Криогенный клапан Замерзание в СПГ-терминалах: Электрический криогенный шаровой кран успешно прошел испытание на цикличность в жидком азоте при температуре -196°C

В повседневной работе терминалов сжиженного природного газа (СПГ) замораживание и захват клапанов остаются постоянной технической проблемой.такие факторы, как образование льда от влаги, сбой смазочного масла или дифференциальное тепловое сокращение могут привести к тому, что мяч зацепится за сиденье.В данной статье ссылаются на стандарт BS 6364 по криогенным испытаниям клапанов., исследуя, какэлектрический криогенный шаровой клапан pdf.pdfпроходит испытание цикла жидкого азота при -196 °C и рассматривает риски заморозки с помощью конструкции.

Основные причины замерзания и судорог: изменение поведения материала при криогенных температурах

В случае с закрытием клапанов в обслуживании СПГ редко возникает один фактор, а скорее сочетание трех явлений:

• Неисправность смазочного масла: Обычные клапанные жиры затвердевают или отделяются ниже -40°C, что приводит к резкому увеличению трения между шаром и сиденьем, а также между стволом и упаковкой.

• Дифференциальное тепловое сокращение: Нержавеющая сталь (коэффициент теплового расширения ~17×10−6/K) и материал PCTFE сиденья (~50×10−6/K) сокращаются с разной скоростью во время охлаждения,потенциально ведущий к помехам или потере клиренса.

• Лед и конденсация: Остатковая влага внутри полости или проникающая из атмосферы может замерзнуть при чрезвычайно низких температурах, блокируя вращение шара.

Если эти проблемы не проверяются во время проектирования, клапаны в терминалах СПГ могут испытывать сбой и отказ от работы удаленно, иногда требуя отключения производства для ремонта.

Стандарт и метод испытаний: BS 6364 Испытание цикла жидкого азота

Для проверки устойчивости клапана к замораживанию и захвату в реалистичных условиях СПГ промышленность обычно используетBS 6364(Спецификация для криогенных клапанов) Основная процедура испытания следующая:

1. Криогенное пропитие: полностью смонтированный клапан погружается в жидкий азот до достижения температуры-196°Cи поддерживается как минимум1 час, гарантируя, что корпус, мяч, сиденье и упаковочная площадка полностью находятся на криогенной температуре.

2. Велосипедное движение под давлением: клапан подвергается давлению гелия (или азота) до его номинального давления и подвергаетсяне менее 20 полных циклов открытия-закрытия(0°→90°→0°) в-196°C.

3. Выявление утечки: После каждого цикла измеряется утечка сиденья (≤10−6 Pa·m3/s) и утечка упаковки (≤10−6 Pa·m3/s).

4. Мониторинг крутящего момента: Рабочий крутящий момент записывается для каждого цикла для обнаружения ненормального увеличения или припадка.

Клапан, прошедший это испытание, демонстрирует, что его материал, схема смазки и конструкция могут выдерживать криогенный тепловой цикл в окружающую среду без замерзания или захвата.

Противоприступная конструкцияЭлектрический криогенный шаровой клапан

Этот электрический криогенный шаровой клапан, основанный на требованиях испытаний BS 6366, включает в себя три целенаправленные конструктивные особенности:

Материал сиденья: PCTFE вместо обычного PTFE

Традиционный ПТФЕ становится ломким при -196°C и имеет высокую скорость теплового сокращения.PCTFE (полихлоротрифлуороэтилен)сохраняет пластичность и стабильность измерений при криогенных температурах.Разница в линейном коэффициенте теплового расширения между PCTFE (~ 50×10−6/K) и шариком из нержавеющей стали (~ 17×10−6/K) преднамеренно совпадает, так что при -196°C, контактное давление между шаром и сиденьем остается в пределах проектного диапазона, ни слишком тесно, чтобы вызвать захват, ни слишком свободно, чтобы вызвать утечку.

Расширенный капот для изоляции упаковки

Клапан имеетудлиненный капотчто изолирует упаковочную коробку (PTFE или графитную упаковку) от криогенной зоны.≥ 200 мм для DN50Температурный градиент вдоль капота поддерживает площадь упаковки выше -20°C, сохраняя эластичность упаковки и эффективность уплотнения.упаковка соответствует конструкции с низким уровнем выбросов согласно ISO 15848-1, предотвращая наружные утечки из-за закаливания упаковки.

Криогенное смазочное средство и антистатическое устройство

Контактные поверхности между шаром и стволом смазываютсяжир криогенного качествакоторый остается эффективным от -196°C до -40°C без разделения или затвердевания.на стволе установлено антистатическое устройство заземления (согласно API 608), чтобы предотвратить электростатическое накопление от текущей криогенной среды.

Результаты испытаний и значение отбора

Во время фактического испытания BS 6364 этот электрический криогенный шаровой клапан завершил50 циклов открытия и закрытияпри -196°C (выше требований стандарта на 20 циклов), с изменением рабочего крутящего момента в пределах ±15% и без припадков или чрезмерных утечек. Конкретные результаты приведены ниже:

Для выбора терминального клапана СПГ рекомендуется запросить у поставщикаBS 6364 Криогенный протокол испытания типаи проверять следующее:

• Испытательная температура достигает-196°C(погружение в жидкий азот)

• Количество циклов≥ 20

• Доступностькривая изменения крутящего моментаизапись показателя утечки

Заключение

Замерзание и захват клапанов в терминалах СПГ можно уменьшить с помощью надлежащей конструкции.электрический криогенный шаровой клапан систематически проверяет свою способность к противодействию припадкам при криогенной эксплуатации путем сопоставления материалов.Для специалистов в области машиностроения и закупоквключая отчеты о испытаниях по стандарту BS 6364 в качестве пункта технического обзора может значительно снизить риск захвата клапана после ввода в эксплуатацию, тем самым повышая надежность эксплуатации автоматизированных терминалов СПГ.