EN
Серія кріогенних керованих клапанів безпеки TOXD від Shanghai Xiazhao (від −196 °C до +80 °C, клас 150–2500)
1. Механіка сил ущільнення: тиск у куполі проти релаксації пружини
У звичайному клапані з регулюванням тиску, що працює за рахунок пружини, спрямована вниз сила прилягання забезпечується виключно стисненою механічною пружиною: F_net = F_spring − (P_in × A_seat). Коли робочий тиск наближається до заданого тиску, контактне напруження падає нижче порогу пластичної деформації. За 88–92 % заданого тиску починається мікропротікання («кипіння»), що призводить до ерозії сідла та втрат газу випаровування.
У пілотному клапані серії TOXD вхідний тиск передається у верхню купольну камеру над головним поршнем. Оскільки площа поршня купола A_piston у 1,28–1,35 раза більша за площу сідла сопла A_seat, результуюча сила в пілоті дорівнює: F_net,pilot = P_in × (A_piston − A_seat). Під час зростання системного тиску спадна сила прилягання збільшується пропорційно, забезпечуючи герметичність «без бульбашок» за стандартом API 527 до 98 % заданого тиску.
Принцип роботи у поперечному перерізі: балансування тиску в куполі нижче заданого тиску проти активації пілотом
2. Інженерна порівняльна матриця
Інженерні параметри |
Прямий пружинний кріогенний ЗЗТ |
Кріогенний пілотний ЗЗТ (модель TOXD) |
Мінімальна робоча температура |
−196 °C (вимагає довгого збільшеного кришки) |
−196 °C (архітектура термічного декуплювання) |
Максимальне робоче співвідношення тисків |
Макс. 85–90 % від заданого тиску |
До 95 % – 98 % встановленого тиску |
Швидкість витоку через сідло (API 527) |
Початок витоку «тихого кипіння» при тиску понад 88 % встановленого |
0 бульбашок/хв. до 98 % встановленого тиску |
Різниця тиску при повторному закритті (ΔP) |
10 % – 15 % (гістерезис пружини) |
≤ 7 % (швидке, чітке повторне закриття, мінімальні втрати BOG) |
Допустимий зворотний тиск |
≤ 10 % (звичайна конструкція); ≤ 30 % (сильфонна) |
До 70 % встановленого тиску (зрівноважений поршень) |
Чутливість до протитиску |
Зміщення заданого значення при зміні тиску в колекторі |
Задане значення залишається на 100 % постійним |
Конструктивна оболонка |
Важка (великі ковані пружини та кришки) |
Компактна: на 40–50 % легша за звичайний клапан із пружиною |
Зовнішній термічно розв’язаний контур і збалансований пілотний блок у серії TOXD
3. Економічний аналіз газу, що випаровується (BOG)
Для резервуара для зберігання рідкого природного газу об’ємом 160 000 м³ з тиском спрацьовування клапана звільнення 1,0 МПа (10,0 бар) та необхідною продуктивністю звільнення 25 000 кг/год:
• Звичайний пружинний клапан (зі зворотним ходом 12 %): повторне закриття при 0,88 МПа; тривалість 480 с; викид 3333 кг РПГ = втрата $2166 USD на кожен випадок.
• Пілотний клапан Xiazhao (зниження тиску на 6 %): повторне закриття при 0,94 МПа; тривалість — 220 с; випускає 1527 кг рідкого природного газу = втрата $992 США за кожен випадок.
• Прямі економії: $1174 США економії за кожен цикл звільнення тиску; щорічна економія понад $9300 США, усунення втрат випаровування.
