Регулирующий клапан криогенный

Размер: 1/2" - 8" (DN15 - DN200)

Давление: Class 150 - 600 / PN 10-100

Стандарт: BS 6364, MSS SP-134, IEC 60534, ISA 75

Материалы корпуса: A351 CF8M, A182 F316, A182 F55, Monel

Седло: Металл-по-металлу с наплавкой из стеллита

Конструкция: Корпус типа глобус, удлиненный боннет, многоступенчатый или балансировочный трим по запросу

Привод должен оставаться теплым

Регулирующий клапан для криогенных сред сталкивается с двумя проблемами, которых нет у обычных регулирующих клапанов. Во-первых, привод. Пневматические приводы используют резиновые диафрагмы и эластомерные уплотнения. Электрические приводы используют двигатели, зубчатые передачи и позиционеры с электронными компонентами. Ни одно из этих устройств не работает при -196°C. Резиновые диафрагмы замерзают насквозь — они трескаются, когда привод пытается совершить ход. Электродвигатели теряют крутящий момент при криогенных температурах. Позиционеры дрейфуют или выходят из строя, поскольку их калибровка предполагает работу при температуре окружающей среды. Удлинённый выносной корпус на криогенном регулирующем клапане выполняет ту же функцию тепловой изоляции, что и на запорных клапанах — поддерживает сальниковую камеру при температуре окружающей среды, — но у него есть второе преимущество, специфичное для регулирующих клапанов: он создаёт достаточное расстояние между криогенным корпусом и приводом, чтобы привод работал при нормальной температуре окружающей среды. Монтажный фланец привода на верху удлинённого выносного корпуса тёплый. Привод работает нормально. Никакого теплового удара. Никаких замёрзших диафрагм. Никакого дрейфа позиционера.

Во-вторых: дроссельная пара. Регулирующие клапаны в криогенных средах дросселируют — они непрерывно модулируют поток, а не просто открываются и закрываются. Это дросселирование создаёт перепады давления на дроссельной паре. При криогенном снижении давления — например, при снижении давления СПГ от хранения до перекачки — перепад давления заставляет часть криогенной жидкости мгновенно испаряться в газ. Двухфазный поток — смесь жидкости и газа — разрушает стандартную дроссельную пару за месяцы. Скорость высокая, плотность меняется через седло, а испаряющийся газ несёт капли жидкости, которые ударяют по поверхностям дроссельной пары, как пескоструйная обработка.

Многоступенчатая дроссельная пара останавливает испарение

Многоступенчатая дроссельная пара разделяет общий перепад давления на несколько ступеней внутри корпуса клапана, вместо того чтобы сбрасывать его весь на одно седло. Каждая ступень снижает давление постепенно. Интенсивность испарения на каждой ступени ниже, потому что шаг давления меньше. Двухфазный поток менее агрессивен, так как на каждом шаге испаряется меньше жидкости. Дроссельная пара выживает.

Представьте это так: сброс 10 бар через одно отверстие в криогенной жидкости создаёт бурный поток испарения — большая часть жидкости испаряется в газ на отверстии, и возникающая двухфазная струя разрушает дроссельную пару ниже по потоку. Сброс тех же 10 бар через четыре ступени — 2,5 бара на ступень — создаёт умеренное испарение на каждой ступени. Жидкость при каждом промежуточном давлении всё ещё в основном жидкая. Дроссельная пара видит управляемые условия потока на каждой ступени. Клапан регулирует давление, не разрушая себя.

Разгруженная дроссельная пара доступна для регулирования высокого давления в криогенных средах. Разгруженная означает, что плунжер имеет каналы выравнивания давления, которые снижают суммарное гидравлическое усилие, которое должен преодолевать привод. При высоком давлении в криогенной среде — скажем, регулирование 50 бар СПГ до 5 бар — неразгруженное усилие на плунжере потребовало бы привода увеличенного размера. Разгруженная дроссельная пара снижает это усилие, так что привод стандартного размера справляется с регулированием без чрезмерной подачи воздуха или мощности двигателя.

Криогенные регулирующие клапаны используют корпуса типа глобус, а не шаровые. Геометрия корпуса глобус даёт форму пути потока, которая работает для дросселирования — жидкость входит в корпус, проходит через седло и плунжер и выходит с контролируемым перепадом давления. Геометрия шарового клапана плохо модулирует — путь потока по сути представляет собой прямой цилиндр с вращающимся препятствием. Можно слегка дросселировать шаровой клапан, но эрозия седла быстрая, а характеристика потока нелинейная.

Направляемая клеткой дроссельная пара удерживает плунжер по центру в клетке во время хода — лучше для применений с высоким расходом, где важна стабильность плунжера. Направляемая штоком дроссельная пара направляет плунжер от соединения штока — более простая конструкция, достаточная для меньших размеров и более низких расходов. Обе доступны с наплавкой стеллита на посадочных поверхностях. Стеллит лучше сопротивляется эрозионному воздействию двухфазного криогенного потока, чем голая нержавеющая сталь, продлевая...