1. Kies een ventiel voor cryogene toepassingen
Het kiezen van eenCryogene klepDe keuze van kleppen voor cryogene toepassingen kan zeer complex zijn. Kopers moeten rekening houden met de omstandigheden aan boord en in de fabriek. Bovendien vereisen de specifieke eigenschappen van cryogene vloeistoffen specifieke klepprestaties. De juiste selectie garandeert de betrouwbaarheid van de installatie, de bescherming van de apparatuur en een veilige werking. De wereldwijde LNG-markt maakt gebruik van twee belangrijke klepontwerpen.
De operator moet de omvang van de aardgastank verkleinen om deze zo klein mogelijk te houden. Dit doen ze door LNG (vloeibaar aardgas) af te koelen tot ongeveer -165 °C. Bij deze temperatuur moet de hoofdafsluitklep nog steeds functioneren.
2. Wat beïnvloedt het ontwerp van cryogene kleppen?
Temperatuur heeft een belangrijke invloed op het ontwerp van de klep. Gebruikers hebben de klep bijvoorbeeld mogelijk nodig voor gangbare omgevingen zoals het Midden-Oosten. Of juist voor koude omgevingen zoals de poolzeeën. Beide omgevingen kunnen de dichtheid en duurzaamheid van de klep beïnvloeden. De onderdelen van deze kleppen omvatten het klephuis, de kap, de spindel, de spindelafdichting, de kogelklep en de klepzitting. Door de verschillende materiaalsamenstelling zetten deze onderdelen uit en krimpen ze bij verschillende temperaturen.
2.1. Toepassingsmogelijkheden voor cryogene processen
• Operators gebruiken kleppen in koude omgevingen, zoals op olieplatforms in poolzeeën.
• Operators gebruiken kleppen om vloeistoffen te regelen die ver onder het vriespunt zijn.
Bij zeer licht ontvlambare gassen, zoals aardgas of zuurstof, moet de klep ook in geval van brand correct functioneren.
2.2. Druk van de cryogene klep
Bij normaal gebruik van het koelmiddel ontstaat er druk. Dit komt door de toegenomen omgevingstemperatuur en de daaropvolgende stoomvorming. Bij het ontwerpen van het kleppen- en leidingsysteem moet hier speciale aandacht aan worden besteed. Dit maakt drukopbouw mogelijk.
2.3. Temperatuur van de cryogene klep
Snelle temperatuurschommelingen kunnen de veiligheid van werknemers en fabrieken in gevaar brengen. Door de verschillende materiaalsamenstelling en de tijdsduur dat ze aan het koelmiddel worden blootgesteld, zet elk onderdeel van de cryogene klep uit en krimpt het in een verschillend tempo.
Een ander groot probleem bij het hanteren van koelmiddelen is de toename van de temperatuur vanuit de omgeving. Deze temperatuurstijging is de reden waarom fabrikanten afsluiters en leidingen afsluiten.
Naast het hoge temperatuurbereik moet de klep ook aanzienlijke uitdagingen het hoofd bieden. Voor vloeibaar helium daalt de temperatuur van het vloeibare gas tot -270 °C.
2.4. Cryogene klepfunctie
Omgekeerd, als de temperatuur tot het absolute nulpunt daalt, wordt de werking van de klep zeer problematisch. Cryogene kleppen verbinden leidingen met vloeibare gassen met de omgeving. Dit gebeurt bij omgevingstemperatuur. Het resultaat kan een temperatuurverschil van wel 300 °C tussen de leiding en de omgeving zijn.
2.5. Rendement van de cryogene klep
Het temperatuurverschil zorgt voor een warmtestroom van de warme naar de koude zone. Dit kan de normale werking van de klep verstoren. In extreme gevallen kan het ook de efficiëntie van het systeem verminderen. Dit is met name zorgwekkend als er ijsvorming optreedt aan de warme kant.
Bij toepassingen met lage temperaturen is dit passieve verwarmingsproces echter ook opzettelijk. Het wordt gebruikt om de klepstang af te dichten. Normaal gesproken wordt de klepstang afgedicht met kunststof. Deze materialen zijn niet bestand tegen lage temperaturen, terwijl hoogwaardige metalen afdichtingen tussen de twee onderdelen, die veel in tegengestelde richting bewegen, erg duur en vrijwel onmogelijk te realiseren zijn.
2.6. Cryogene klepafdichting
Er is een heel eenvoudige oplossing voor dit probleem! Je brengt het plastic waarmee de ventielsteel is afgedicht naar een plek met een relatief normale temperatuur. Dit betekent dat de afdichting van de ventielsteel op afstand van de vloeistof moet blijven.
2.7. Drievoudig offset roterende afsluitklep
Deze offsets zorgen ervoor dat de klep kan openen en sluiten. Ze hebben zeer weinig wrijving tijdens gebruik. Ook wordt er gebruik gemaakt van spindelkoppel om de klep beter af te dichten. Een van de uitdagingen bij de opslag van LNG zijn ingesloten holtes. In deze holtes kan de vloeistof explosief uitzetten, tot wel meer dan 600 keer. De drievoudige, hermetisch afsluitklep elimineert dit probleem.
2.8. Terugslagkleppen met enkele en dubbele schotten
Deze kleppen zijn een essentieel onderdeel van vloeistofverwerkingsinstallaties, omdat ze schade door terugstroming voorkomen. Materiaal en afmetingen zijn belangrijke overwegingen, aangezien cryogene kleppen duur zijn. De gevolgen van onjuiste kleppen kunnen schadelijk zijn.
3. Hoe zorgen ingenieurs ervoor dat cryogene kleppen luchtdicht zijn?
Lekkages zijn erg kostbaar als je bedenkt hoeveel het kost om het gas eerst tot koelmiddel om te zetten. Het is bovendien gevaarlijk.
Een groot probleem met cryogene technologie is de mogelijkheid van lekkage bij de klepzitting. Kopers onderschatten vaak de radiale en lineaire uitzetting van de klepstang ten opzichte van het klephuis. Door de juiste klep te kiezen, kunnen kopers deze problemen voorkomen.
Ons bedrijf adviseert het gebruik van lagedemperatuurventielen van roestvrij staal. Dit materiaal is namelijk goed bestand tegen temperatuurschommelingen tijdens gebruik met vloeibaar gas.Cryogene kleppenGebruik geschikte afdichtingsmaterialen met een dichtheid tot 100 bar. Daarnaast is het verlengen van de kap een zeer belangrijk aspect, omdat dit de dichtheid van de afdichting van de klepsteel bepaalt.
Geplaatst op: 13 mei 2020