Waarom worden tapkogelkranen gebruikt in cryogene toepassingen?

Cryogene omstandigheden stellen strenge eisen aan de klepprestaties, die ook voldoen aan de eisen van afdichting, lage temperatuurbestendigheid, slagvastheid en bedrijfsstabiliteit. Vanwege het structurele ontwerp hebben cilindrische Trunnion-kogelkranen (ook bekend als vaste kogelkranen) duidelijke voordelen bij cryogene toepassingen en zijn ze het voorkeurskleptype geworden voor LNG, ethyleen, vloeibare zuurstof en andere cryogene mediatransportsystemen.

1. Dubbele afdichtingsgarantie tegen cryogene lekkage
lage viscositeit en hoge permeabiliteit van laag-cryogene media vereisen extreem hoge afdichtingsprestaties. De kogelkraan is ontworpen met een vaste kogel en een bidirectioneel afdichtingsontwerp. De bol wordt gefixeerd door bovenste en onderste tappen, waardoor het effect van de mediastroom op het afdichtingsoppervlak wordt verminderd. Tegelijkertijd zorgt een veer-voorgespannen klepzitting voor afdichting in twee richtingen. Zelfs als de ene partij kapot gaat, moet de andere de afdichting gesloten houden om veiligheidsrisico's veroorzaakt door lekkage van het cryogene medium te voorkomen. Bovendien maken sommige ontwerpen gebruik van een combinatie van een harde metalen afdichting en een zachte afdichting, waardoor de slijtvastheid en het cryogene aanpassingsvermogen in balans zijn, waardoor zelfs bij -196 graden geen lekkage wordt gegarandeerd (bijvoorbeeld voor LNG-toepassingen).

2. Aanpassingsvermogen van het materiaal bij lage- temperaturen en weerstand tegen brosse breuken
In een omgeving met lage temperaturen kan de brosse breuk van gewone metalen materialen gemakkelijk optreden vanwege ongelijkmatige krimp. Kogelkranen van het tap--type maken doorgaans gebruik van austenitisch roestvrij staal (bijv.. 304L, 316L), legeringen op basis van nikkel- (bijv. Inconel) of koolstofstaal op lage temperatuur om bollen, zittingen en kleppen te maken. Deze materialen behouden een goede taaiheid en sterkte bij lage temperaturen. De tapstructuur verspreidt spanning, vermindert de lokale spanningsconcentratie veroorzaakt door thermische uitzetting en krimp, en vermindert verder het risico op brosse breuk.

3. Bestand tegen schokken, trillingen en complexe werkomgevingen.
Tijdens het transport van een cryogeen medium kan de klep worden blootgesteld aan waterslag, drukschommelingen of externe trillingen. De axiale kogelkraan heeft een vaste kogelstructuur, ondersteund door de kogelkraan, die de kogel van de zitting scheidt en de directe invloed van media op het afdichtingsoppervlak vermindert. Tegelijkertijd heeft de ashals zelf anti-vibratie-eigenschappen, waardoor afdichtingsfouten als gevolg van trillingen worden voorkomen. Bovendien vermindert het compacte ontwerp het totale gewicht van de klep, vermindert het de impactbelastingen veroorzaakt door traagheid en maakt het geschikt voor dynamische werkomstandigheden zoals offshore-platforms en shakers.

4. Motorkapontwerp met lange- hals om te voorkomen dat de verpakking bevriest
Cryogene media kunnen gemakkelijk leiden tot ijsvorming in de pakkingbus en de werking van de klep beïnvloeden. Kogelkranen van het tap--type hebben over het algemeen de motorkapstructuur met lange- hals. Door de lengte van het deksel te verlengen, wordt de pakkingbus uit de buurt van het cryogene medium gehouden, waardoor de temperatuur van het pakkinggebied boven de 0 graden wordt gehouden en ijsvorming wordt voorkomen. Sommige ontwerpen zijn ook voorzien van afvoergroeven bij lange halzen om condensatie te geleiden, waardoor wordt voorkomen dat de verpakking bevriest. Deze functie maakt het uitstekend voor scènes zoals cryogene opslagtanks en cryogene pompuitlaten.

5. Twee-stroom en dubbele ventilatieopeningen om de veiligheid van het systeem te garanderen
Cryogene media kunnen verdampen als gevolg van hogere temperaturen, wat resulteert in een abnormale drukverhoging in de klepholte (abnormale drukverhoging). Kogelkranen van het tap-type ondersteunen stroming in twee richtingen en kunnen worden gesloten om ventilatie met dubbele-blokken te realiseren. Dit betekent dat resterende media in de klepholte via de ventilatieopeningen op het kleplichaam worden verdreven, waardoor wordt voorkomen dat de druk zich ophoopt. Deze functie is essentieel om het scheuren van het kleplichaam of het falen van de afdichting te voorkomen tijdens onderhoud aan LNG-pijpleidingen of noodstops, en om de veiligheid van personeel en apparatuur te garanderen.

6. Modulair ontwerp voor online onderhoud
Langdurige stilstand is van cruciaal belang voor het onderhoud van cryogene kleppen, omdat dit mediumverdamping of systeemtemperatuurschommelingen kan veroorzaken. Kogelkranen van het Trunnion--type hebben een ingangsstructuur aan de bovenkant, waarbij het huis en het deksel aan elkaar zijn vastgeschroefd, waardoor interne componenten zoals klepzittingen en bollen online kunnen worden vervangen zonder dat de leidingen hoeven te worden verwijderd. Sommige ontwerpen ondersteunen ook real-onderhoud, waardoor de voorspanning van de afdichtingen kan worden aangepast of afdichtingen kunnen worden vervangen wanneer het systeem draait met speciaal gereedschap, waardoor de uitvaltijd en de onderhoudskosten aanzienlijk worden verminderd.

Vraag 1: Wat is het verschil tussen een cilindrische kogelkraan en een zwevende kogelkraan bij cryogene toepassingen?
A: Bij een zwevende kogelkraan zweeft de kogel vrij en wordt afgedicht door met diëlektrische druk op de klepzitting te drukken. Bij lage temperaturen zal de verandering van de mediumviscositeit leiden tot onstabiele afdichting. Bij kogelkranen van het tap--type is de kogel vastgezet en wordt de klepzitting door veren onder druk gezet, waardoor de afdichtingsprestaties betrouwbaarder zijn, beter bestand zijn tegen schokken en beter geschikt zijn voor cryogene omstandigheden.

Vraag 2: Hoe selecteer ik het materiaal voor kogelkranen van het cryogene tap-type?

A2: Cryogene klepzittingmaterialen vereisen een evenwicht tussen slijtvastheid, corrosieweerstand en taaiheid bij lage temperaturen. Veelgebruikte materialen zijn onder meer gemodificeerde polytetrafluorethyleen (PTFE)-materialen, zoals met grafiet-gevuld PTFE en metallisch grafiet. Afdichtingen van hard metaal (zoals stellietlegeringen) of afdichtingen van flexibel grafiet hebben de voorkeur bij ultra-lage temperaturen (bijv.. -196 graad C) om de broosheid van zachte afdichtingsmaterialen te vermijden.

Vraag 3: Kunnen kogelkranen van het type tap- worden gebruikt onder wisselende omstandigheden van hoge en lage temperaturen?
A3: Ja, maar kies materialen en ontwerpen die temperatuuraanpasbaar zijn. Het kleplichaam moet bijvoorbeeld zijn gemaakt van koolstofstaal of roestvrij staal voor lage temperaturen, terwijl de ashals en afdichting moeten zijn gemaakt van materialen die bestand zijn tegen hoge temperaturen (bijvoorbeeld legeringen op basis van nikkel-). Tegelijkertijd moet restspanning worden geëlimineerd door warmtebehandeling om vervorming of lekkage veroorzaakt door temperatuurverandering te voorkomen.

V4: Wat zijn de speciale vereisten voor het installeren van cryogene kogelkranen van het type tap-?
A4: Zorg er tijdens de installatie voor dat de stroom van de klep in lijn is met de stroom van het medium om te voorkomen dat tegendruk het afdichtingsdeksel beïnvloedt; klepdeksels met lange- hals moeten verticaal worden geïnstalleerd om condensvorming te voorkomen; langzame voor-koeling is vereist vóór het eerste gebruik om thermische spanning door scheuren in het kleplichaam te voorkomen; en bouten worden diagonaal aangedraaid om ongelijkmatige spanning op het afdichtingsdeksel te voorkomen.

V5: Hoe bepaal ik of de cryo-volleyklep gerepareerd moet worden?
A5: Als het bedrijfskoppel toeneemt, lekkages in de afdichtingen, abnormale rijping op het klephuis of lekkage van uitlaatmedia, kan dit wijzen op slijtage van de afdichtingen, veroudering van de pakking of een abnormale druk in de klepholte. Tijdige inspectie en vervanging van onderdelen is vereist. Regelmatig online testen, zoals ultrasoon testen, kan potentiële problemen vroegtijdig opsporen en de levensduur van de klep verlengen.