Криогенная арматура: Эксплуатация и классификация в условиях низких температур
Криогенная арматура: Эксплуатация и классификация в условиях низких температур
Криогенная арматура играет ключевую роль в системах, связанных с транспортировкой низкотемпературных и окисляющих сред. Стремление обеспечить надежность и безопасность при работе в экстремальных условиях делает требования к ее производству достаточно высокими.
Зачем нужна криогенная арматура?
Криогенная арматура трубопроводов высокого давления должна гарантировать безотказное функционирование при положительных и при криогенных температурах. Криогенная температура это диапазон очень низких температур, ниже −120 °C (или 153 K), который используется в криогенной технике для различных процессов, таких как сжижение, хранение и транспортировка газов. Этот термин происходит от греческих слов «криос» (ледяной холод) и «генезис» (рождение), а также часто используется для обозначения температур, близких к абсолютному нулю (−273,15 °C или 0 K).
Криогенная трубопроводная арматура классифицируется по двум основным параметрам:
· Условный проход (DN или ДУ): Определяет присоединительные размеры и приблизительно равен внутреннему диаметру трубопровода, измеряемому в миллиметрах.
· Условное давление (PN или PУ): Максимально допустимое избыточное рабочее давление, при котором арматура должна прослужить заданный срок.
Функциональное назначение
· Запорная: Используется для полного перекрытия или открытия потока рабочей среды (клапаны, шаровые краны и т.д.).
· Регулирующая (редукционная): Предназначена для изменения расхода рабочей среды и регулирования её параметров (регуляторы давления, экономайзеры)
· Предохранительная: Защищает оборудование от недопустимого роста давления; к ним относятся предохранительные клапаны и мембранные разрывные устройства.
· Защитная: Обеспечивает автоматическую защиту от недопустимого направления потока (обратные клапаны и защиту от попадания частиц мусора в оборудование фильтры).
Главное требование к криогенной арматуре — это сохранение прочностных характеристик в экстремальных условиях.
Конструктивные особенности криогенной арматуры
При длительной работе криогенный клапан покрывается конденсатом. Конденсат собирается на поверхности холодного вентиля из воздуха, влажность которого варьируется от 60% до 80%. Капли конденсата, при соприкосновении с холодным корпусом криогенного вентиля (фильтра или обратного клапана), замерзают и становятся инеем, что усложняет эксплуатацию всего изделия. За несколько часов работы, при высокой влажности окружающего воздуха, на корпусе образуется такой слой инея, что становится невозможно вращать маховик. А если во время активной эксплуатации криогенной арматуры идет дождь, то за 2-3 часа вентиль полностью покрывается коркой льда в 15 см толщиной. Для противодействия этому, в конструкцию часто включается удлиненный шток, который создает газовую подушку и защищает уплотнители от обмерзания. Более эффективная и дорогая мера- это криогенная арматура с вакуумной рубашкой
Установочное положение арматуры должно быть с отклонением не более 45 градусов от вертикали, чтобы избежать затекания криогенной среды.
При воздействии криогенных продуктов на стальные конструкции возникают сложные процессы термодеформации. Важно отметить, что деформация корпуса будет большей в тех областях, где криогенный продукт воздействует дольше. Это приводит к тому, что детали, которые были тщательно подогнаны друг к другу при комнатной температуре, могут не сопрягаться должным образом при переходе к криогенным условиям. В связи с вышеописанными процессами, криогенная арматура требует применения уплотнительных материалов, которые менее подвержены термодеформации и могут сохранять достаточную эластичность и упругость при экстремальных параметрах работы. Часто возникает следующая ситуация: криогенный вентиль находился в работе более 30 минут, к примеру производилась заправка криогенной емкости. Температура вентиля сравнялась с температурой рабочей среды и стала -196°С. Все материалы без исключения подверглись термодеформации, причем неравномерно. Металлические части деформировались одним образом .а полимерные, другим образом. Возникает течь. Эта течь не свидетельствует о заводском браке изделия. Необходимо примерно 60-80 минут, чтобы температура вентиля и всех его частей сравнялась с температурой окружающей среды и вентиль смог герметично закрыться.
Ассортимент криогенной арматуры
· Клапаны запорные для продуктов разделяя воздуха (кислород, азот, аргон) и сжиженного природного газа и сжиженного углеводородного газа
· Регуляторы давления и экономайзеры для продуктов разделяя воздуха (кислород, азот, аргон) и сжиженного природного газа и сжиженного углеводородного газа
· Обратные клапаны и фильтры для продуктов разделяя воздуха (кислород, азот, аргон) и сжиженного природного газа и сжиженного углеводородного газа
· Запорные вентили с пневмоприводами для продуктов разделяя воздуха (кислород, азот, аргон) и сжиженного природного газа и сжиженного углеводородного газа
· Предохранительные клапаны для продуктов разделяя воздуха (кислород, азот, аргон) и сжиженного природного газа и сжиженного углеводородного газа
Рабочий диапазон температур может колебаться от -120 °C до -196 °C, что требует наличие разнообразных решений для обеспечения надежности и безопасности на производстве.
Криогенная арматура представляет собой важный компонент систем, работающих с низкотемпературными средами. Учитывая её конструктивные и производственные особенности, важно понимать, что хотя стоимость криогенной арматуры выше, чем у обычной, её долговечность и надежность оправдывают инвестиции в долгосрочной перспективе. Надежность и безопасность криогенной арматуры обеспечивают высокий экономический эффект для предприятий, использующих её в своих технологических процессах.
