EN
ชุดวาล์วปล่อยแรงดันความปลอดภัยแบบควบคุมด้วยไพลอต TOXD สำหรับสภาวะคริโอเจนิก ยี่ห้อเซี่ยงไฮ้เสี่ยวเจ้าว์ (อุณหภูมิใช้งาน -196°C ถึง +80°C, ระดับความดัน Class 150 ถึง 2500)
1. หลักกลศาสตร์ของแรงยึดผนึก: แรงดันโดม เทียบกับการคลายตัวของสปริง
ในวาล์วปล่อยแรงดันแบบสปริงทั่วไป แรงกดลงเพื่อยึดให้แน่นเกิดจากสปริงกลไกที่ถูกบีบอัดเพียงอย่างเดียว ซึ่งคำนวณได้เป็น F_net = F_spring - (P_in × A_seat) เมื่อแรงดันในการทำงานเข้าใกล้แรงดันที่ตั้งไว้ แรงกดสัมผัสจะลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปพลาสติก ที่แรงดัน 88% ถึง 92% ของแรงดันที่ตั้งไว้ จะเริ่มเกิดการรั่วซึมเล็กน้อย (การเดือดเบาๆ) ซึ่งนำไปสู่การสึกกร่อนของผิวที่ยึดวาล์ว และการสูญเสียก๊าซจากการระเหย
ในวาล์วควบคุมหลักแบบซีรีส์ TOXD ความดันขาเข้าจะถูกส่งผ่านไปยังห้องทรงโดมด้านบนของลูกสูบหลัก เนื่องจากพื้นที่ผิวของลูกสูบโดม A_piston มีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่ผิวของที่นั่งหัวฉีด A_seat ประมาณ 1.28 ถึง 1.35 เท่า ดังนั้นแรงสุทธิที่กระทำต่อวาล์วควบคุมหลักจึงคำนวณได้เป็น F_net,pilot = P_in × (A_piston - A_seat) เมื่อความดันระบบเพิ่มขึ้น แรงกดลงที่ทำให้ส่วนปิดแน่นยิ่งขึ้นก็จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน ซึ่งรับประกันความแน่นสนิทแบบไม่มีฟองอากาศ (zero-bubble tightness) ตามมาตรฐาน API 527 ได้จนถึงระดับความดันที่ตั้งไว้ (set pressure) ถึงร้อยละ 98
หลักการทำงานตามภาพตัดขวาง: การสมดุลความดันในส่วนโดมเมื่อความดันต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ เทียบกับการขับเคลื่อนด้วยวาล์วควบคุมหลัก
2. ตารางเปรียบเทียบเชิงวิศวกรรม
พารามิเตอร์ทางวิศวกรรม |
วาล์วปล่อยความดันสำหรับสภาวะเยือกแข็งแบบใช้สปริงโดยตรง |
วาล์วปล่อยความดันสำหรับสภาวะเยือกแข็งแบบควบคุมด้วยวาล์วควบคุมหลัก (รุ่น TOXD) |
อุณหภูมิการใช้งานต่ำสุด |
−196°C (ต้องใช้ฝาครอบส่วนบนที่ยื่นยาวพิเศษ) |
−196°C (ออกแบบแยกการถ่ายเทความร้อนออกจากกัน) |
อัตราส่วนความดันการใช้งานสูงสุด |
สูงสุดร้อยละ 85 ถึง 90 ของความดันที่ตั้งไว้ |
สูงสุด 95% ถึง 98% ของความดันที่ตั้งไว้ |
อัตราการรั่วซึมที่จุดปิด (API 527) |
การรั่วซึมแบบซิมเมอร์เริ่มขึ้นเมื่อความดันเกิน 88% ของความดันที่ตั้งไว้ |
ไม่เกิน 0 ฟอง/นาที ที่ความดันสูงสุด 98% ของความดันที่ตั้งไว้ |
ความแตกต่างของความดันระหว่างการปิดกลับ (ΔP) |
10% ถึง 15% (การสูญเสียจากฮิสเตอร์รีซิสของสปริง) |
ไม่เกิน 7% (การปิดกลับอย่างรวดเร็วและแม่นยำ ทำให้สูญเสีย BOG น้อยที่สุด) |
ความดันย้อนกลับที่ยอมรับได้ |
ไม่เกิน 10% (แบบธรรมดา); ไม่เกิน 30% (แบบเบลโลวส์) |
สูงสุด 70% ของความดันที่ตั้งไว้ (แบบลูกสูบสมดุล) |
ความไวต่อแรงดันย้อนกลับ |
จุดตั้งค่าเปลี่ยนแปลงตามการแปรผันของแรงดันที่หัววาล์ว |
จุดตั้งค่าคงที่ร้อยเปอร์เซ็นต์ |
โครงสร้างภายนอก |
หนัก (สปริงและฝาครอบขนาดใหญ่ที่ผลิตด้วยกรรมวิธีการตีขึ้นรูป) |
ขนาดกะทัดรัด: เบากว่าวาล์วควบคุมแรงดันแบบสปริง 40% ถึง 50% |
วงจรแยกความร้อนภายนอกและบล็อกไกด์สมดุลสำหรับซีรีส์ TOXD
3. การวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์ก๊าซระเหย (BOG)
สำหรับถังเก็บก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) ความจุ 160,000 ลูกบาศก์เมตร ที่มีแรงดันตั้งค่าปล่อยก๊าซเท่ากับ 1.0 เมกะพาสคาล (10.0 บาร์) และอัตราการปล่อยก๊าซที่จำเป็นเท่ากับ 25,000 กิโลกรัมต่อชั่วโมง:
• วาล์วแบบสปริงแบบเดิม (เปิดเพิ่ม 12%): ปิดสนิทที่แรงดัน 0.88 เมกะพาสคาล; ใช้เวลา 480 วินาที; ปล่อย LNG ออก 3,333 กิโลกรัม = สูญเสีย 2,166 ดอลลาร์สหรัฐต่อเหตุการณ์
• วาล์วควบคุมแบบเซียเจ้าโอ (เปิดทิ้ง 6%): ปิดกลับที่ความดัน 0.94 เมกะพาสคาล; ใช้เวลา 220 วินาที; ปล่อยก๊าซแอลเอ็นจี 1,527 กิโลกรัม เท่ากับสูญเสีย 992 ดอลลาร์สหรัฐต่อเหตุการณ์
• ประหยัดโดยตรง: ประหยัดได้ 1,174 ดอลลาร์สหรัฐต่อรอบการระบายแรงดัน; ประหยัดรวมกว่า 9,300 ดอลลาร์สหรัฐต่อปี และยังช่วยขจัดการรั่วไหลของก๊าซที่ระเหยออกมา
