Jusqu'à présent, les scénarios d'application cryogéniques nécessitant une étanchéité de vannes à deux voies utilisaient principalement deux types de vannes, à savoir les vannes à soupape et les vannes à bille fixes/vannes à bille fixes montées sur le dessus.Cependant, avec le développement réussi du robinet à tournant sphérique cryogénique à deux voies, les concepteurs de systèmes ont obtenu une option plus attrayante que les robinets à tournant sphérique traditionnels.robinets à bille flottants.Il a un débit plus élevé, n'a aucune restriction sur la direction d'écoulement et la direction d'étanchéité du fluide et peut fonctionner en toute sécurité dans des conditions cryogéniques.Et la taille est plus petite, le poids est plus léger et la structure est plus simple.
Les scénarios d'application cryogénique qui nécessitent des vannes incluent l'entrée/sortie des réservoirs de stockage pour le remplissage et le déchargement, la pressurisation de pipelines vides fermés, la gazéification et la liquéfaction, les pipelines polyvalents pour divers systèmes dans les stations terminales de GNL, les systèmes d'expédition et les pétroliers, les systèmes de distribution, le pompage. les stations-service et les stations de remplissage de carburant GNL, ainsi que les ensembles de vannes pour gaz naturel (GVU) liés aux moteurs bi-carburant des navires.
Dans les scénarios d'application mentionnés ci-dessus, des vannes d'arrêt à deux voies sont généralement utilisées pour contrôler et arrêter le fluide fluide.Par rapport aux types alternatifs tels querobinets à tournant sphérique, ils ont plusieurs problèmes :
Le coefficient de débit (Cv) est faible, ce qui affectera la sélection de toutes les tailles de tuyaux pertinentes et deviendra un goulot d'étranglement potentiel limitant la capacité de débit du système.
· Nécessité de configurer des actionneurs linéaires pour effectuer des fonctions de fermeture et de contrôle. Par rapport aux actionneurs rotatifs rectangulaires utilisés pour contrôler et faire fonctionner les vannes à bille et autres vannes rotatives rectangulaires, ce type d'équipement a une structure plus complexe et est coûteux.Le coût et la complexité structurelle d’un ensemble complet d’équipements de vannes et d’actionneurs sont très importants.
· Si la vanne d'arrêt est utilisée pour réaliser la fonction d'arrêt d'urgence requise par de nombreux systèmes de GNL, la complexité sera encore plus élevée.
Pour les petites installations de GNL (SSLNG), les problèmes ci-dessus seront plus évidents, car ces systèmes doivent être plus petits, plus rentables et avoir la plus grande capacité de débit afin de raccourcir le cycle de chargement et de déchargement.
Le coefficient de débit du robinet à tournant sphérique est supérieur à celui du robinet à soupape de même taille.En d’autres termes, ils sont de plus petite taille sans affecter le débit.Cela signifie que la taille, le poids et le coût de l'ensemble du système de tuyauterie, voire de l'ensemble du système, sont considérablement réduits.Dans le même temps, cela peut augmenter considérablement le retour sur investissement (ROI) des systèmes associés.
Bien entendu, les vannes à bille cryogéniques standard sont unidirectionnelles, ce qui ne convient pas aux scénarios mentionnés ci-dessus qui nécessitent l'étanchéité des vannes à deux voies.
Unidirectionnel ou bidirectionnel
Comme le montre la figure 1, la vanne à bille flottante standard pour conditions cryogéniques possède un trou de décompression sur le côté amont de la bille de la vanne pour empêcher la pression de s'accumuler et d'augmenter lorsque le fluide subit un changement de phase.Lorsque la vanne est en position fermée, le gaz naturel liquéfié enfermé dans la cavité du corps de la vanne commencera à s'évaporer et à se dilater, et le volume peut atteindre 600 fois le volume d'origine après avoir été complètement détendu, ce qui peut provoquer l'éclatement de la vanne. .Afin d'éviter cette situation, la plupart des vannes à flotteur standard ont adopté un mécanisme de décompression d'ouverture en amont.Pour cette raison, les robinets à tournant sphérique traditionnels ne peuvent pas être utilisés dans des situations nécessitant une étanchéité bidirectionnelle.
Et c’est à ce stade que le robinet à flotteur cryogénique à deux voies peut montrer ses talents.La différence entre cette vanne et la vanne cryogénique unidirectionnelle standard est la suivante :
· Il n'y a pas d'ouverture sur la bille de la vanne pour relâcher la pression
· Il peut sceller le fluide dans les deux sens
· Il n'y a pas d'ouverture sur la bille de la vanne pour relâcher la pression
· Il peut sceller le fluide dans les deux sens
Dans la vanne à flotteur cryogénique à deux voies, le siège de vanne à ressort à deux voies remplace le mécanisme de décompression d'ouverture en amont.Le siège de vanne à ressort peut libérer la pression excessive générée par le gaz naturel liquéfié enfermé dans la cavité du corps de vanne, empêchant ainsi la vanne d'éclater, comme le montre la figure 2.
De plus, le siège de vanne à ressort permet de maintenir la vanne à un couple inférieur et d'obtenir un fonctionnement plus fluide dans des conditions cryogéniques.
La vanne à flotteur cryogénique à deux voies est équipée d'une bague d'étanchéité en graphite de deuxième étage, de sorte que la vanne ait une fonction de sécurité incendie.À moins qu'un accident catastrophique provoque la combustion des parties polymères de la vanne, le joint secondaire n'entrera pas en contact avec le fluide.En cas d'accident, le joint de deuxième niveau remplira la fonction de protection contre l'incendie.
Avantages des vannes à deux voies
Par rapport aux robinets à tournant sphérique, aux robinets à tournant sphérique fixes et montés sur le dessus, le robinet à tournant sphérique à flotteur cryogénique bidirectionnel présente tous les avantages d'un robinet à tournant sphérique à coefficient de débit élevé, et il n'y a aucune restriction sur le fluide et la direction d'étanchéité.Il peut être utilisé en toute sécurité dans des conditions cryogéniques ;la taille est relativement petite et la structure est relativement simple.L'actionneur correspondant est également relativement simple (rotation à angle droit) et miniaturisé.Ces avantages signifient que l’ensemble du système est plus petit, plus léger et plus rentable.
Par rapport aux robinets à tournant sphérique, aux robinets à tournant sphérique fixes et montés sur le dessus, le robinet à tournant sphérique à flotteur cryogénique bidirectionnel présente tous les avantages d'un robinet à tournant sphérique à coefficient de débit élevé, et il n'y a aucune restriction sur le fluide et la direction d'étanchéité.Il peut être utilisé en toute sécurité dans des conditions cryogéniques ;la taille est relativement petite et la structure est relativement simple.L'actionneur correspondant est également relativement simple (rotation à angle droit) et miniaturisé.Ces avantages signifient que l’ensemble du système est plus petit, plus léger et plus rentable.
Le tableau 1 compare la vanne à boisseau sphérique flottante cryogénique à deux voies avec d'autres vannes ayant des fonctions similaires du point de vue de la maintenance, de la taille, du poids, du niveau de couple, de la difficulté de contrôle et du coût global, et résume de manière exhaustive ses avantages et ses inconvénients.
Si une petite installation de GNL enfreint la convention et adopte un robinet à tournant sphérique cryogénique à deux voies, elle peut tirer pleinement parti des avantages uniques du robinet à tournant sphérique, à savoir un diamètre complet, un débit élevé et un débit de décharge élevé du pipeline.Relativement parlant, il peut prendre en charge des tuyaux de plus petite taille tout en conservant le même débit, ce qui permet de réduire le volume total, le poids et la complexité du système, et peut également réduire le coût du système de tuyauterie.
L'article précédent présentait les avantages de son utilisation comme vanne d'arrêt.S'il est utilisé comme vanne de régulation, les avantages seront plus évidents.Si la vanne à bille rotative à angle droit est utilisée, la complexité du kit d'automatisation de la vanne sera considérablement réduite, elle est donc devenue un élément facultatif pour le système cryogénique.
Le contenu le plus basique du kit d'automatisation mentionné ci-dessus est le robinet à bille cryogénique à deux voies, simple et pratique, et l'actionneur rotatif rectangulaire avec une structure simple et une rentabilité élevée.
En bref, le robinet à flotteur cryogénique à deux voies a une signification positive « subversive » pour le système de canalisation cryogénique.Dans les petites installations de GNL, il peut faire pleinement valoir ses avantages.
Au cours des dernières années, ce nouveau produit a été vérifié dans des applications pratiques, prouvant ainsi son importance positive pour le coût du projet et le fonctionnement fiable à long terme du système.
Heure de publication : 17 juin 2021