1. Yfirlit
Kúlulokar eru mikið notaðir við ýmsar vinnuaðstæður vegna einfaldrar uppbyggingar, lítils uppsetningarrýmis og treysta á miðlungs kraft til að þétta án þess að verða fyrir áhrifum af ytri drifkraftum. Eins og er eru frostkúlulokar almennt notaðir í LNG móttökustöðvum, sem eru 80% af heildarfjölda loka í slíkum skautum. Hins vegar á sér stað innri leki á frostkúlulokum meðan á notkun stendur. Byggt á hönnunarviðmiðum frystiloka og grunnkenningunni um þéttingarárangur ventils, greinir þessi grein þá þætti sem hafa áhrif á þéttingu kæliloka.
2. Hönnunarviðmið
Mjög lágt rekstrarhitastig veldur ýmsum tæknilegum áskorunum við hönnun og framleiðslu á frystilokum, svo sem efnisval, lág-hitaþéttingu, burðarhönnun, lausnarmeðferð, djúpkælingarmeðferð, hitaeinangrun, gæðaskoðun, viðhald og öryggi. Þess vegna er röð af ströngum stöðlum fyrir hönnun frystiloka. Á alþjóðavettvangi eru helstu staðlar sem notaðir eru
BS6364 „Cryogenic Valves“ og MSSSP-134 „Kröfur um Cryogenic Valves og þeirra
Framlengdur líkami/hlíf". Þessir tveir staðlar tilgreina ítarlega lykilatriði og reglur fyrir hönnun og framleiðslu á frystilokum. Staðallinn JB/T7749 "Tæknilegar upplýsingar fyrir Cryogenic Valves" er breytt úr BS6364 „Cryogenic Valves".
Við hönnun frystiloka, auk þess að fylgja almennum hönnunarreglum ventils, ætti að uppfylla sérstakar kröfur um hönnun frystiloka í samræmi við rekstrarskilyrði.
① Lokinn ætti ekki að vera mikilvægur hitagjafi fyrir lág-hitakerfið. Þetta er vegna þess að hitainnstreymi dregur ekki aðeins úr hitauppstreymi heldur veldur það einnig hraðri uppgufun innri vökva ef það er of mikið, sem leiðir til óeðlilegrar þrýstingshækkunar og hugsanlegrar hættu.
② Lág-hitamiðillinn ætti ekki að hafa skaðleg áhrif á notkun handhjóls og frammistöðu pakkningarþéttinga.
③ Lokasamstæður í beinni snertingu við miðla við lágt-hitastig ættu að vera með sprengi-og eldþolnum-byggingum.
④ Ekki er hægt að smyrja lokasamstæður sem starfa við lágt hitastig, þannig að gera þarf byggingarráðstafanir til að koma í veg fyrir núning á núningshlutum.
Í hönnunarferli frostloka, auk þess að huga að almennum kröfum eins og flæðisgetu, þarf að taka tillit til annarra vísbendinga til að meta betur tæknilegt stig frostloka. Venjulega er tæknilegt stig frostloka metið með því að mæla skynsemi orkunotkunar.
① Hitaeinangrunarárangur frystiloka.
② Kæliárangur frystiloka.
③ Vinnuárangur við að opna og loka innsigli á frostlokum.
④ Skilyrði fyrir enga ísingu á yfirborði frostloka.
Vinnuumhverfi frostloka er talsvert frábrugðið því sem er fyrir almenna -loka. Í ferlinu við hönnun, framleiðslu og skoðun á frostlokum, auk þess að uppfylla almennar reglur um hönnun, framleiðslu og skoðun, ætti að gera viðeigandi aðlögun í samræmi við umhverfi frostloka.
3. Innsiglunarefni
Þrátt fyrir að uppbygging kúluventla sé einföld, þar sem þeir eru meðalþrýstings sjálfþéttandi lokar-og hafa sérstaka kúlubyggingu, þá eru margir þættir sem hafa áhrif á endanlega þéttingargetu kúluventla.
3.1 Gæði þéttipars
Gæði kúluloka þéttiparsins endurspeglast aðallega í kringlóttleika boltans og yfirborðsgrófleika þéttiflata boltans og lokans.
sæti. Hringleiki boltans
hefur áhrif á aðlögunarstigið milli boltans og ventilsætisins. Hærri passunarstig eykur viðnám vökvahreyfingar meðfram þéttingaryfirborðinu og bætir þar með þéttingarafköst. Almennt þarf að hringleika boltans sé 9.
Yfirborðsáferð þéttiyfirborðsins hefur veruleg áhrif á þéttingu. Þegar frágangur er lítill og sérstakur þrýstingur er lítill eykst lekinn. Þegar sérstakur þrýstingur er mikill minnkar áhrif frágangs á leka verulega vegna þess að smásæir serrated toppar á þéttingaryfirborðinu eru flettir út. Áhrif fráferðar mjúka þéttiflötsins á þéttingarafköst eru mun minni en áhrif málm-í-stíf þéttingu úr málmi.
Byggt á þeirri skoðun að aðeins sé hægt að koma í veg fyrir vökvaleka þegar bilið á milli þéttiparanna er minna en þvermál vökvasameindanna, má telja að bilið til að koma í veg fyrir vökvaleka verði að vera minna en 0,003 μm. En jafnvel hámarkshæð fínmalaðs málmyfirborðs fer enn yfir 0,1 μm, sem er 30 sinnum stærra en þvermál vatnssameinda. Það má sjá að það er í raun erfitt að bæta þéttingarafköst aðeins með því að auka yfirborðsáferð þéttiyfirborðsins. Auk þess að hafa áhrif á þéttingarafköst, hefur gæði þéttiparsins bein áhrif á endingartíma kúluventilsins. Þess vegna verður að bæta gæði þéttiparsins við framleiðslu.
3.2 Sérstakur þéttiþrýstingur
Sérstakur þéttiþrýstingur vísar til þrýstings sem verkar á einingarsvæði þéttiyfirborðsins. Það myndast af þrýstingsmuninum á milli fram- og aftan á lokanum og ytri þéttingarkrafti. Stærð tiltekins þrýstings hefur bein áhrif á þéttingarafköst, áreiðanleika og endingartíma kúluventilsins. Leki er í öfugu hlutfalli við þrýstingsmuninn. Prófanir hafa sýnt að við sömu aðstæður er leki í öfugu hlutfalli við veldi þrýstingsmunarins, þannig að leki minnkar með auknum þrýstingsmun. Þar sem þrýstingsmunurinn er mikilvægur þáttur sem ákvarðar þéttingarsértækan þrýstinginn, er þéttingarsérstakur þrýstingur mikilvægur fyrir þéttingarárangur frystískra kúluventla. Sérstakur þéttiþrýstingur sem beitt er á boltann ætti ekki að vera of mikill. Þrátt fyrir að stærri sérstakur þrýstingur sé gagnlegur fyrir þéttingu, mun það auka togið á ventilnum. Þess vegna er sanngjarnt val á sérstakri þéttingu þrýstings forsenda þess að tryggja þéttingu á frostkúlulokum.
3.3 Eðliseiginleikar vökva
3.3.1 Seigja
Gegndræpi vökva er nátengt seigju hans. Við sömu aðrar aðstæður, því meiri sem seigja vökvans er, því minni gegndræpi hans. Seigja gass og vökva er mjög mismunandi. ① Seigja gass er tugum sinnum minni en vökva, þannig að gegndræpi þess er sterkara en vökva. Hins vegar er mettuð gufa undantekning, sem auðvelt er að innsigla. ② Þjappað gas er hættara við að leka en vökvi.
3.3.2 Hitastig
Gegndræpi vökva fer eftir hitastigi sem veldur seigjubreytingu. Seigja gass eykst með hækkandi hitastigi og er í réttu hlutfalli við kvaðratrót gashitans. Þvert á móti minnkar seigja vökvans verulega með hækkandi hitastigi og er í öfugu hlutfalli við hitateninginn. Að auki mun breytingin á víddum hluta af völdum hitabreytinga leiða til breytinga á þéttingarþrýstingi á þéttingarsvæðinu og geta skemmt þéttinguna. Áhrif þess eru sérstaklega mikilvæg fyrir þéttingu á vökva með lágum-hita. Vegna þess að þéttiparið sem er í snertingu við vökvann er venjulega lægra í hitastigi en kraft-burðarhlutarnir, veldur þetta því að íhlutir þéttiparsins dragast saman og slaka á. Lokun við lágt hitastig er flókið og flest þéttiefni mistakast við lágt hitastig. Þess vegna ætti að hafa í huga áhrif hitastigs þegar valið er þéttiefni.
3.3.3 Vatnssækni yfirborðs
Áhrif vatnssækni yfirborðs á leka stafar af einkennum háræðasvita. Þegar það er þunn olíufilma á yfirborðinu eyðileggst vatnssækni snertiflötsins og vökvarásin er stífluð, þannig að meiri þrýstingsmunur þarf til að láta vökvann fara í gegnum háræðaholurnar. Þess vegna nota sumir kúluventlar þéttifitu til að bæta þéttingarafköst og endingartíma. Þegar fita er notuð til að þétta skal huga að viðbót við fitu ef olíufilman minnkar við notkun. Feitan sem notuð er ætti ekki að vera leysanleg í vökvamiðlinum, né ætti hún að gufa upp, harðna eða verða fyrir öðrum efnafræðilegum breytingum. Cryogenic kúluventlar eru ekki hentugir til að nota þéttifitu, þar sem flestar fitu glerjast við mjög-lágt hitastig.
3.4 Byggingarmál
3.4.1 Uppbygging þéttipars
Þar sem þéttiparið er ekki algerlega stíft, mun byggingarmál þess óhjákvæmilega breytast undir áhrifum þéttingarkrafts eða hitabreytingar. Þetta mun breyta víxlverkunarkraftinum milli þéttipöranna, sem leiðir til minni þéttingarafköstum. Til að vega upp á móti þessari breytingu ætti innsiglið að hafa ákveðna teygjanlega aflögun. Sem stendur taka sum kúlulokasæti upp byggingarform með teygjanlegu bætur eða málmteygjustuðningi og sumar kúlur taka einnig upp teygjanlega kúlubyggingu. Þetta eru jákvæð form til að bæta þéttingarafköst.
3.4.2 Breidd þéttiyfirborðs
Breidd þéttiflatarins ákvarðar lengd háræðasvitaholanna. Þegar breiddin eykst eykst hreyfing vökva meðfram háræðasvitaholunum hlutfallslega á meðan lekinn minnkar öfugt. En í raun er þetta ekki raunin vegna þess að ekki er hægt að festa snertifleti þéttipöranna að fullu. Eftir aflögun getur breidd þéttiyfirborðsins ekki gegnt skilvirku þéttingarhlutverki að fullu. Á hinn bóginn krefst aukningin á breidd þéttiflatarins aukningu á nauðsynlegum þéttingarkrafti. Þess vegna er sanngjarnt val á breidd þéttiyfirborðsins einnig mikilvægt.
3.4.3 Stærð þéttihrings
Cryogenic kúluventlar nota almennt PCTFE þéttihringi. Línuleg stækkunarstuðull PCTFE við lágt hitastig er mun hærri en málms. Þess vegna mun PCTFE þéttihringurinn skreppa saman við lágt hitastig, sem leiðir til minni þéttingarþrýstings með boltanum og myndun lekarása með ventilsæti. Þess vegna er stærð PCTFE þéttihringsins einnig mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á þéttingu á frostkúlulokum. Í hönnuninni ætti að huga að áhrifum stærðarrýrnunar við lágt hitastig og taka ætti upp kalda samsetningarferlið í því ferli.
4. Niðurstaða
Með því að miða að algengu innri lekafyrirbæri frostkúluloka í núverandi LNG móttökustöðvum, byggt á hönnunarviðmiðum frostloka og grunnkenningu um lokunarþéttingu, greinir þessi grein þá þætti sem hafa áhrif á þéttingu á frostkúlulokum, þ. Það eru margir aðrir þættir sem hafa áhrif á þéttingu á frostkúlulokum, svo sem stífni
boltans og hvort boltamiðjan sé
sammiðja við þéttiflöt ventilsætisins við samsetningu. Þétting sérstakur þrýstingur og uppbygging og stærð þéttiparsins eru mikilvægir þættir sem hafa áhrif á þéttingu á frostkúlulokum, sem þarf að hafa að fullu í huga við hönnunina.
