Różnica między zaworami kriogenicznymi i nie-zaworami kriogenicznymi wynika głównie z różnicy temperatur, w jakich działają. Zawory kriogeniczne są zwykle używane w temperaturach -40 stopni i niższych, natomiast nie-zawory kriogeniczne są stosowane w normalnych-temperaturach lub w temperaturach średnich{6}}i-wysokich (powyżej -10 stopni). Można je szczególnie rozróżnić pod względem materiałów, konstrukcji, właściwości uszczelniających, działania i zastosowania:
1. Obowiązujące wymagania dotyczące temperatury i rdzenia
Zawory kriogeniczne: Zaprojektowany do pracy w ekstremalnie niskich temperaturach w zakresie od -40 stopni do -270 stopni (np. ciekły azot w temperaturze -196 stopni, skroplony gaz ziemny w temperaturze -162 stopni). Ich głównym wymaganiem jest utrzymanie stabilności strukturalnej i niezawodnego uszczelnienia w warunkach niskich temperatur, przy jednoczesnym unikaniu wpływu niskich temperatur na bezpieczeństwo operacyjne.
Zawory nie-kriogeniczne: Odpowiedni do normalnych temperatur (-10 stopni do 120 stopni) lub średnich- i wysokich temperatur (powyżej 120 stopni), np. w instalacjach parowych i gorących olejach. Nie ma potrzeby uwzględniania takich kwestii, jak kruchość materiału lub kurczenie się komponentów spowodowane niskimi temperaturami; zamiast tego skupiamy się na spełnieniu wymagań dotyczących wytrzymałości i podstawowych uszczelnień w odpowiednich temperaturach.
2. Wybór materiału: kluczowa jest odporność na kruchość w niskiej-temperaturze
Niskie temperatury mogą powodować, że większość materiałów staje się „krucha” (zjawisko znane jako kruchość-w niskich temperaturach), a materiały nie-metalowe mogą twardnieć lub pękać. Zatem wybór materiału jest najbardziej podstawową różnicą między dwoma typami zaworów:
Zawory kriogeniczne:
Korpus/pokrywa zaworu: Materiały o doskonałej wytrzymałości-w niskich temperaturach są obowiązkowe. Preferowane są austenityczne stale nierdzewne (np. 304, 316), ponieważ zachowują one wytrzymałość nawet w temperaturze -196 stopni, nie wykazując kruchości-w niskich temperaturach. W przypadku ekstremalnie niskich temperatur (np. ciekłego helu w temperaturze -269 stopni) można stosować stopy tytanu lub stopy na bazie niklu.
Elementy uszczelniające: W uszczelnieniach nie-metalowych należy zastosować materiały odporne-na-niską temperaturę (np. modyfikowany politetrafluoroetylen, pierścienie O-perfluoroeterowe), aby zapobiec wyciekom spowodowanym hartowaniem w niskiej-temperaturze. Uszczelki metalowe, np. wykonane ze stopów miedzi lub stali nierdzewnej, kompensują skurcz poprzez „wstępne-dokręcenie w niskiej-temperaturze”.
Trzpień zaworu: Aby zapobiec odkształceniom lub pęknięciom w niskich temperaturach, stosuje się stal nierdzewną lub-utwardzaną wydzieleniowo stal nierdzewną.
Zawory nie-kriogeniczne:
Korpus/pokrywa zaworu: Można stosować takie materiały jak żeliwo, staliwo (np. WCB) i stal węglowa. Materiały te są-opłacalne i mają wystarczającą wytrzymałość w normalnych lub średnich-do-temperaturach, ale stają się kruche i pękają w niskich temperaturach, przez co nie nadają się do zastosowań w niskich-temperaturach.
Elementy uszczelniające: Zwykła guma (np. kauczuk nitrylowy, EPDM) lub konwencjonalny politetrafluoroetylen jest wystarczająca, ponieważ spełniają one wymaganą elastyczność i właściwości uszczelniające w normalnych temperaturach.
Trzpień zaworu: Stosowana jest stal węglowa, chromowa-molibdenowa itp. W scenariuszach od średnio-do-wysokiej-temperatury nacisk kładzie się na wytrzymałość materiału w-wysokiej temperaturze.
3. Projekt konstrukcyjny: ukierunkowane rozwiązania w przypadku wyzwań związanych z niskimi-temperaturami
Media o niskiej-temperaturze mogą powodować kurczenie się komponentów i należy unikać „strat na zimno” (parowania mediów o niskiej-temperaturze w wyniku absorpcji ciepła). Dlatego konstrukcja zaworów kriogenicznych jest bardziej złożona:
Specjalne konstrukcje zaworów kriogenicznych:
Konstrukcja z długą-szyją: Pokrywa ma długą szyjkę (o długości 100–300 mm), która oddziela elementy robocze, takie jak koła ręczne i dławnice, od strefy niskiej-temperatury. To nie tylko zapobiega odmrożeniom operatorów w przypadku kontaktu z częściami o niskiej-temperaturze, ale także ogranicza przenoszenie zimna na zewnątrz przez trzpień zaworu (unikając zewnętrznego szronu lub oblodzenia, które mogłoby mieć wpływ na działanie).
Kompensacja-skurczu: Śruby łączące pomiędzy korpusem zaworu a pokrywą są wstępnie naprężone, aby zapobiec poluzowaniu i wyciekom powierzchni uszczelniającej spowodowanym skurczem komponentów w niskich temperaturach. Niektóre powierzchnie uszczelniające są zaprojektowane z „elastycznymi strukturami kompensacyjnymi” (np. uszczelnieniami mieszkowymi), aby zrównoważyć skutki skurczu.
Zapobieganie-kawitacji i prowadzenie przepływu: Ciecze o niskiej-temperaturze (np. LNG) są podatne na parowanie (parowanie błyskawiczne) podczas dławienia. Wewnętrzny kanał przepływowy zaworu musi być gładki, aby zapobiec uszkodzeniom kawitacyjnym powierzchni uszczelniającej spowodowanym turbulencjami.
Konstrukcja antystatyczna: Elektryczność statyczna jest przenoszona przez elementy metalowe (np. przewodzące sprężyny pomiędzy trzpieniem zaworu a korpusem zaworu), aby zapobiec zagrożeniom spowodowanym gromadzeniem się ładunków elektrostatycznych w mediach łatwopalnych i wybuchowych o niskiej-temperaturze (np. LNG).
Projekty nie-zaworów kriogenicznych:
Nie jest wymagana-konstrukcja z długą szyjką, a korpus zaworu można bezpośrednio podłączyć do elementów roboczych.
Uszczelnianie opiera się na konwencjonalnym wstępnym naprężaniu śrub, bez konieczności kompensacji skurczu w niskiej-temperaturze.
Zawory od średnich-do-wysoko-temperaturowych mogą skupiać się na „uszczelnianiu-odpornym na-wysokie temperatury” (np. przy użyciu metalowych uszczelek grafitowych), ale nie wymagają uwzględnienia w projekcie „straty na zimno”.
4. Skuteczność uszczelnienia: bardziej rygorystyczne wymagania w niskich temperaturach
Zawory kriogeniczne: Większość mediów kriogenicznych (np. LNG, ciekły tlen) jest łatwopalna, wybuchowa lub toksyczna. Wyciek może spowodować szybkie zwiększenie objętości w wyniku parowania (np. LNG może zwiększyć swoją objętość 600 razy po wycieku), dlatego należy osiągnąć „zero wycieków”. W niektórych zaworach stosuje się „uszczelki mieszkowe” (metalowy mieszek pomiędzy trzpieniem zaworu a korpusem zaworu), aby zapobiec awariom konwencjonalnych uszczelek dławnicowych w niskich temperaturach.
Zawory nie-kriogeniczne: Wymagania dotyczące uszczelnienia zależą od medium. Na przykład zawory wody kranowej umożliwiają minimalny wyciek, a zawory parowe muszą ograniczać wycieki, ale nie wymagają „zerowego wycieku”. Aby spełnić wymagania, zazwyczaj używają uszczelnienia (np. azbestu, grafitu) lub zwykłych pierścieni uszczelniających typu O-.
5. Obsługa i konserwacja: przystosowanie do środowisk o niskiej-temperaturze
Zawory kriogeniczne:
Elementy robocze (np. pokrętła, siłowniki) są trzymane z dala od-strefy niskiej temperatury za pomocą długiej-szyjki, aby uniknąć zamarznięcia i zakleszczenia.
Wymagane jest regularne „dokręcanie na zimno”: po pracy w niskiej-temperaturze skurcz podzespołów może spowodować poluzowanie się śrub i konieczność ponownego-dokręcenia.
Należy stosować smary do niskich-temperatur (np. smar na bazie silikonu-), ponieważ zwykły olej smarowy twardnieje i przestaje działać w niskich temperaturach.
Zawory nie-kriogeniczne:
Nie ma ograniczeń dotyczących pracy w niskich-temperaturach, a do smarowania można używać zwykłego oleju lub smaru silnikowego.
Konserwacja koncentruje się na korozji średnio-wywołanej (np. w środowisku kwaśnym-alkalicznym) lub starzeniu-w wysokiej temperaturze (np. wymiana uszczelek gumowych), bez konieczności rozwiązywania problemów związanych z niską-temperaturą-.
6. Scenariusze zastosowań
Zawory kriogeniczne: Stosowany wyłącznie w systemach z medium-o niskiej temperaturze, takich jak zbiorniki i rurociągi LNG, transport ciekłego azotu/ciekłego tlenu oraz eksperymentalny sprzęt lotniczy i kosmonautyczny o niskiej-temperaturze.
Zawory nie-kriogeniczne: Obejmuje większość konwencjonalnych scenariuszy, w tym rurociągi wody wodociągowej, przemysłowe systemy parowe, transport gorącego oleju i zwykłe rurociągi gazowe.
Rynek zaworów NSV:
skontaktuj się
E-mail-:info@nsvvalve.com
Puyi Road, strefa przemysłowa Sanqiao, ulica Oubei, hrabstwo Yongjia, Zhejiang, Chiny
