Криогенные клапаны (введение)

Что такое криогенный клапан?

Трубопроводы и трубопроводные системы, работающие с жидким водородом, кислородом, гелием, азотом, сжиженным природным газом или аналогичными очень холодными жидкостями, требуют использования криогенных клапанов. Термин криогеника относится к материалам и процессам с температурой ниже -101 0 C (-239 0 F). Следовательно, криогенные клапаны должны иметь свойства, позволяющие выдерживать такие низкие температуры. Основное отличие криогенных клапанов от стандартных клапанов заключается в том, что они способны работать при таких низких температурах с высоким давлением.

Проблемы с криогенными клапанами

Основная проблема с криогенными клапанами заключается в том, что любая утечка жидкости в атмосферу через прокладки или сальники ухудшит работу клапана и связанного с ним оборудования. Кроме того, такая утечка на штоке клапана вызовет локальное обледенение, которое может захватить приводной механизм клапана. Это причина, по которой клапаны для криогенных применений должны быть спроектированы так, чтобы обеспечивать высокую производительность и действительно нулевую утечку в соответствии с API 598.

Нормы и стандарты для криогенных клапанов

Нормы и стандарты, используемые для криогенных клапанов:

• BS 6364
• BS EN 12567
• BS EN 1626
• BS EN 12300
• ПСС СП-134
• ISO 28921-1
• ISO 21011
• ISO 10497
• ASME B16.34

Почему у криогенных клапанов длинные штоки? | Рассмотрение конструкции криогенных клапанов

Все криогенные клапаны для сжиженного природного газа, метана, кислорода, аммиака и т. Д. Специально разработаны. Криогенные клапаны обычно имеют удлиненные крышки, чтобы уплотнения штока клапана располагались вдали от источника холода. Это послужит двум важным целям:

• Уплотнения штока клапана будут иметь относительно более высокую температуру.
• Будет достаточно места, чтобы обеспечить изоляцию между трубопроводом и рычагом / маховиком, приводящим в действие клапан.

Размер и номинальное давление криогенных клапанов

Криогенные клапаны для промышленного применения бывают различных размеров и классов давления. Размер обычно составляет от 1/8 дюйма до 88 дюймов (от 3 мм до 2240 мм). Номинальное давление криогенных клапанов варьируется от сверхвысокого вакуума до 700 бар. Все эти клапаны способны работать при температуре до -254 0 C (-425 0 F).

Материалы для криогенных клапанов

Обычные материалы, которые используются для изготовления криогенного клапана, — это алюминий, монель, латунь, бронза, нержавеющая сталь, инколи, цирконий и т. Д. ПТФЭ или графит обычно используются в качестве материала уплотнения.

Общие клапаны для криогенных применений

Обычные клапаны, используемые для криогенных применений, представляют собой специально разработанные запорные, угловые, задвижки, дроссельные заслонки и шаровые краны. Таким образом, очень важно выбрать правильный тип криогенного клапана для требуемого применения. Строгих инструкций по типу клапана в криогенных условиях не существует. Но существует тенденция к выбору шаровых кранов с поворотом на четверть оборота и поворотных дисковых затворов с тройным смещением.

Затворы-бабочки с тройным смещением для криогенных систем:

Дроссельные заслонки с тройным смещением — это высокопроизводительные клапаны, широко используемые в криогенных средах. Смещения в таких клапанах уменьшают трение и износ между седлом и уплотнением.

Конструкция с тройным смещением имеет упругое кольцо из нержавеющей стали, которое устанавливается в диск в сборе для обеспечения герметичности с нулевой утечкой в ​​криогенных условиях.

Контактная поверхность уплотнения и седла имеет конструкцию «конус в конусе». Эти конусы наклонены, и угол контакта между седлом и уплотнением создает небольшой эффект заклинивания, который изгибает и сжимает в радиальном направлении кольцо диск-уплотнительное кольцо. Независимо от направления потока или давления в линии клапан обеспечивает очень хорошую запорную способность.

Шаровые краны для криогенного применения:

В системах трубопроводов и трубопроводов для сжиженного нефтяного газа, сжиженного природного газа, теплоносителей и жидкого кислорода и азота используются шаровые краны с двойным уплотнением. Они могут быть уменьшенными и полнопроходными. Криогенные шаровые краны включают паровое пространство достаточной высоты, что позволяет газифицировать область под сальником. Это поддерживает температуру сальника, близкую к температуре окружающей среды.

При увеличении размеров труб приводить в действие задвижки и запорные клапаны становится сложно и дорого. По этой причине они ограничиваются трубами меньшего размера и приложениями, не требующими удаленного управления.

Особенности криогенных клапанов

• Криогенные клапаны должны быть легкими, поскольку легкую массу клапана легче охладить от температуры окружающей среды до криогенной температуры.
• Более легкие криогенные клапаны обычно имеют более низкую проводимость, что помогает уменьшить приток тепла по сравнению с более тяжелыми конструкциями.
• Для криогенных трубопроводных соединений обычно используются фланцевые и сварные конструкции. Однако лучше сварные клапаны.
• Криогенные клапаны должны быть собраны в чистом помещении и не должны содержать смазочных материалов или использовать смазки, совместимые с холодными условиями эксплуатации. При покупке криогенного клапана необходимо собрать документально оформленные процедуры очистки для проверки и соблюдения надлежащих процедур в процессе сборки.

Испытания криогенных клапанов

Для криогенных клапанов обычно требуются следующие испытания:

• Испытание на прочность корпуса : гидростатическое или пневматическое испытание до 1,5 × максимального рабочего давления.
• Испытание на герметичность оболочки: Для контроля герметичности испытания оболочки на обычно Пневматическое испытание проводится с 1,1 × Максимальное рабочее давление.
• Испытание на герметичность седла: Пневматическое испытание до 1,1 × максимального рабочего давления.
• Криогенное испытание прототипа: это испытание проводится в соответствии с BS 6364, приложение A.
• Криогенное производственное испытание: Процедуры криогенного испытания клапанов предусмотрены в BS 6364, и соблюдаются те же процедуры.

Где используются криогенные клапаны? | Применение криогенных клапанов

Криогенные клапаны широко используются в

• Заводы по сжижению природного газа
• Терминалы СПГ
• Системы транспортировки СПГ
• Пищевая промышленность и производство напитков
• Установки разделения воздуха
• Заводы по производству стали
• Исследовательские лаборатории
• Химические и нефтехимические заводы
• Аэрокосмические складские помещения