Válvula criogénica Congelamento em terminais de GNL: Válvula de esfera criogénica elétrica passa pelo teste de ciclo de nitrogénio líquido a -196°C

Na operação diária dos terminais de GNL (gás natural liquefeito), o congelamento e a apreensão das válvulas continuam a ser um desafio técnico persistente.fatores tais como a formação de gelo a partir da umidade, falha do lubrificante, ou contração térmica diferencial pode causar a bola para agarrar contra o assento.Este artigo faz referência à norma BS 6364 de ensaio de válvula criogénica, examinando como umválvula de esfera criogénica elétrica pdf.pdfSuperar o ensaio de ciclo do nitrogénio líquido a -196 °C e abordar os riscos de congelamento através da concepção.

Causas fundamentais do congelamento e da convulsão: Mudanças no comportamento dos materiais a temperaturas criogênicas

A retenção de válvulas no serviço de GNL é raramente causada por um único fator, mas sim pelo efeito combinado de três fenômenos:

• Falha do lubrificante: As gorduras convencionais das válvulas solidificam-se ou separam-se a menos de -40°C, causando um acentuado aumento do atrito entre a bola e o assento, e entre a haste e a embalagem.

• Contração térmica diferencial: O aço inoxidável (coeficiente de expansão térmica ~ 17×10−6/K) e o material do assento PCTFE (~ 50×10−6/K) contraem-se a velocidades diferentes durante o arrefecimento,potencialmente levando a uma adaptação de interferência ou à perda de clareza.

• Gelo e condensação: A umidade residual dentro da cavidade ou infiltrada da atmosfera pode congelar a temperaturas extremamente baixas, bloqueando a rotação da bola.

Se estes problemas não forem verificados durante o projeto, as válvulas nos terminais de GNL podem sofrer convulsões e falhar em funcionar remotamente, às vezes exigindo o desligamento da produção para reparação.

Padrão e método de ensaio: BS 6364 Ensaio de ciclo do azoto líquido

Para validar a resistência de uma válvula ao congelamento e à apreensão em condições realistas de GNL, a indústria adota geralmenteBS 6364(Especificação para válvulas criogénicas) O principal procedimento de ensaio é o seguinte:

1. Embebedamento criogénico: A válvula totalmente montada é imersa em nitrogénio líquido até que a temperatura atinja-196°Ce mantido durante pelo menos1 hora, garantindo que o corpo, a bola, o assento e a área de embalagem estejam totalmente a temperatura criogénica.

2. Ciclismo sob pressão: A válvula é pressurizada com hélio (ou nitrogénio) até à sua pressão nominal e submetida apelo menos 20 ciclos completos de abertura-fechamento(0°→90°→0°) em-196°C.

3. Detecção de fugas: Após cada ciclo, são medidos o vazamento do assento (≤10­6 Pa·m3/s) e o vazamento da embalagem (≤10­6 Pa·m3/s).

4. Monitorização do binário: O binário de funcionamento é registado para cada ciclo para detectar um aumento anormal ou uma convulsão.

Uma válvula que passa este ensaio demonstra que a sua combinação de materiais, esquema de lubrificação e conceção estrutural podem suportar o ciclo térmico criogénico para ambiente sem congelamento ou apreensão.

Projeto anti-convulsão doVálvula de esfera criogénica elétrica

Com base nos requisitos de ensaio da norma BS 6366, esta válvula de esfera criogénica elétrica incorpora três características de concepção específicas:

Material do assento: PCTFE em vez de PTFE convencional

O PTFE convencional torna-se frágil a -196°C e tem uma elevada taxa de contração térmica.PCTFE (policlorotrifluoroetileno)mantém a ductilidade e a estabilidade dimensional a temperaturas criogénicas.A diferença no coeficiente de expansão térmica linear entre o PCTFE (~ 50 × 10 - 6 / K) e a bola de aço inoxidável (~ 17 × 10 - 6 / K) é intencionalmente combinada de modo que a -196 ° C, a pressão de contacto entre a bola e o assento permanece dentro do intervalo de projecto, nem demasiado apertada para causar apreensão nem demasiado solta para causar fugas.

Capô estendido para isolamento de embalagens

A válvula apresenta umCapô estendidoque isola a caixa de embalagem (embalagem em PTFE ou grafite) da zona criogénica.≥ 200 mm para DN50O gradiente de temperatura ao longo do capô mantém a área de embalagem acima de -20°C, mantendo a elasticidade da embalagem e o desempenho de vedação.A embalagem cumpre o projeto de baixa emissão da norma ISO 15848-1, evitando fugas externas devido ao endurecimento da embalagem.

Lubrificante criogénico e dispositivo antiestático

As superfícies de contacto entre a bola e a haste são lubrificadas comGordura criogénicaque permanece eficaz de -196°C a -40°C sem separação ou solidificação.um dispositivo antiestático de aterragem (de acordo com a API 608) é instalado no caule para evitar o acúmulo eletrostático do fluxo de meios criogénicos.

Resultados dos ensaios e importância da selecção

Durante um teste BS 6364 real, esta válvula de esfera criogénica elétrica50 ciclos de abertura e fechamentoa -196°C (excedendo o requisito de 20 ciclos da norma), com variação de binário de funcionamento de ±15% e sem apreensões ou fugas excessivas. Os resultados específicos são apresentados abaixo:

Para a selecção das válvulas de terminais de GNL, recomenda-se solicitar ao fornecedorRelatório do ensaio de tipo criogénico BS 6364e verificar o seguinte:

• Temperatura de ensaio atingida-196°C(imersão em nitrogénio líquido)

• Número de ciclos≥ 20

• Disponibilidade deCurva de variação do binárioeregistos da taxa de fuga

Conclusão

O congelamento das válvulas e as convulsões nos terminais de GNL podem ser mitigados através de um projecto adequado.A válvula de esfera criogénica elétrica verifica sistematicamente a sua capacidade anti-convulsão no serviço criogénico através da correspondência de materiais.Para os profissionais de engenharia e aquisição,Incluindo relatórios de ensaio BS 6364 como elemento de revisão técnica pode reduzir significativamente o risco de apreensão da válvula após a colocação em serviço, aumentando assim a fiabilidade operacional dos terminais automatizados de GNL.