- Normy a definice kryogenních ventilů
Různé normy mají různé definice pro kryogenní ventily.
(1) Britská norma pro ventily BS6364 "Valves for Low Temperature" platí pro střední teplotní rozsah -50 stupňů ~-196 stupňů;
(2) Americká norma MSSSP-134 „Požadavky na nízkoteplotní ventily a jejich tělesa ventilů/prodloužení kapoty“ vysvětluje nízkou teplotu jako „pro standardní praxi je rozsah nízkých teplot mezi -100 stupně ~ { {4}} stupeň ";
(3) Čínská národní norma GB/T 24925 „Technické podmínky pro kryogenní ventil“ platí pro střední teplotní rozsah -29 stupňů ~-196 stupňů;
(4) Standardní plášťový ventil SHELL MESC SPE 77/200 "Ventily pro nízké teploty a ultranízké teploty" je použitelný pro střední teplotní rozsah -30 stupňů ~-196 stupňů.
(5) Podle teploty zkapalňování různých plynů za normálního tlaku se tyto obecně dělí do šesti teplotních úrovní.
Úroveň jedna je 0~ -46 stupeň
Úroveň dvě je -47~-60 stupeň
Úroveň tři je -61~-70 stupeň
Úroveň 4 je -71~-101 stupeň
Úroveň 5 je -102~-196 stupeň
Úroveň 6 je pod -253 stupněm
Obecně se -46~-150 stupňů nazývá nízká teplota a nižší než -150 stupňů se nazývá ultranízká teplota.
Definice kryogenních ventilů v petrochemickém průmyslu je založena na návrhové teplotě dopravního média. Obecně se ventily používané při teplotě média nižší než -40 stupňů nazývají kryogenní ventily a ventily používané při teplotě média nižší než -101 stupňů se nazývají ultranízkoteplotní ventily.
- Konstrukční vlastnosti kryogenních ventilů
1. Výběr materiálu pro kryogenní ventily
Pracovní médium kryogenních ventilů je nejen nízkoteplotní, ale také většinou nebo a má silnou propustnost, což určuje mnoho speciálních požadavků na materiály ventilů. Mechanické vlastnosti oceli při nízkých teplotách se liší od vlastností při normální teplotě. Kromě pevnosti je u nízkoteplotní oceli důležitým ukazatelem její rázová houževnatost při nízkých teplotách. Rázová houževnatost materiálu při nízkých teplotách souvisí s teplotou křehkého přechodu materiálu. Čím nižší je teplota křehkého přechodu materiálu, tím lepší je houževnatost materiálu při nízké teplotě. Kovové materiály s kubickou mřížkou centrovanou na tělo, jako je uhlíková ocel, trpí křehkostí za studena při nízkých teplotách, zatímco kovové materiály s kubickou mřížkou centrovanou lícem, jako je austenitická nerezová ocel, mají rázovou houževnatost, která v zásadě není ovlivněna nízkými teplotami.
Materiály pro tlakově odolné díly, jako jsou kryogenní tělesa ventilů a kryty ventilů, jsou obvykle vyrobeny z houževnatých materiálů s dobrou pevností při nízkých teplotách. Je třeba vzít v úvahu také faktory, jako je svařitelnost, výkon obrábění, stabilita a hospodárnost. Při návrhu se běžně používají tři úrovně nízké teploty: -46 stupeň , -101 stupeň a -196 stupeň . Nízkoteplotní uhlíková ocel se obecně používá pro nízkoteplotní třídy -46 stupňů a austenitická nerezová ocel řady 300 se obecně používá pro třídy s nízkou teplotou -101 stupňů a -196 stupňů. Tato nerezová ocel má střední pevnost, dobrou houževnatost a dobrý výkon při zpracování.
2. Konstrukční návrh petrochemických kryogenních ventilů
(1) Konstrukční řešení krytu ventilu
Zřejmým rysem kryogenních ventilů je, že jejich ventilové kryty mají obecně strukturu s dlouhým hrdlem. V GB/T24925 „Technické podmínky pro kryogenní ventil“ je také jasně uvedeno, že „kryty ventilů kryogenních šoupátek, kulových ventilů, kulových ventilů a škrticích ventilů by se měly používat podle různých použití. Požadavek na teplotu je navrhnout konstrukce krytu ventilu s dlouhým hrdlem, která usnadňuje uchování za studena, aby se zajistilo, že teplota na dně ucpávky zůstane nad 0 stupni." Konstrukce rozšířené konstrukce krytu ventilu má hlavně udržet ovládací rukojeť ventilu a konstrukci ucpávky mimo oblasti s nízkou teplotou, což může nejen zabránit omrzlinám operátorů způsobeným příliš nízkými teplotami, ale také zajistit, že ucpávka a tlak rukávy se používají při normální teplotě, aby se zabránilo poškození obalu. Sníží se těsnící výkon a prodlouží se životnost těsnění. Protože při nízkých teplotách, jak teplota klesá, elasticita ucpávky postupně mizí a těsnost klesá. V důsledku netěsnosti média zamrzne těsnění a vřeteno ventilu, což ovlivňuje normální činnost vřetene ventilu. Současně se dřík ventilu pohybuje nahoru a dolů. A poškrábejte obal, což způsobí vážné netěsnosti. Proto musí kryogenní ventily přijmout konstrukci krytu ventilu s dlouhým hrdlem. Kromě toho struktura s dlouhým krkem také usnadňuje obalování studených izolačních materiálů, aby se zabránilo ztrátě studené energie. Protože nízkoteplotní potrubí mají obecně silnější vrstvu izolace za studena, kryt ventilu s dlouhým hrdlem usnadňuje konstrukci izolace za studena a udržuje těsnicí ucpávku mimo vrstvu izolace za studena, což usnadňuje utahování šroubů ucpávky nebo přidávání výplně kdykoli je to nutné, aniž by došlo k poškození chladná izolační vrstva.
Rozšíření kapoty jsou specifikována v normách BS6364, MSS SP-134 a SHELL MESC SPE77/200. Mezi nimi BS6364 stanoví rozšířené rozměry 15 až 500 metrů s chladícími boxy a stanoví, že minimální prodloužená délka nechladicích boxů by měla být 250 mm; MSS SP-134 zahrnuje požadavky na rozšířené rozměry 15 až 300 metrů s chladicími boxy a bez chladicích boxů. Pro srovnání, rozšířené rozměry chladicího boxu jsou delší než rozměry specifikované v BS6364 a rozšířené rozměry chladicího boxu jsou kratší než rozměry specifikované v BS6364. SHELL MESC SPE 77/200 nerozlišuje mezi chladícími boxy a nechladicími boxy a stanovuje délku 15 až 1200 v různých teplotních rozsazích.
Komplexní posouzení, SHELL MESC SPE 77/200 má širokou škálu prodloužených délek, díky čemuž je použití pohodlnější a spolehlivější. Pokud se používá v kritických situacích při nízkých teplotách, můžete se obrátit na normu SHELL MESC SPE 77/200 pro návrh nebo provedení podle speciálních požadavků na délku konstrukční jednotky. Při volbě délky je navíc nutné zvážit i to, zda je projektovaná tloušťka studené izolační vrstvy větší než tato délka. Pokud ano, měla by být prodloužena, aby odpovídala tloušťce studené izolační vrstvy.
(2) Konstrukční řešení okapnice
Vzhledem k tomu, že nízkoteplotní médium je přenášeno ve ventilu, aby se zabránilo nebo snížilo přenos teploty média na vřeteno ventilu a výplňový materiál na jeho horním konci a aby se zabránilo selhání těchto materiálů v důsledku zamrznutí, je použita odkapávací deska K ventilu lze přidat konstrukci. Některé výzkumné instituce provedly experimentální ověření tohoto typu ventilu s konstrukcí kapací desky a prokázaly, že teplota horního konce víka ventilu s odkapávací deskou je vyšší. Protože horní část prodlouženého krytu ventilu má nižší teplotu, je ventil obvykle vystaven vzduchu. Vodní pára ve vzduchu se při kontaktu s krytem nízkoteplotního ventilu zkapalní na vodní kapky. Průměr odkapní desky přesahuje průměr střední příruby, což může zabránit nízkoteplotnímu zkapalňování. Vodní pára kape na šrouby střední příruby, aby se zabránilo korozi šroubů v ovlivnění online údržby. Kromě toho je třeba odkapovou desku nastavit mimo vrstvu izolace za studena, aby se zabránilo odkapávání kondenzované vody na vrstvu izolace za studena a horní část těla ventilu, což chrání vrstvu izolace za studena a zabraňuje ztrátě chladicí kapacity.
(3) Konstrukční návrh komponent pro odlehčení tlaku
Pro kryogenní ventily se strukturou uzavřené dutiny, při použití v hořlavých, výbušných a snadno odpařitelných médiích, existují zvláštní požadavky na konstrukci těsnění ventilu. Objem některých nízkoteplotních médií se po odpaření zvýší. Například objem zkapalněného zemního plynu po odpaření je více než 600krát větší než objem kapalného stavu. Když je ventil zavřený a okolní teplota je relativně vysoká, nízkoteplotní médium v těle ventilu absorbuje okolní prostředí. Postupně se vlivem mírného tepla odpařuje a jeho objem rychle narůstá, což způsobuje přetlak uvnitř ventilu a dokonce ohrožuje bezpečnost ventilu, způsobuje únik média a dokonce i požární nehody. Aby byla zajištěna bezpečnost ventilu a továrny, takové ventily musí mít střední dutinu pro samovybíjení. Tlaková struktura umožňuje automatické uvolnění, když je tlak v dutině ventilu abnormálně přetlakován. Například nízkoteplotní šoupátka a kulové kohouty mají různé principy těsnění, takže budou zřejmé rozdíly v konstrukci odlehčení tlaku. Různí výrobci však mají různé vlastnosti při navrhování konstrukcí pro odlehčení tlaku.
(4) Antistatické a ohnivzdorné konstrukční provedení
Vzhledem k tomu, že kryogenní ventily se obecně používají v hořlavých a výbušných médiích, je zvláště důležité antistatické provedení a ohnivzdorné provedení. Antistatické provedení převážně vede proud mezi dříkem ventilu a tělesem ventilu podobným způsobem jako hromosvod, čímž se vybíjí statická elektřina, aby se eliminovala bezpečnostní rizika a zajistila se bezpečnost dodávky celého systému. Například GB/T24925 jasně stanoví, že „u ventilů s měkkým sedlem nebo měkkých uzavíracích vložek používaných pro hořlavé páry nebo kapaliny by měla konstrukce zajistit, aby těleso ventilu a dřík ventilu měly vodivou kontinuitu a maximální odpor výtlačné cesty by měl nepřesahuje 10Ω." Návrh protipožární konstrukce je zaměřen především na problém úniku média způsobeného prudkými změnami teplot. Konstrukce protipožární konstrukce je podobná konstrukčním požadavkům běžných armatur.
(5) Těleso ventilu
Těleso ventilu by mělo být schopno plně odolat roztahování a smršťování způsobenému změnami teploty. Kromě toho nedojde k deformaci konstrukce sedla ventilu vlivem teplotních změn.
(6) Kotouč ventilu
Šoupátka používají flexibilní šoupátka nebo otevřená šoupátka; uzavírací ventily používají pro svá plochá sedla a jehlové ventily kuželovité ventilové kotouče. Tyto konstrukční formy mohou udržet spolehlivé utěsnění bez ohledu na změny teploty.
(7) Vřeteno ventilu
Vřeteno ventilu musí být pochromováno, poniklováno nebo nitridováno, aby se zlepšila povrchová tvrdost dříku ventilu a zabránilo se vzájemnému zadření dříku ventilu, ucpávky a ucpávky (ucpávky), poškození těsnění a způsobení netěsnost ucpávky.
(8) Těsnění
Při výběru těsnění je třeba vzít v úvahu nízkoteplotní vlastnosti materiálu těsnění, jako je odolnost v tlaku, síla předběžného utažení, rozložení tlaku při upevnění a charakteristiky relaxace napětí.
(9) Ucpávka a balení
Ucpávka nemůže být v přímém kontaktu s nízkoteplotní částí, ale je umístěna v horní části krytu ventilu s dlouhým hrdlem, takže ucpávka je daleko od nízké teploty a pracuje v prostředí s teplotou nad {{1} } stupeň . Tímto způsobem se zlepší těsnicí účinek ucpávky. V případě netěsnosti nebo když se nízkoteplotní kapalina přímo dostane do kontaktu s ucpávkou a těsnicí účinek se sníží, lze ze středu ucpávky přidat mazivo, aby se vytvořila vrstva olejového těsnění, aby se snížil rozdíl tlaků v ucpávce. pomocné těsnící opatření. Ucpávka má většinou dvoustupňovou konstrukci se středním kovovým izolačním kroužkem. Některé však používají jiné typy, jako je obecná konstrukce ucpávky ventilu a konstrukce dvojité ucpávky se samoutahovacím dříkem ventilu.
(10) Horní těsnění
Kryogenní ventily jsou všechny vybaveny konstrukcí horního těsnícího sedla. Horní těsnicí plocha musí být překryta kobalt-chrom-karbidem wolframu a poté po dokončení leštěna.
(11) Sedlo ventilu, těsnicí plocha disku ventilu (brány).
Uzavírací části kryogenního ventilu mají povrchovou strukturu kobalt-chrom-karbid wolframu. Struktura měkkého těsnění je vhodná pouze pro kryogenní ventily s teplotami vyššími než -70 stupeň kvůli velkému koeficientu roztažnosti polytetrafluorethylenu a při nízkých teplotách křehne, ale polytrifluorethylen lze použít pro kryogenní ventily s teplotami až {{3 }} stupeň .
(12) Šrouby střední příruby
Šrouby by měly mít dostatečnou pevnost, protože šrouby se často lámou v důsledku únavy při práci pod opakovaným zatížením. Protože šrouby mohou snadno způsobit koncentraci napětí v kořeni závitu, používají se šrouby s plně závitovou konstrukcí.