
Son birkaç yıldır bu yeni ürün, pratik uygulamalarda doğrulanmış ve proje maliyeti ile sistemin uzun vadeli güvenilir çalışması açısından olumlu bir öneme sahip olduğu kanıtlanmıştır.
Yayın tarihi: 17 Haz-2021