LNG氣動(dòng)超低溫焊接式球閥產(chǎn)品簡(jiǎn)介：

石化行業(yè)中對低溫閥門(mén)的定義是按照輸送介質(zhì)的設計溫度來(lái)定義的，一般將應用在介質(zhì)溫度-40 ℃以下的閥門(mén)稱(chēng)作低溫閥，應用在介質(zhì)溫度-101 ℃以下的閥門(mén)稱(chēng)作超低溫閥門(mén)。超低溫球閥主要應用于液化天然氣、液化石油氣以及空分行業(yè)的裝置上，輸出的液態(tài)低溫介質(zhì)有：液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產(chǎn)品等。這些介質(zhì)不但易燃易爆，而且在升溫或者閃蒸時(shí)會(huì )發(fā)生氣化，氣化時(shí)體積急劇膨脹，如果輸送這些流體的閥門(mén)中有密閉閥腔且結構設計不合理，則會(huì )造成閥腔超壓，從而導致介質(zhì)泄漏，甚至閥門(mén)開(kāi)裂造成事故。近幾年，隨著(zhù)石油化工的發(fā)展，特別是液化天然氣(LNG)的廣泛應用，對超低溫工況下應用的閥門(mén)的要求也越來(lái)越高。根據相關(guān)工程設計及工藝操作安全的要求，國內外各閥門(mén)供應商一直在進(jìn)行對超低溫球閥在不同部位的結構設計方面的研究，并對結構設計進(jìn)行相應的改進(jìn)。筆者結合在液化天然氣生產(chǎn)的工程設計實(shí)踐經(jīng)驗，介紹超低溫球閥的主要結構設計特點(diǎn)、低溫試驗及安裝的注意事項，以便為工程設計中類(lèi)似介質(zhì)的超低溫閥門(mén)的選用提供參考。

2、超低溫球閥主要結構的設計特點(diǎn)
超低溫球閥因其使用介質(zhì)和使用環(huán)境的特殊性，在結構設計上有著(zhù)與其他種類(lèi)閥門(mén)顯著(zhù)不同的特點(diǎn)。有雙作用式和單作用式（彈簧復位），齒輪傳動(dòng)，安全可靠；大口徑閥門(mén)采用AW型系列氣動(dòng)執行器拔叉式傳動(dòng)，結構合理，輸出扭矩大，有雙作用式和單作用式。根據國家有關(guān)標準，在LNG輸出端口必須配置緊急切斷閥以確保LNG罐箱及槽車(chē)安全運行，事故狀態(tài)下切斷危險源減少人員及財產(chǎn)損失。我公司研制出的低溫氣動(dòng)緊急切斷閥被廣泛應用在LNG罐箱及儲槽上。采用加長(cháng)閥蓋設計及滴水板設計、防火及防靜電設計、閥腔泄壓閥門(mén)密封圈的設計等。同時(shí)針對閥門(mén)密封圈的設計，重點(diǎn)介紹了單活塞密封和雙活塞密封型式的結構特點(diǎn)及密封原理。并介紹了閥門(mén)安裝注意事項，如閥門(mén)安裝角度的要求、閥門(mén)泄壓的方向要求等。

2.1、加長(cháng)閥蓋設計及滴水板設計

低溫閥門(mén)的閥蓋均采用加長(cháng)閥蓋的設計。加長(cháng)閥蓋的設計要使閥門(mén)操作手柄和填料安裝位置遠離低溫區，既可以避免介質(zhì)的低溫導致閥門(mén)操作者的冷灼傷，也可以使閥門(mén)的填料在正常的溫度下工作，保證填料不會(huì )受到霜凍的侵害而導致填料斷裂失效。另外，由于一般超低溫閥門(mén)保冷層會(huì )比較厚，加長(cháng)的閥蓋也保證了保冷施工的空間，并使填料壓蓋位于保冷層外，添加填料及緊固壓蓋螺栓時(shí)，無(wú)須損壞保冷層。有的廠(chǎng)家在超低溫球閥的加長(cháng)閥蓋上，采用了滴水板設計。滴水板需設置在保冷層外側，可以防止冷凝的水滴落到保冷層及閥體上部，保護保冷層及防止冷量流失。

表1 為美國閥門(mén)及管件制造商標準化協(xié)會(huì )的標準MSS SP-134 中給出的低溫閥加長(cháng)桿的長(cháng)度。各個(gè)廠(chǎng)家的產(chǎn)品在加長(cháng)閥蓋的長(cháng)度規定上會(huì )稍有不同，在設計時(shí)需參考選定廠(chǎng)家的產(chǎn)品尺寸。

2.2、防火設計及防靜電設計

由于超低溫球閥一般均應用在易燃易爆的介質(zhì)上，防火設計及防靜電設計顯得尤為重要，是超低溫球閥結構的必要組成部分，*。超低溫球閥的防火設計與普通球閥的設計類(lèi)似，在各環(huán)節的密封上采用石墨密封圈。防靜電設計采用彈簧式結構，避免靜電電荷累積產(chǎn)生的爆炸危險。

2.3、閥腔泄壓設計及閥門(mén)的密封圈設計

超低溫球閥應用在易燃易爆且容易氣化的介質(zhì)時(shí)，對于閥門(mén)密封結構有著(zhù)特殊的要求。這是因為球閥在結構上一般會(huì )有密閉閥腔，由于介質(zhì)氣化時(shí)體積急劇膨脹，球閥在密封結構設計上，一定要考慮密閉閥腔的泄壓要求。球閥按結構分為浮動(dòng)球式及固定球式兩種。由于浮動(dòng)球式超低溫球閥和固定球式超低溫球閥的閥門(mén)密封原理不同，在泄壓設計上，會(huì )有明顯的區別。

浮動(dòng)球式球閥的密封依靠介質(zhì)的壓力，把球體推向下游的密封面，從而達到密封的要求。所以一般浮動(dòng)球式低溫球閥的密封結構為上游密封圈采用彈簧預緊式密封結構，泄壓采用在球體上鉆孔的方式。由于上游介質(zhì)的壓力高，一般閥門(mén)的泄壓方向都采用向上游泄壓。彈簧預緊式閥座可以使球體在彈簧的作用下，壓向下游密封圈。這種密封結構的好處是使密封更可靠，同時(shí)球閥開(kāi)啟扭矩也會(huì )減小。球體上鉆孔可以使閥腔與閥門(mén)上游相通，避免閥腔因介質(zhì)氣化膨脹而局部升壓。

固定球式超低溫球閥的密封一般是雙向密封，即上下游密封圈要同時(shí)起到密封的作用。上游密封圈用單活塞式密封閥座，下游密封圈用雙活塞式密封閥座。單活塞閥座的原理為單向活塞式的作用，在密封副的設計上，考慮到因密封面兩個(gè)方向作用力的差值而產(chǎn)生的作用力方向的不同，從而使密封副在壓力差的推動(dòng)下，產(chǎn)生相應方向的活塞運動(dòng)(單活塞效應)。

正常壓力下前閥座單活塞密封示意圖見(jiàn)圖1，在上游管道正常推力P1 大于反向推力P2 時(shí)(P1>P2)，在壓力差的作用下，把密封圈壓向球體，達到密封;而在閥腔壓力升高時(shí)，在此壓力的作用下，推開(kāi)密封圈，使閥腔里的氣體泄向上游管道。中腔泄壓時(shí)前閥座單活塞密封示意圖見(jiàn)圖2，當閥門(mén)中腔有異常壓力時(shí)，中腔壓力大于流體壓力，且壓力差產(chǎn)生的推力滿(mǎn)足P3>P4+P5(P3 為閥腔壓力作用在圖示作用面上的推力,P4 為流體作用在閥座上端推力，P5 為彈簧推力)，閥座在壓力的推動(dòng)下，離開(kāi)球體，泄放壓力。

雙活塞閥座的原理與單活塞閥座的原理類(lèi)似，只是在密封圈的設計上，要保證無(wú)論在下游管道壓力高于閥腔壓力時(shí)，還是在閥腔壓力高于下游管道壓力時(shí)，密封圈都能達到密封，從而避免閥腔氣體向下游泄壓并保護下游管道(雙活塞效應)。正常壓力下后閥座雙活塞密封示意圖見(jiàn)圖3，在正常壓力方向，閥座的主密封件采用唇式密封(Lipseal)，以便確保低溫時(shí)閥門(mén)的密封性能，上游閥座因閥腔泄壓的需要，一般采用單向唇式密封圈，而下游閥座由于雙向密封的需要，采用雙向密封圈，如圖1~圖4所示。不過(guò)不同的廠(chǎng)家在單活塞閥座以及雙活塞閥座的設計上，都有自己不同的特點(diǎn)。

3、超低溫球閥的安裝注意事項
因為超低溫閥門(mén)的特殊結構，安裝閥門(mén)時(shí)，也應考慮相應的閥門(mén)結構特點(diǎn)，否則將會(huì )影響閥門(mén)的使用，導致閥門(mén)失效。

3.1、閥桿安裝角度

超低溫球閥不能水平安裝，即閥桿不可安裝在水平方向。這是由于超低溫閥加長(cháng)閥蓋的結構特點(diǎn)要求的，否則低溫介質(zhì)將充滿(mǎn)閥蓋的加長(cháng)部分，造成閥門(mén)填料失效，并會(huì )將冷量傳給閥門(mén)手柄，給操作人員帶來(lái)人身傷害。

3.2、泄壓方向

如前所述，超低溫球閥一般向上游方向泄壓。這里要特別提出的是，這個(gè)上游方向并非一直是與管線(xiàn)流向相反的方向，準確地說(shuō)應該是閥門(mén)關(guān)閉時(shí)的上游方向。比如，因為考慮維修而設在調節閥兩端的切斷閥的安裝方向應該相反，兩個(gè)切斷閥的泄壓方向均應背對調節閥的方向。這樣在調節閥的維修時(shí)，兩個(gè)切斷閥在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，可以分別向相連接的管道方向泄壓，否則閥門(mén)閥腔中的氣體將會(huì )泄向大氣而造成環(huán)境污染，并產(chǎn)生爆炸危險。所以在安裝閥門(mén)時(shí)，要特別注意閥門(mén)泄壓方向的要求。閥門(mén)泄壓的方向應在工藝流程圖上標出，并體現在管道軸測圖中。

3.3、閥門(mén)干燥要*

由于超低溫球閥閥門(mén)均在低溫工況下使用，對閥門(mén)的干燥提出了很高的要求。如果閥門(mén)里有積水存在，在低溫下水會(huì )結冰，體積膨脹，對閥門(mén)內部的部件會(huì )產(chǎn)生壓力，導致閥門(mén)密封不嚴，甚至結構損壞。超低溫閥門(mén)在水壓試驗后，要進(jìn)行嚴格的干燥才能出廠(chǎng)。通常超低溫球閥閥門(mén)在現場(chǎng)不做水壓試驗，而用氣壓試驗代替。這是因為施工現場(chǎng)的條件有限，水壓試驗后閥門(mén)內積水去除不*，干燥不*，影響閥門(mén)的正常使用。

1、齒輪式雙活塞，輸出力矩大，體積小。

2、氣缸選用鋁金材料，重量輕、外形美觀(guān)。

3、可在頂部、底部安裝手動(dòng)操作機構。

4、齒條式連接可調節開(kāi)啟角度、額定流量。

5、執行器可選帶電訊號反饋指示及各類(lèi)附件以實(shí)現自動(dòng)化操作。

6、IS05211標準連接為產(chǎn)品的安裝更換提供了方便。

7、兩端調的節螺釘可使標準產(chǎn)品在0°和90°有±4°的可調范圍，確保與閥門(mén)的同步精度。

參數：

氣動(dòng)低溫球閥可選功能：

LNG氣動(dòng)超低溫焊接式球閥標準材質(zhì)明細表:

注意：客戶(hù)需求的其他材質(zhì)也可采用。DQ61Y鍛鋼低溫焊接球閥密封面料配對由客戶(hù)內件代號決定。
CS=碳鋼；AS=合金鋼；SS=不銹鋼；

尺寸（mm）和重量（kg）

8、結語(yǔ)

隨著(zhù)液化天然氣的應用越來(lái)越廣泛，對天然氣管道系統安全的要求也會(huì )越來(lái)越高，對超低溫球閥結構設計還會(huì )不斷地提出更高的要求。在管道系統的設計、閥門(mén)的安裝及操作上要特別注意，才能保證系統的安全運行，減少對環(huán)境的污染和危害以及對人身的傷害。另外，盡早地完善我國關(guān)于低溫閥門(mén)的產(chǎn)品標準，也有利于提升國產(chǎn)閥門(mén)的質(zhì)量水平，保證閥門(mén)的安全應用。

（1）進(jìn)口氣動(dòng)球閥在安裝使用之前，必須對球閥進(jìn)行安裝前的檢查和開(kāi)關(guān)運行試驗。只有在運行動(dòng)作正常的條件下，才能安裝使用。

（2）氣動(dòng)球閥的安裝要盡可能使閥門(mén)與管路法蘭同心，并加支撐固定。不能使球閥受其它外力作用，以免損壞閥門(mén)的中密封及閥門(mén)變形。造成閥門(mén)開(kāi)關(guān)不靈及閥門(mén)的損壞而無(wú)法使用。

（3）要保證氣動(dòng)球閥及氣動(dòng)元件所提供的動(dòng)力氣源必須是潔凈，盡可能不帶油污及水。清潔度應小于0.4微米。

（4）接入氣源之前，必須清潔供氣管路，氣源接口和開(kāi)關(guān)等器件，以防由于管路不清潔帶上污物和泥沙沖入氣動(dòng)執行單元而造成故障。

（5）氣動(dòng)執行器、電磁閥、定位器、過(guò)濾器、減壓閥等的連接，可用銅管或尼龍管，為以防防塵及減小噪聲，排氣口應安裝消聲器或消聲節流閥。

（6）安裝好以后，對氣動(dòng)閥門(mén)應進(jìn)行試驗，給氣動(dòng)執行器加壓至額定值，壓力為0.4～0.7mpa，對氣動(dòng)球閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)試驗，觀(guān)察進(jìn)口閥門(mén)的開(kāi)閉情況。應轉動(dòng)靈活無(wú)卡阻現象。在開(kāi)關(guān)如有卡阻現象可增高氣壓，反復開(kāi)關(guān)使閥門(mén)調到開(kāi)關(guān)靈活即可。

（7）安裝調試開(kāi)關(guān)型氣動(dòng)球閥時(shí)，先用手動(dòng)裝置進(jìn)行（電磁閥上的手動(dòng)按鈕）調試、動(dòng)作正常后在通電調試。

（8）氣動(dòng)球閥應定期進(jìn)行維護保養閥桿轉動(dòng)處，應三個(gè)月加油（機油）一次。定期對氣動(dòng)執行單元和配合使用的空氣過(guò)濾器進(jìn)行放水、排污。正常的情況下六個(gè)月檢查一次，每年檢修一次。

訂貨須知：

一、①產(chǎn)品名稱(chēng)與型號②口徑③是否帶附件以便我們的為您正確選型④使用壓力⑤使用介質(zhì)的溫度。
二、若已經(jīng)由設計單位選定公司的型號，請型號直接向我司銷(xiāo)售部訂購。

三、當使用的場(chǎng)合非常重要或環(huán)境比較復雜時(shí),請您盡量提供設計圖紙和詳細參數，由我們的閥門(mén)公司專(zhuān)家為您審核把關(guān)。如有疑問(wèn)：請：我們一定會(huì )盡心盡力為您提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。提供全面、專(zhuān)業(yè)的“閥門(mén)系統解決方案"，也十分愿意幫助用戶(hù)解決生產(chǎn)中所遇到的難題。