شیرهای ایمنی با عملکرد پایلوت در دمای بسیار پایین در مقابل شیرهای ایمنی با فنر مستقیم

شیر ایمنی تخلیه‌ی راه‌اندازی‌شده توسط پایلوت سری شانگهای شیائوزاو TOXD برای دماهای کریوژنیک (از ۱۹۶- درجه سانتی‌گراد تا ۸۰+ درجه سانتی‌گراد، کلاس ۱۵۰ تا ۲۵۰۰)

۱. مکانیک نیروی آب‌بندی: فشار گنبد در مقابل انبساط فنر

در شیر ایمنی رهاشونده‌ی معمولی با فنر، نیروی فشار رو به پایین بر روی صفحه‌ی نشستن تنها توسط فنر مکانیکی فشرده تأمین می‌شود: F_net = F_spring - (P_in × A_seat). هنگامی که فشار کار به فشار تنظیم‌شده نزدیک می‌شود، تنش تماس زیر آستانه‌ی تغییر شکل پلاستیک قرار می‌گیرد. در ۸۸ تا ۹۲ درصد فشار تنظیم‌شده، نشتی ریز (همانند جوشیدن آرام) آغاز می‌شود و منجر به فرسایش صفحه‌ی نشستن و اتلاف گاز حاصل از تبخیر می‌گردد.

در شیر کنترل‌کنندهٔ سری TOXD، فشار ورودی به اتاقک بالایی غشای اصلی منتقل می‌شود. ازآنجاکه سطح پیستون غشا (A_piston) ۱٫۲۸ تا ۱٫۳۵ برابر سطح نازل (A_seat) است: F_net,pilot = P_in × (A_piston - A_seat). با افزایش فشار سیستم، نیروی فشار رو به پایین بر روی نشیمنگاه به‌طور متناسب افزایش می‌یابد و این امر تراکم‌پذیری بدون حباب طبق استاندارد API 527 را تا ۹۸ درصد از فشار تنظیم‌شده تضمین می‌کند.

اصل کاری مقطعی: تعادل فشار غشا زیر فشار تنظیم‌شده در مقابل عمل‌کرد کنترل‌کننده

۲. ماتریس مقایسهٔ مهندسی

حلقه جداکننده حرارتی خارجی و بلوک پایلوت متعادل در سری TOXD

۳. تحلیل اقتصادی گاز حاصل از تبخیر (BOG)

در مخزن نگهداری LNG با ظرفیت ۱۶۰٬۰۰۰ مترمکعب، فشار تنظیم شیر اطمینان ۱٫۰ مگاپاسکال (۱۰٫۰ بار) و نرخ تخلیه مورد نیاز ۲۵٬۰۰۰ کیلوگرم بر ساعت:

• شیر فنری معمولی (با نسبت بازگشت ۱۲ درصدی): در فشار ۰٫۸۸ مگاپاسکال بسته می‌شود؛ مدت زمان تخلیه ۴۸۰ ثانیه؛ ۳٬۳۳۳ کیلوگرم LNG تخلیه می‌شود که معادل زیان ۲٬۱۶۶ دلار آمریکا در هر رویداد است.

• شیر پایلوت شیائوزهائو (با نسبت بازگشت ۶ درصدی): در فشار ۰٫۹۴ مگاپاسکال بسته می‌شود؛ مدت زمان تخلیه ۲۲۰ ثانیه؛ ۱٬۵۲۷ کیلوگرم LNG تخلیه می‌شود که معادل زیان ۹۹۲ دلار آمریکا در هر رویداد است.

• صرفه‌جویی مستقیم: ۱۱۷۴ دلار آمریکا در هر چرخه‌ی کمک‌رسانی؛ بیش از ۹۳۰۰ دلار آمریکا صرفه‌جویی سالانه و حذف انتشارات ناشی از تبخیر غیرمجاز.