حتى الآن، استخدمت سيناريوهات التطبيقات المبردة التي تتطلب إغلاق الصمام ثنائي الاتجاه بشكل أساسي نوعين من الصمامات، وهي الصمامات الكروية والصمامات الكروية الثابتة/الصمامات الكروية الثابتة المثبتة في الأعلى.ومع ذلك، مع التطوير الناجح للصمام الكروي المبرد ثنائي الاتجاه، حصل مصممو النظام على خيار أكثر جاذبية من الصمامات الكروية التقليدية-الصمامات الكروية العائمة.لديه معدل تدفق أعلى، وليس لديه أي قيود على اتجاه التدفق واتجاه الختم للوسط، ويمكن أن يعمل بأمان في الظروف المبردة.والحجم أصغر والوزن أخف والهيكل أبسط.
تتضمن سيناريوهات التطبيق المبردة التي تتطلب صمامات مدخل/مخرج صهاريج التخزين للتعبئة والتفريغ، وضغط خطوط الأنابيب الفارغة المغلقة، والتغويز والتسييل، وخطوط الأنابيب متعددة الأغراض لأنظمة مختلفة في محطات الغاز الطبيعي المسال الطرفية، وأنظمة الشحن، والناقلات، وأنظمة التوزيع، والضخ محطات تعبئة الوقود للغاز الطبيعي المسال، بالإضافة إلى مجموعات صمامات الغاز الطبيعي (GVUs) المتعلقة بمحركات الوقود المزدوج على السفن.
في سيناريوهات التطبيق المذكورة أعلاه، يتم استخدام صمامات الإغلاق ثنائية الاتجاه بشكل عام للتحكم في السائل المتوسط وإيقافه.بالمقارنة مع الأنواع البديلة مثلالصمامات الكروية، لديهم عدة مشاكل:
معامل التدفق (Cv) منخفض، وهذا سيؤثر على اختيار جميع أحجام الأنابيب ذات الصلة وسيصبح عنق الزجاجة المحتمل الذي يقيد قدرة تدفق النظام.
· الحاجة إلى تكوين مشغلات خطية لأداء وظائف الإغلاق والتحكم - مقارنة بالمشغلات الدوارة المستطيلة المستخدمة للتحكم وتشغيل الصمامات الكروية وغيرها من الصمامات الدوارة المستطيلة، فإن هذا النوع من المعدات له هيكل أكثر تعقيدًا ومكلف.تعتبر التكلفة والتعقيد الهيكلي لمجموعة كاملة من معدات الصمامات والمشغلات بارزة جدًا.
· إذا تم استخدام صمام الإغلاق لتحقيق وظيفة الإغلاق الطارئ التي تتطلبها العديد من أنظمة الغاز الطبيعي المسال، فإن التعقيد سيكون أعلى.
بالنسبة لمرافق الغاز الطبيعي المسال الصغيرة (SSLNG)، ستكون المشاكل المذكورة أعلاه أكثر وضوحًا، لأن هذه الأنظمة يجب أن تكون أصغر حجمًا وأكثر فعالية من حيث التكلفة، ولديها أكبر سعة تدفق من أجل تقصير دورة التحميل والتفريغ.
معامل التدفق للصمام الكروي أعلى من معامل التدفق للصمام الكروي من نفس الحجم.بمعنى آخر، فهي أصغر حجمًا دون التأثير على معدل التدفق.وهذا يعني أن حجم ووزن وتكلفة نظام الأنابيب بأكمله وحتى النظام بأكمله قد تم تقليله بشكل كبير.وفي الوقت نفسه، يمكن أن يزيد بشكل كبير عائد الاستثمار (ROI) للأنظمة ذات الصلة.
وبطبيعة الحال، فإن الصمامات الكروية العائمة المبردة القياسية هي ذات اتجاه واحد، وهي غير مناسبة للسيناريوهات المذكورة أعلاه والتي تتطلب ختم الصمام في اتجاهين.
اتجاه واحد مقابل اتجاهين
كما هو موضح في الشكل 1، يحتوي الصمام الكروي العائم القياسي للظروف المبردة على فتحة لتخفيف الضغط على الجانب العلوي من كرة الصمام لمنع الضغط من التراكم والارتفاع عندما يخضع الوسط لتغيير الطور.عندما يكون الصمام في وضع الإغلاق، سيبدأ الغاز الطبيعي المسال الموجود في تجويف جسم الصمام في التبخر والتوسع، ويمكن أن يصل الحجم إلى 600 ضعف الحجم الأصلي بعد توسيعه بالكامل، مما قد يتسبب في انفجار الصمام .من أجل منع هذا الوضع، اعتمدت معظم الصمامات الكروية العائمة القياسية آلية تخفيف ضغط الفتح العلوي.ولهذا السبب، لا يمكن استخدام الصمامات الكروية التقليدية في المواقف التي تتطلب الختم ثنائي الاتجاه.
وهذه هي المرحلة التي يمكن أن يظهر فيها الصمام الكروي العائم المبرد ثنائي الاتجاه مواهبه.الفرق بين هذا الصمام والصمام المبرد القياسي أحادي الاتجاه هو:
· لا توجد فتحة على كرة الصمام لتخفيف الضغط
· يمكن أن يغلق السوائل في كلا الاتجاهين
· لا توجد فتحة على كرة الصمام لتخفيف الضغط
· يمكن أن يغلق السوائل في كلا الاتجاهين
في الصمام الكروي العائم المبرد ثنائي الاتجاه، يحل مقعد الصمام المحمل بنابض ثنائي الاتجاه محل آلية تخفيف ضغط الفتح العلوي.يمكن لمقعد الصمام المحمل بنابض أن يحرر الضغط الزائد الناتج عن الغاز الطبيعي المسال الموجود في تجويف جسم الصمام، وبالتالي يمنع الصمام من الانفجار، كما هو موضح في الشكل 2.
بالإضافة إلى ذلك، يساعد مقعد الصمام المحمّل بنابض في الحفاظ على الصمام عند عزم دوران أقل وتحقيق تشغيل أكثر سلاسة في الظروف المبردة.
تم تجهيز الصمام الكروي العائم المبرد ثنائي الاتجاه بحلقة إغلاق جرافيت من المرحلة الثانية، بحيث يتمتع الصمام بوظيفة السلامة من الحرائق.ما لم يكن هناك حادث كارثي يتسبب في حرق أجزاء البوليمر في الصمام، فإن الختم الثانوي لن يتلامس مع الوسط.في حالة وقوع حادث، فإن ختم المستوى الثاني سيحقق وظيفة الحماية من الحرائق.
مزايا الصمامات ذات الاتجاهين
بالمقارنة مع الصمامات الكروية، والصمامات الكروية الثابتة والمثبتة بالأعلى، فإن الصمام الكروي العائم المبرد ثنائي الاتجاه يتمتع بجميع مزايا الصمام الكروي ذو معامل التدفق العالي، وليس هناك أي قيود على اتجاه السائل والختم.ويمكن استخدامه بأمان في الظروف المبردة.الحجم صغير نسبيًا والهيكل بسيط نسبيًا.المشغل المطابق أيضًا بسيط نسبيًا (دوران الزاوية اليمنى) ومصغر.وتعني هذه المزايا أن النظام بأكمله أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر فعالية من حيث التكلفة.
بالمقارنة مع الصمامات الكروية، والصمامات الكروية الثابتة والمثبتة بالأعلى، فإن الصمام الكروي العائم المبرد ثنائي الاتجاه يتمتع بجميع مزايا الصمام الكروي ذو معامل التدفق العالي، وليس هناك أي قيود على اتجاه السائل والختم.ويمكن استخدامه بأمان في الظروف المبردة.الحجم صغير نسبيًا والهيكل بسيط نسبيًا.المشغل المطابق أيضًا بسيط نسبيًا (دوران الزاوية اليمنى) ومصغر.وتعني هذه المزايا أن النظام بأكمله أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر فعالية من حيث التكلفة.
يقارن الجدول 1 الصمام الكروي العائم المبرد ثنائي الاتجاه مع الصمامات الأخرى ذات الوظائف المماثلة من منظور الصيانة والحجم والوزن ومستوى عزم الدوران وصعوبة التحكم والتكلفة الإجمالية، ويلخص بشكل شامل مزاياه وعيوبه.
إذا خرقت منشأة صغيرة للغاز الطبيعي المسال الاتفاقية واعتمدت صمام كروي مبرد ثنائي الاتجاه، فيمكنها إطلاق العنان للمزايا الفريدة للصمام الكروي، أي القطر الكامل ومعدل التدفق العالي ومعدل تفريغ خط الأنابيب العالي.نسبيًا، يمكنه دعم الأنابيب ذات الحجم الأصغر مع الحفاظ على نفس معدل التدفق، لذلك يمكنه تقليل الحجم الإجمالي والوزن وتعقيد النظام، ويمكنه أيضًا تقليل تكلفة نظام الأنابيب.
قدمت المقالة السابقة مزايا استخدامها كصمام إغلاق.إذا تم استخدامه كصمام تحكم، فإن المزايا ستكون أكثر وضوحًا.إذا تم استخدام صمام الكرة الدوارة ذو الزاوية اليمنى، فسيتم تقليل تعقيد مجموعة التشغيل الآلي للصمام بشكل كبير، لذلك أصبح عنصرًا اختياريًا للنظام المبرد.
المحتوى الأساسي لمجموعة الأتمتة المذكورة أعلاه هو الصمام الكروي العائم البسيط والعملي ثنائي الاتجاه، والمحرك الدوار المستطيل ذو الهيكل البسيط وكفاءة التكلفة العالية.
باختصار، يتمتع الصمام الكروي العائم المبرد ثنائي الاتجاه بأهمية إيجابية "تخريبية" لنظام خطوط الأنابيب المبردة.وفي منشآت الغاز الطبيعي المسال الصغيرة، يمكن أن يفسح المجال كاملاً لمزاياه.
في السنوات القليلة الماضية، تم التحقق من هذا المنتج الجديد في التطبيقات العملية، مما أثبت أنه ذو أهمية إيجابية بالنسبة لتكلفة المشروع والتشغيل الموثوق للنظام على المدى الطويل.
وقت النشر: 17 يونيو 2021