1. Wählen Sie ein Ventil für kryogene Anwendungen
Auswahl einesKryogenes VentilFür kryogene Anwendungen können die Anforderungen sehr komplex sein. Käufer müssen die Bedingungen an Bord und im Werk berücksichtigen. Darüber hinaus erfordern die spezifischen Eigenschaften kryogener Fluide spezielle Ventileigenschaften. Die richtige Auswahl gewährleistet die Anlagenzuverlässigkeit, den Schutz der Ausrüstung und einen sicheren Betrieb. Auf dem globalen LNG-Markt werden hauptsächlich zwei Ventilbauarten verwendet.
Der Betreiber muss die Größe des Erdgastanks reduzieren, um ihn so klein wie möglich zu halten. Dies geschieht durch die Verwendung von LNG (Flüssigerdgas). Durch Abkühlung auf etwa -165 °C wird Erdgas flüssig. Bei dieser Temperatur muss das Hauptabsperrventil weiterhin funktionieren.
2. Was beeinflusst die Konstruktion von Kryoventilen?
Die Temperatur hat einen wichtigen Einfluss auf die Konstruktion des Ventils. Beispielsweise kann es für Umgebungen mit hohen Temperaturen wie im Nahen Osten geeignet sein. Oder es kann für kalte Umgebungen wie die Polarmeere geeignet sein. Beide Umgebungen können die Dichtheit und Haltbarkeit des Ventils beeinträchtigen. Zu den Komponenten dieser Ventile gehören Ventilkörper, Ventildeckel, Spindel, Spindeldichtung, Kugelventil und Ventilsitz. Aufgrund der unterschiedlichen Materialzusammensetzung dehnen sich diese Teile bei unterschiedlichen Temperaturen aus und ziehen sich bei unterschiedlichen Temperaturen zusammen.
2.1. Kryogene Anwendungsmöglichkeiten
• Die Betreiber verwenden Ventile in kalten Umgebungen, beispielsweise auf Ölplattformen in Polarmeeren.
• Die Bediener verwenden Ventile, um Flüssigkeiten zu steuern, die weit unter dem Gefrierpunkt liegen.
Bei leicht entzündlichen Gasen wie Erdgas oder Sauerstoff muss das Ventil auch im Brandfall einwandfrei funktionieren.
2.2. Kryogener Ventildruck
Bei normaler Handhabung des Kältemittels kommt es zu einem Druckanstieg. Dieser ist auf die erhöhte Umgebungstemperatur und die daraus resultierende Dampfbildung zurückzuführen. Bei der Auslegung des Ventil-/Rohrleitungssystems ist daher besondere Sorgfalt geboten. Dies ermöglicht den Druckaufbau.
2.3. Kryogene Ventiltemperatur
Schnelle Temperaturänderungen können die Sicherheit von Arbeitern und Fabriken gefährden. Aufgrund der unterschiedlichen Materialzusammensetzung und der Dauer des Kontakts mit dem Kältemittel dehnen sich die einzelnen Komponenten des Kryoventils unterschiedlich stark aus und ziehen sich unterschiedlich schnell zusammen.
Ein weiteres großes Problem beim Umgang mit Kältemitteln ist die Erwärmung durch die Umgebung. Diese Erwärmung veranlasst die Hersteller, Ventile und Leitungen abzusperren.
Neben dem hohen Temperaturbereich muss das Ventil auch anderen erheblichen Anforderungen gerecht werden. Bei verflüssigtem Helium sinkt die Temperatur des verflüssigten Gases auf -270 °C.
2.4. Funktion des Kryogenventils
Umgekehrt wird die Funktion von Ventilen stark beeinträchtigt, wenn die Temperatur auf den absoluten Nullpunkt sinkt. Kryogene Ventile verbinden Rohrleitungen mit flüssigen Gasen mit der Umgebung. Dies geschieht bei Umgebungstemperatur. Dadurch kann eine Temperaturdifferenz von bis zu 300 °C zwischen Rohrleitung und Umgebung entstehen.
2.5. Effizienz von Kryogenventilen
Der Temperaturunterschied erzeugt einen Wärmefluss von der warmen zur kalten Zone. Dies beeinträchtigt die normale Funktion des Ventils und reduziert im Extremfall die Systemeffizienz. Besonders problematisch ist dies, wenn sich am warmen Ende Eis bildet.
Bei Anwendungen mit niedrigen Temperaturen ist diese passive Erwärmung jedoch auch beabsichtigt. Sie dient der Abdichtung der Ventilspindel. Üblicherweise wird die Ventilspindel mit Kunststoff abgedichtet. Diese Materialien sind nicht kältebeständig, während hochleistungsfähige Metalldichtungen für die beiden sich stark in entgegengesetzte Richtungen bewegenden Teile extrem teuer und praktisch nicht realisierbar sind.
2.6. Kryogene Ventilabdichtung
Für dieses Problem gibt es eine ganz einfache Lösung! Man bringt den Kunststoff, der die Ventilspindel abdichtet, an einen Ort mit relativ normaler Temperatur. Das bedeutet, dass die Dichtung der Ventilspindel einen gewissen Abstand zum Fluid haben muss.
2.7. Drei versetzte, drehbare, dichte Absperrventile
Diese Versätze ermöglichen das Öffnen und Schließen des Ventils. Sie erzeugen während des Betriebs nur sehr geringe Reibung. Zusätzlich wird das Ventil durch das Spindeldrehmoment dicht verschlossen. Eine der Herausforderungen bei der LNG-Speicherung sind eingeschlossene Hohlräume. In diesen Hohlräumen kann sich die Flüssigkeit explosionsartig um mehr als das 600-fache ausdehnen. Das dreifach drehbare, dichte Absperrventil beseitigt dieses Problem.
2.8. Einfach- und Doppelleitblech-Rückschlagventile
Diese Ventile sind eine Schlüsselkomponente von Verflüssigungsanlagen, da sie Schäden durch Rückfluss verhindern. Material und Größe sind wichtige Kriterien, da kryogene Ventile teuer sind. Die Verwendung ungeeigneter Ventile kann schwerwiegende Folgen haben.
3. Wie stellen Ingenieure die Dichtheit von Kryoventilen sicher?
Leckagen sind sehr teuer, wenn man bedenkt, wie viel Geld für die Umwandlung des Gases in ein Kältemittel ausgegeben wird. Außerdem ist es gefährlich.
Ein großes Problem der Kryotechnik ist die mögliche Undichtigkeit des Ventilsitzes. Käufer unterschätzen oft das radiale und lineare Wachstum des Ventilschafts im Verhältnis zum Ventilkörper. Mit der richtigen Ventilwahl lassen sich diese Probleme vermeiden.
Unser Unternehmen empfiehlt die Verwendung von Niedertemperaturventilen aus Edelstahl. Im Betrieb mit Flüssiggas verhält sich das Material bei Temperaturgradienten sehr beständig.Kryogene VentileEs sollten geeignete Dichtungsmaterialien mit einer Dichtheit von bis zu 100 bar verwendet werden. Darüber hinaus ist die Verlängerung der Haube ein sehr wichtiges Merkmal, da sie die Dichtheit der Spindelabdichtung bestimmt.
Veröffentlichungsdatum: 13. Mai 2020