上海申弘閥門有限公司
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LNG氣動(dòng)超低溫焊接式球閥的詳細(xì)資料：
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(duì)低溫閥門的定義是按照輸送介質(zhì)的設(shè)計(jì)溫度來定義的，一般將應(yīng)用在介質(zhì)溫度-40 ℃以下的閥門稱作低溫閥，應(yīng)用在介質(zhì)溫度-101 ℃以下的閥門稱作超低溫閥門。超低溫球閥主要應(yīng)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中有密閉閥腔且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，則會(huì)造成閥腔超壓，從而導(dǎo)致介質(zhì)泄漏，甚至閥門開裂造成事故。近幾年，隨著石油化工的發(fā)展，特別是液化天然氣(LNG)的廣泛應(yīng)用，對(duì)超低溫工況下應(yīng)用的閥門的要求也越來越高。根據(jù)相關(guān)工程設(shè)計(jì)及工藝操作安全的要求，國(guó)內(nèi)外各閥門供應(yīng)商一直在進(jìn)行對(duì)超低溫球閥在不同部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的研究，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。筆者結(jié)合在液化天然氣生產(chǎn)的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹超低溫球閥的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、低溫試驗(yàn)及安裝的注意事項(xiàng)，以便為工程設(shè)計(jì)中類似介質(zhì)的超低溫閥門的選用提供參考。
2、超低溫球閥主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有著與其他種類閥門顯著不同的特點(diǎn)。有雙作用式和單作用式（彈簧復(fù)位），齒輪傳動(dòng)，安全可靠；大口徑閥門采用AW型系列氣動(dòng)執(zhí)行器拔叉式傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)合理，輸出扭矩大，有雙作用式和單作用式。根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在LNG輸出端口必須配置緊急切斷閥以確保LNG罐箱及槽車安全運(yùn)行，事故狀態(tài)下切斷危險(xiǎn)源減少人員及財(cái)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(yīng)用在LNG罐箱及儲(chǔ)槽上。采用加長(zhǎng)閥蓋設(shè)計(jì)及滴水板設(shè)計(jì)、防火及防靜電設(shè)計(jì)、閥腔泄壓閥門密封圈的設(shè)計(jì)等。同時(shí)針對(duì)閥門密封圈的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了單活塞密封和雙活塞密封型式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及密封原理。并介紹了閥門安裝注意事項(xiàng)，如閥門安裝角度的要求、閥門泄壓的方向要求等。
2.1、加長(zhǎng)閥蓋設(shè)計(jì)及滴水板設(shè)計(jì)
低溫閥門的閥蓋均采用加長(zhǎng)閥蓋的設(shè)計(jì)。加長(zhǎng)閥蓋的設(shè)計(jì)要使閥門操作手柄和填料安裝位置遠(yuǎn)離低溫區(qū)，既可以避免介質(zhì)的低溫導(dǎo)致閥門操作者的冷灼傷，也可以使閥門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(dǎo)致填料斷裂失效。另外，由于一般超低溫閥門保冷層會(huì)比較厚，加長(zhǎng)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)，無須損壞保冷層。有的廠家在超低溫球閥的加長(zhǎng)閥蓋上，采用了滴水板設(shè)計(jì)。滴水板需設(shè)置在保冷層外側(cè)，可以防止冷凝的水滴落到保冷層及閥體上部，保護(hù)保冷層及防止冷量流失。
表1 為美國(guó)閥門及管件制造商標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)MSS SP-134 中給出的低溫閥加長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度。各個(gè)廠家的產(chǎn)品在加長(zhǎng)閥蓋的長(zhǎng)度規(guī)定上會(huì)稍有不同，在設(shè)計(jì)時(shí)需參考選定廠家的產(chǎn)品尺寸。
2.2、防火設(shè)計(jì)及防靜電設(shè)計(jì)
由于超低溫球閥一般均應(yīng)用在易燃易爆的介質(zhì)上，防火設(shè)計(jì)及防靜電設(shè)計(jì)顯得尤為重要，是超低溫球閥結(jié)構(gòu)的必要組成部分，*。超低溫球閥的防火設(shè)計(jì)與普通球閥的設(shè)計(jì)類似，在各環(huán)節(jié)的密封上采用石墨密封圈。防靜電設(shè)計(jì)采用彈簧式結(jié)構(gòu)，避免靜電電荷累積產(chǎn)生的爆炸危險(xiǎn)。
2.3、閥腔泄壓設(shè)計(jì)及閥門的密封圈設(shè)計(jì)
超低溫球閥應(yīng)用在易燃易爆且容易氣化的介質(zhì)時(shí)，對(duì)于閥門密封結(jié)構(gòu)有著特殊的要求。這是因?yàn)榍蜷y在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，一定要考慮密閉閥腔的泄壓要求。球閥按結(jié)構(gòu)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密封原理不同，在泄壓設(shè)計(jì)上，會(huì)有明顯的區(qū)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(dá)到密封的要求。所以一般浮動(dòng)球式低溫球閥的密封結(jié)構(gòu)為上游密封圈采用彈簧預(yù)緊式密封結(jié)構(gòu)，泄壓采用在球體上鉆孔的方式。由于上游介質(zhì)的壓力高，一般閥門的泄壓方向都采用向上游泄壓。彈簧預(yù)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(jié)構(gòu)的好處是使密封更可靠，同時(shí)球閥開啟扭矩也會(huì)減小。球體上鉆孔可以使閥腔與閥門上游相通，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(shè)計(jì)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(yīng)方向的活塞運(yùn)動(dòng)(單活塞效應(yīng))。
正常壓力下前閥座單活塞密封示意圖見圖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(dá)到密封;而在閥腔壓力升高時(shí)，在此壓力的作用下，推開密封圈，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圖2，當(dāng)閥門中腔有異常壓力時(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，離開球體，泄放壓力。
雙活塞閥座的原理與單活塞閥座的原理類似，只是在密封圈的設(shè)計(jì)上，要保證無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(dá)到密封，從而避免閥腔氣體向下游泄壓并保護(hù)下游管道(雙活塞效應(yīng))。正常壓力下后閥座雙活塞密封示意圖見圖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。不過不同的廠家在單活塞閥座以及雙活塞閥座的設(shè)計(jì)上，都有自己不同的特點(diǎn)。
3、超低溫球閥的安裝注意事項(xiàng)
因?yàn)槌蜏亻y門的特殊結(jié)構(gòu)，安裝閥門時(shí)，也應(yīng)考慮相應(yīng)的閥門結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，否則將會(huì)影響閥門的使用，導(dǎo)致閥門失效。
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(zhǎng)閥蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要求的，否則低溫介質(zhì)將充滿閥蓋的加長(zhǎng)部分，造成閥門填料失效，并會(huì)將冷量傳給閥門手柄，給操作人員帶來人身傷害。
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流向相反的方向，準(zhǔn)確地說應(yīng)該是閥門關(guān)閉時(shí)的上游方向。比如，因?yàn)榭紤]維修而設(shè)在調(diào)節(jié)閥兩端的切斷閥的安裝方向應(yīng)該相反，兩個(gè)切斷閥的泄壓方向均應(yīng)背對(duì)調(diào)節(jié)閥的方向。這樣在調(diào)節(jié)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(xiǎn)。所以在安裝閥門時(shí)，要特別注意閥門泄壓方向的要求。閥門泄壓的方向應(yīng)在工藝流程圖上標(biāo)出，并體現(xiàn)在管道軸測(cè)圖中。
3.3、閥門干燥要*
由于超低溫球閥閥門均在低溫工況下使用，對(duì)閥門的干燥提出了很高的要求。如果閥門里有積水存在，在低溫下水會(huì)結(jié)冰，體積膨脹，對(duì)閥門內(nèi)部的部件會(huì)產(chǎn)生壓力，導(dǎo)致閥門密封不嚴(yán)，甚至結(jié)構(gòu)損壞。超低溫閥門在水壓試驗(yàn)后，要進(jìn)行嚴(yán)格的干燥才能出廠。通常超低溫球閥閥門在現(xiàn)場(chǎng)不做水壓試驗(yàn)，而用氣壓試驗(yàn)代替。這是因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)的條件有限，水壓試驗(yàn)后閥門內(nèi)積水去除不*，干燥不*，影響閥門的正常使用。
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。
3、可在頂部、底部安裝手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。
4、齒條式連接可調(diào)節(jié)開啟角度、額定流量。
5、執(zhí)行器可選帶電訊號(hào)反饋指示及各類附件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。
6、IS05211標(biāo)準(zhǔn)連接為產(chǎn)品的安裝更換提供了方便。
7、兩端調(diào)的節(jié)螺釘可使標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品在0°和90°有±4°的可調(diào)范圍，確保與閥門的同步精度。
參數(shù)：
| 公稱通徑 | DN15～DN300(mm) |
| 公稱壓力 | 1.0、1.6、2.5MPa |
| 連接形式 | 法蘭式 |
| 結(jié)構(gòu)形式 | 加長(zhǎng)桿 |
| 驅(qū)動(dòng)形式 | 壓縮空氣4-7bar |
| 動(dòng)作范圍 | 0～90° |
| 閥芯結(jié)構(gòu) | O型閥芯 |
| 閥體材質(zhì) | 不銹鋼 |
| 密封材料 | PEFE、PPL、304、316 |
| 使用介質(zhì) | 液化天然氣、液氮等低溫流體 |
| 控制方式 | 開關(guān)式(快速兩位切斷)、調(diào)節(jié)型(閥門定位器4～20mA信號(hào)) |
氣動(dòng)低溫球閥可選功能：
| 驅(qū)動(dòng)方法 | 壓縮空氣(可帶手輪) |
| 供氣壓力 | 0.4-0.7mpa |
| 氣源接口 | G1/4"、G1/8"、G3/8"、G1/2" |
| 環(huán)境溫度 | -30～+70℃ |
| 作用形式 | 單作用（彈簧復(fù)位）：氣關(guān)式(B)--失氣時(shí)閥位開(FO)；氣開式(K)--失氣時(shí)閥位關(guān)(FC) 雙作用（通氣開關(guān)）：氣關(guān)式(B)--失氣時(shí)閥不變(FL)；氣開式(K)--失氣時(shí)閥不變(FL) |
| 可選附件 | 定位器、電磁閥、空氣過濾減壓器、保位閥、行程開關(guān)、閥位傳送器、手輪機(jī)構(gòu)等 |
LNG氣動(dòng)超低溫焊接式球閥標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)明細(xì)表:
| 序號(hào) | 零件名稱 | AS to ASTM | SS ASTM | ||
| Type A352LF3 | Type A352LF3 | Type F304（L） | Type F304（L） | ||
| 1-2 | 閥體接體，閥蓋 | Type A352LF3 | Type A352LF3 | A182 F304（L） | A182 F304（L） |
| 3 | 等長(zhǎng)雙頭螺栓 | A193L7+鍍鎘 | A193 3B8 | A193 B8 | A193 B8M |
| 4 | 螺母 | A193L7+鍍鎘 | A1948 | A1948 | A1948M |
| 5，8 | 密封圈/墊片 | RTFE+Cu粉/尼龍1010/PPL | |||
| 6 | 球體 | A182F304 | A182F304（L） | A182F304（L） | A182F316（L） |
| 7 | 閥桿 | A182F304 | A182F304（L） | A182F304（L） | A182F316（L） |
| 9,10 | 止推片/填料 | RTFE+Cu粉/尼龍1010/PPL，碳素纖維 | |||
| 11 | 壓蓋 | A105N | A351 CF8 | ||
| 12 | 定位片 | A182F321 | |||
| 13 | 扁螺母 | A1944+鍍鎘 | A1948 | A1948 | A1948 |
| 14 | 手柄 | A193L7+鍍鎘 | A193B8 | A193B8 | A193B8 |
| 15 | 圓柱銷 | Q235A | |||
| 適用溫度 | ≥－40℃ | ≥－101℃ | ≥－196℃ | ||
注意：客戶需求的其他材質(zhì)也可采用。DQ61Y鍛鋼低溫焊接球閥密封面料配對(duì)由客戶內(nèi)件代號(hào)決定。
CS=碳鋼；AS=合金鋼；SS=不銹鋼；
尺寸（mm）和重量（kg）
| DN | INCH | L | D | L1 | D | D1 | H | W |
| 15 | 1/2 | 92 | 13 | 9.6 | 36 | 21.8 | 230 | 160 |
| 20 | 3/4 | 111 | 18 | 12.7 | 42 | 27.3 | 260 | 220 |
| 25 | 1 | 127 | 23 | 12.7 | 52 | 33.8 | 280 | 200 |
| 32 | 11/4 | 140 | 28 | 12.7 | 60 | 42.6 | 290 | 250 |
| 40 | 11/2 | 152 | 35 | 12.7 | 68 | 48.7 | 320 | 250 |
| 50 | 2 | 178 | 45 | 15.9 | 80 | 61.2 | 340 | 350 |
8、結(jié)語
隨著液化天然氣的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)天然氣管道系統(tǒng)安全的要求也會(huì)越來越高，對(duì)超低溫球閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還會(huì)不斷地提出更高的要求。在管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、閥門的安裝及操作上要特別注意，才能保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，減少對(duì)環(huán)境的污染和危害以及對(duì)人身的傷害。另外，盡早地完善我國(guó)關(guān)于低溫閥門的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，也有利于提升國(guó)產(chǎn)閥門的質(zhì)量水平，保證閥門的安全應(yīng)用。
（1）進(jìn)口氣動(dòng)球閥在安裝使用之前，必須對(duì)球閥進(jìn)行安裝前的檢查和開關(guān)運(yùn)行試驗(yàn)。只有在運(yùn)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，以免損壞閥門的中密封及閥門變形。造成閥門開關(guān)不靈及閥門的損壞而無法使用。
（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(yīng)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(zhí)行單元而造成故障。
（5）氣動(dòng)執(zhí)行器、電磁閥、定位器、過濾器、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(yīng)安裝消聲器或消聲節(jié)流閥。
（6）安裝好以后，對(duì)氣動(dòng)閥門應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，給氣動(dòng)執(zhí)行器加壓至額定值，壓力為0.4～0.7mpa，對(duì)氣動(dòng)球閥進(jìn)行開關(guān)試驗(yàn)，觀察進(jìn)口閥門的開閉情況。應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活無卡阻現(xiàn)象。在開關(guān)如有卡阻現(xiàn)象可增高氣壓，反復(fù)開關(guān)使閥門調(diào)到開關(guān)靈活即可。
（7）安裝調(diào)試開關(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(diào)試、動(dòng)作正常后在通電調(diào)試。
（8）氣動(dòng)球閥應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)處，應(yīng)三個(gè)月加油（機(jī)油）一次。定期對(duì)氣動(dòng)執(zhí)行單元和配合使用的空氣過濾器進(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)品名稱與型號(hào)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(shè)計(jì)單位選定公司的型號(hào)，請(qǐng)型號(hào)直接向我司銷售部訂購(gòu)。
三、當(dāng)使用的場(chǎng)合非常重要或環(huán)境比較復(fù)雜時(shí),請(qǐng)您盡量提供設(shè)計(jì)圖紙和詳細(xì)參數(shù)，由我們的閥門公司專家為您審核把關(guān)。如有疑問：請(qǐng)：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、專業(yè)的“閥門系統(tǒng)解決方案"，也十分愿意幫助用戶解決生產(chǎn)中所遇到的難題。
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