راهکار شیرهای روشن-خاموش کرایوژنیک نیوماتیک برای کارخانه LNG Sumber، اندونزی
LNG cryogenic valve، شیر روشن-خاموش نیوماتیک، کارخانه mini LNG، FLOWKS valve، cryogenic ball valve
نمای کلی پروژه
کارخانه Mini LNG Sumber در اندونزی به یک بسته کامل شیرهای روشن-خاموش نیوماتیک برای جداسازی فرآیندی در سراسر نواحی کرایوژنیک و محیطی نیاز داشت. FLOWKS برای تأمین یک پرتفویلیو شیر ترکیبی انتخاب شد — شیرهای پروانهای سنترواین، شیرهای کروی و شیرهای توپکی — همگی با عملکرد نیوماتیک با قابلیت برگشت فنر قطع در بسته.
کارخانههای mini LNG متفاوت از تأسیسات معمول LNG کار میکنند. ردپای تجهیزات کوچکتر است، چرخههای فرآیند مکررتر است و هر شیر باید دو وظیفه انجام دهد: جداسازی معمول در طول عملکرد عادی و توقف سریع در طول رویدادهای ایمنی. این خواستههای واقعی بر زمان پاسخ عملگر،tight بودن نشیمن در سراسر نوسانات دما و توانایی عملکرد پس از ماهها نشستن در همان موقعیت ایجاد میکند.
شرایط سرویس و چالشهای مهندسی
سرویس LNG به معنای برخورد با دماهای تا -196°C است. در آن نقطه، فولاد کربنی معمولی ترد میشود. نشیمنهای الاستومر استاندارد خرد میشوند. پکینگ یخ میزند. اتصالات ساقه به عملگر به دلیل انقباض حرارتی تفاضلی شل میشوند. هیچکدام از اینها تئوریک نیست — این همان چیزی است که وقتی یک شیر را بدون تفکر در مورد مجموعه ماده در سرویس متان مایع قرار میدهید رخ میدهد.
تأسیسات Sumber همچنین خطوط کمکی دمای محیط دارد — آب خنککننده، هوای ابزار، آب آتشنشانی — جایی که الزامات شیر کاملاً متفاوت است. شما به مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارید، نه چقرمگی کرایوژنیک. نشیمنهای EPDM، نه PCTFE. بولتگذاری استاندارد، نه B8M کرایوژنیک.
بنابراین چالش مهندسی یک مشکل نبود. دو مشکل بود: جداسازی کرایوژنیک در طرف فرآیندی و جداسازی محیط قابلاعتماد در طرف کمکی، همگی در همان بسته شیر و همان برنامه تحویل.
استراتژی انتخاب شیر
[شیر پروانهای](https://flowks.com/products/cryogenic-valves/cryogenic-butterfly-valve-with-inspection-port) برای سرویس کمکی
خطوط کمکی — آب خنککننده و سرویس عمومی — نیازمند جداسازی با قطر بزرگ بود. شیرهای پروانهای انتخاب منطقی بود. ما شیرهای پروانهای سنترواین با بدنههای lugged در چدن نشکن (A536)، با دیسکهای CF8M stainless steel و ماده ساقه F6A تأمین کردیم. نشیمنهای EPDM محدوده دمای سیستمهای آب کمکی را بدون مشکل مدیریت میکنند.
این شیرها نیازمند اعتبارنامه کرایوژنیک نیستند. باید در آبوهوای استوایی بهطور قابلاعتماد باز و بسته شوند، در برابر خوردگی از آب تصفیهشده مقاومت کنند و با سیستم کنترل نیوماتیک کارخانه یکپارچه شوند. بدنه A536 استحکام ساختاری را با وزن معقول فراهم میکند. دیسک CF8M در برابر حفرهدار شدن مقاومت میکند. نشیمن EPDM یک آببندی دوطرفه فراهم میکند که طولانی دوام میآورد.
شیرهای کروی برای خطوط فرآیندی کرایوژنیک
خطوط فرآیندی کرایوژنیک نیازمند شیرهای کروی بود. شیرهای کروی ویژگیهای تراتل بهتری نسبت به شیرهای توپکی ارائه میدهند و در سرویس روشن-خاموش، طراحی نشیمن آنها در چرخه حرارتی بخشندهتر است. وقتی یک شیر از محیط به -196°C و بازگشت میرود، نشیمن تنش واقعی را تحمل میکند. یک شیر کروی با روکش سخت Stellite روی سطح نشیمن این را بهتر از یک طراحی با نشیمن نرم مدیریت میکند.
ما F316L آهنگری برای سایزهای کوچکتر و CF3M ریخته برای سایزهای بزرگتر انتخاب کردیم. هر دو شیمی 316L هستند — تفاوت در روش ساخت است. آهنگری ساختار دانه و خواص مکانیکی بهتر میدهد؛ ریختهگری محدوده سایز و کارایی هزینه برای قطرهای بزرگتر را فراهم میکند. XM-19 (Nitronic 50) برای ساقهها به دلیل ترکیب استحکام و چقرمگی کرایوژنیک مشخصصه شد.
شیرهای توپکی برای جداسازی LPG و مایع کرایوژنیک
جایی که فرآیند نیازمند جداسازی تمامدهانه، سریعالعمل بود — بهویژه روی خطوط LPG و مایع کرایوژنیک — شیرهای توپکی پاسخ بود. انتخاب شامل طراحیهای توپ شناور در ماده بدنه CF8M stainless steel بود.
برای شیرهای توپکی کرایوژنیک، نشیمنهای PCTFE مشخصصه شد. PCTFE خواص مکانیکی خود را در -196°C بسیار بهتر از PTFE استاندارد حفظ میکند. تحت بار پایدار در دماهای کرایوژنیک به شکلی که PTFE میتواند جریان سرد پیدا کند، جریان سرد پیدا نمیکند. برای سرویس شیر توپکی محیط، RPTFE و PTFE کافی بود.
شیرهای توپکی کرایوژنیک در این بسته همچنین دربهای پیشساقه با ساقههای پیشساقه دریافت کردند. این در سرویس LNG اختیاری نیست — یک الزام طراحی است. پیشساقه فاصله بین سیال فرآیندی کرایوژنیک و پکینگ ساقه ایجاد میکند و پکینگ را در محدوده دمایی نگه میدارد که در واقع میتواند آببندی کند. بدون آن، برفک به سمت بالا در ساقه مهاجرت میکند، پکینگ قابلیت ارتجاعی خود را از دست میدهد و نشت فرار دریافت میکنید.
ملاحظات طراحی کرایوژنیک
ساقههای پیشساقه روی شیرهای کرایوژنیک در این بسته با سه چیز در ذهن مهندسی شدند: دمای پکینگ، تراز ساقه و محافظت عملگر. طول پیشساقه محاسبه میشود تا پکینگ در محدودهای کار کند که گرافیت یا PTFE میتواند مدیریت کند. ماده ساقه — XM-19 — انتخاب شد زیرا استحکام تسلیم را در -196°C بدون تردی که گریدهای آستنیتی استاندارد را تحت بار کرایوژنیک پایدار تحت تأثیر قرار میدهد حفظ میکند.
بولتگذاری روی شیرهای کرایوژنیک از استاد بولت B8M با مهره 8M، رویپوشیده با روی و پوشش PTFE استفاده کرد. در یک محیط ساحلی استوایی مانند اندونزی، خوردگی خارجی بولتگذاری بهاندازه تردی کرایوژنیک داخلی یک تهدید واقعی است. سیستم پوشش به هر دو میپردازد.
برای فرآیند انتخاب شیر کرایوژنیک، سند کلیدی گزارش تأیید ماده است. هر جزء خیسشونده روی شیرهای کرایوژنیک — بدنه، درب، دیسک، توپ، نگهدارنده نشیمن، ساقه — نیازمند شناسایی مثبت ماده برای تأیید انطباق با الزامات دمای پایین است.
عملکرد نیوماتیک و سیستم کنترل
تمام شیرهای بسته با عملگرهای نیوماتیک برگشت فنر، تکاثر، قطع در بسته تأمین شدند. منطق ساده است: اگر هوای ابزار قطع شود، شیر میبندد. در یک تأسیسات LNG، این وضعیت ایمن برای شیرهای جداسازی است.
عملگرها برای رسیدن به چرخش کامل در سه ثانیه ابعاددهی شدند. زمان پاسخ برای توالی توقف اضطراری اهمیت دارد. وقتی سیستم ESD تحریک میکند، شیر باید قبل از انتشار اختلال فرآیندی بسته شود. سه ثانیه دلخواه نیست — با زمانبندی منطق توقف که سیستم ایمنی کارخانه بر اساس آن طراحی شده تطبیق دارد.
عملگرهای رک و پینیون روی شیرهای چرخشی (پروانهای و توپکی) استفاده شد. عملگرهای خطی روی شیرهای کروی استفاده شد. هر دو نوع با رابطهای نصب استاندارد Namur مشخصصه شدند. مجموعههای شیر عملگردار نیوماتیک شامل شیرهای برقی، کلیدهای حد و رگلاتورهای فیلتر بود — همگی از سازندگان بینالمللی تأسیسشده.
کلیدهای القایی نزدیکی Pepperl+Fuchs برای بازخورد موقعیت استفاده شد. شیرهای برقی Namur IMI Norgren کنترل هوای پایلت را مدیریت کردند. رگلاتورهای فیلتر SMC هوای ابزار را به عملگر تمیز و تنظیم کردند. این ترکیب عجیب نیست — مشخصصه استاندارد برای پروژههای LNG است که میخواهند قابلیت اطمینال اثباتشده در بسته اتوماسیون شیر خود داشته باشند.
انطباق منطقه خطرناک
تأسیسات Sumber شامل مناطق طبقهبندیشده است که گاز قابل اشتعال ممکن است حضور داشته باشد. تجهیزات الکتریکی نصبشده روی شیر — شیرهای برقی و کلیدهای حد — نیازمند گواهینامه ضد انفجار بود.
ابزار دقیق مشخصصه به Ex ic IIA T4 شد. این یک درجه ایمنی ذاتی مناسب برای مناطق خطرناک Zone 2 است که مخلوطهای پروپان-هوا گروه گاز نماینده هستند. سطح حفاظت "ic" به این معنی است که تجهیز بهگونهای طراحی شده که حتی تحت شرایط نقص، نمیتواند انرژی کافی برای مشتعل کردن جو اطراف تولید کند.
ایمنی ذاتی نسبت به محفظههای ضد شعله در مجموعههای شیر یک مزیت دارد: سیمکشی سادهتر است، اجزا سبکتر هستند و نگهداری میتواند بدون قطع برق کل حلقه انجام شود. برای یک کارخانه mini LNG که مکانهای شیر در سراسر ناحیه فرآیندی توزیع شده است، این کاربردپذیری اهمیت دارد.
تست و تحویل
هر شیر در بسته قبل از حمل تست هیدرواستاتیک بدنه و نشیمن را گذراند. شیرهای کرایوژنیک علاوه بر این تست نشت کرایوژنیک را برای تأییدtight بودن نشیمن در دمای بهرهبرداری دریافت کردند. این مرحلهای است که برخی تأمینکنندگان از آن صرفنظر میکنند — گران و زمانبر است — اما تنها راه تأیید اینکه طراحی نشیمن واقعاً در -196°C کار میکند.
مجموعههای شیر-عملگر بهعنوان واحدهای کامل تست عملکردی شد. کالیبراسیون کلید حد، پاسخ شیر برقی، تأیید زمان چرخش و عملکرد قطع در بسته همگی روی میز تست قبل از آزادسازی مجموعهها بررسی شد.
خلاصه پروژه
کارخانه Mini LNG Sumber نیازمند یک بسته شیر بود که بتواند دو محیط سرویس اساساً متفاوت — جداسازی فرآیندی کرایوژنیک و جداسازی کمکی محیط — را در یک تحویل هماهنگ مدیریت کند. FLOWKS انتخاب را در سراسر سه نوع شیر مهندسی کرد، مواد را به شرایط سرویس تطبیق داد و بسته اتوماسیون نیوماتیک را برای یکنواختی در سراسر کل نصب استاندارد کرد.
نتیجه یک جمعیت شیر است که بهطور تمیز با سیستم ESD کارخانه یکپارچه میشود، در سراسر محدوده دما کامل از -196°C تا محیط بهطور قابلاعتماد عمل میکند و به اپراتور یک نصب دوستدار نگهداری با ابزار دقیق بینالمللی اثباتشده ارائه میدهد.
FLOWKS طیف کاملی از شیرهای صنعتی از جمله شیرهای توپکی، شیرهای کنترل، شیرهای دروازهای، شیرهای کروی، شیرهای یکطرفه، صافیها، شیرهای دروازهای کاردی و شیرهای plug را تولید میکند — مهندسیشده برای کاربردهای نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه و LNG در سراسر جهان.
FLOWKS — How Quality Lasts!
محصولات پیشنهادی برای این کاربرد
بر اساس شرایط عملیاتی و محیط توضیح داده شده در بالا، توصیه میکنیم: