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LNG石化天燃氣低溫蝶閥故障解決方案

隨著工業(yè)技術(shù)的飛躍發(fā)展，對閥門行業(yè)提出了更加嚴格的要求，尤其是蝶閥在低溫介質(zhì)中的使用，除了能滿足常溫狀態(tài)下一般閥門所具有的性能之外，更重要的是在低溫狀態(tài)下閥門密封的可靠性，動作的靈活性以及對低溫閥門的一些其它特殊要求。采用精密的J形彈性密封圈和三偏心多層次金屬硬密封結(jié)構(gòu)，被廣泛用于介質(zhì)溫度-196°C~425℃的液化天然氣，航空航天及其他低溫工況上，作調(diào)節(jié)流量和載斷流體使用。

【LNG石化天燃氣低溫蝶閥故障解決方案產(chǎn)品特點】

1、深冷蝶閥采用三偏心密封結(jié)構(gòu)，閥座與蝶板幾乎無磨損，具有越觀越緊的密封功能

2、密封圈選用不銹鋼制作，具有金屬硬密封和彈性密封的雙重優(yōu)點，無論在低溫和高溫的情況下，均具有優(yōu)良的密封性能，具有耐腐蝕,使用壽命長等特點

3、深冷溫蝶板密封面采用堆焊鈷基硬質(zhì)合金，密封面耐磨損，使用壽命長

4、大規(guī)格蝶板采用絎架結(jié)構(gòu)，強度高，過流面積大，流阻小

5、深冷蝶閥具有雙向密封功能，安裝時不受介質(zhì)流向的限制，也不受空間位置的影響，可在任何方向安裝

6、驅(qū)動裝置可以多工位（旋轉(zhuǎn)90°或180°）安裝，便于用戶使用

LNG石化天燃氣低溫蝶閥故障解決方案

因為蝶閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕（與相同壓力，相同通徑的閘閥相比可減輕40%～50%）流體阻力小、啟閉迅速等一系列優(yōu)點，因此得到廣泛的使用。但我國在一些低溫裝置，如天燃液化設(shè)備、空氣分離設(shè)備以及變壓吸附設(shè)備等化工行業(yè)所采用的閥門有80%以上還是截止閥或閘閥，采用蝶閥的數(shù)量很少。其主要原因是金屬密封蝶閥在低溫狀況下密封性能表現(xiàn)不良，以及其它一些因結(jié)構(gòu)不合理等原因造成介質(zhì)內(nèi)漏和外漏的現(xiàn)象，嚴重的影響這些低溫設(shè)備的安全和正常運行，不能滿足低溫設(shè)備的要求。

根據(jù)我國低溫裝置的不斷發(fā)展，對低溫閥門的要求日益增大，因此對金屬密封蝶閥進行結(jié)構(gòu)上的改進，開發(fā)了三偏心純金屬高密封性能的蝶閥，這種蝶閥無論介質(zhì)是高溫還是低溫均能滿足其需要?，F(xiàn)結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點，僅對低溫性能方面作簡單介紹。采用三偏心結(jié)構(gòu)，在開啟瞬間，閥座密封面即脫離閥體密封面，避免了密封副之間的相對摩擦，大大增加了閥門的使用壽命；關(guān)閉閥門時，通過閥桿提供的扭矩，使密封副之間形成足夠的密封比壓并保持可靠地密封；超大的閥桿直徑可克服來自管道的振動或壓力波動給密封帶來的不良反應(yīng)進一步提高閥門的密封性能。

對低溫碟閥密封性能的要求：

低溫蝶閥產(chǎn)生泄漏的原因主要有兩種情況，一是內(nèi)漏；二是外漏。液化天然氣(LNG)是一種清潔、高效的能源。在環(huán)境問題日益顯著的背景下，天然氣作為清潔能源越來越受到青睞。由于這一趨勢，天然氣應(yīng)用技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，在液化天然氣因其高效而被經(jīng)常使用的運輸領(lǐng)域尤其如此。我國近年來也越發(fā)注重對LNG的引進，在沿海布置了大量的LNG接收站，而LNG從生產(chǎn)到消費的整個流程中，需要用到大量的閥門，該類閥門屬于超低溫閥門之一。做為近年來發(fā)展最為迅速的蝶閥來說，在LNG的運用中也越發(fā)重要起來。而國內(nèi)對LNG用超低溫蝶閥仍然是一空白。為此，研制開發(fā)LNG用超低溫蝶閥勢在必行。該系列閥門主要針對LNG工況介質(zhì)，公稱壓力150～600lb(1lb=0.454kg)，設(shè)計使用溫度-196℃，公稱通徑DN200～DN1000。

1、LNG石化天燃氣低溫蝶閥故障解決方案的內(nèi)漏

閥門產(chǎn)生內(nèi)漏主要原因是密封副在低溫狀態(tài)下產(chǎn)生變形所致。當介質(zhì)溫度下降到使材料產(chǎn)生相變時造成體積變化，使原本研磨精度很高的密封面產(chǎn)生翹曲變形而造成低溫密封不良。我們曾對DN250閥門進行低溫試驗，介質(zhì)為液氮(-196℃)蝶板材料為1Cr18Ni9Ti(沒經(jīng)過低溫處理)發(fā)現(xiàn)密封面翹曲變形量達0.12mm左右，這是造成內(nèi)漏的主要原因。

新研制的蝶閥由平面密封改為錐面密封。閥座是一個斜圓錐橢圓密封面，與嵌裝在蝶板上的正圓形彈性密封環(huán)組成密封副。密封環(huán)可在蝶板槽內(nèi)徑向浮動。當閥門關(guān)閉時，彈性密封環(huán)首先和橢圓密封面的短軸接觸，隨著閥桿的轉(zhuǎn)動逐漸將密封環(huán)向內(nèi)推，迫使彈性環(huán)再和斜圓錐面的長軸接觸，最終導(dǎo)致彈性密封環(huán)與橢圓密封面全部接觸。它的密封是依靠彈性環(huán)產(chǎn)生變形而達到的。因此當閥體或蝶板在低溫下產(chǎn)生變形時，都會被彈性密封環(huán)來吸收補償，不會產(chǎn)生泄漏和卡死現(xiàn)象。當閥門打開時這一彈性變形立即消失，在啟閉過程中基本沒有相對磨擦，故使用壽命長。

2、LNG石化天燃氣低溫蝶閥故障解決方案的外漏

其一是閥門與管路采用法蘭連接方式時，由于連接墊料、連接螺栓、以及連接件在低溫下材料之間收縮不同步產(chǎn)生松弛而導(dǎo)至泄漏。因此我們把閥體與管路的連接方式由法蘭連接改為焊接結(jié)構(gòu)，避免了低溫泄漏。其二是閥桿與填料處的泄漏。一般多數(shù)閥門的填料采用F4，因為它的自滑性能好、摩擦系數(shù)?。▽︿摰哪Σ料禂?shù)f=0.05～0.1)，又具有*的化學(xué)穩(wěn)定性，因此得到廣泛應(yīng)用。但F4也有不足之處，一是冷流傾向大；二是線膨脹系數(shù)大，在低溫下產(chǎn)生冷縮導(dǎo)致滲漏，造成閥桿處大量結(jié)冰，至使閥門開啟失靈。為此研制的低溫蝶閥采用自縮密封結(jié)構(gòu)即利用F4膨脹系數(shù)大的特點，通過予留的間隙達到常溫、低溫都可以密封的目的。

但是也發(fā)現(xiàn)了不少問題，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性并不好，對產(chǎn)品的加工工藝的控制上還應(yīng)加強，尤其是加工精度和深冷處理等的控制更應(yīng)該嚴格按工藝執(zhí)行;同樣針對LNG超低溫蝶閥密封試驗問題，需要設(shè)計專用的工裝設(shè)備;其次針對對焊閥門袖管的對焊工藝等均需仔細斟酌。 

LNG石化天燃氣低溫蝶閥故障解決方案閥體、閥桿軸襯的設(shè)計要求：

1、低溫閥門殼體結(jié)構(gòu)形狀。

材料選擇的正確與否對閥門的正常可靠工作有著極其重要的意義。蝶閥的結(jié)構(gòu)特點與截止閥、閘閥相比，不但避免了因形狀不規(guī)則，殼體壁厚不均勻，在低溫下產(chǎn)生的冷縮，溫差應(yīng)力所引起的變形，而且由于蝶閥體積小，閥體形狀左右基本是的稱的，因而熱容量??；予冷量消耗也??；形狀規(guī)則又便于對閥門的保冷措施。如新研制的DD363H型碟閥為保證閥門在低溫下的可靠使用，*按照低溫閥的特殊性進行設(shè)計和制造，如：殼體材料選擇了具有立方晶格的1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼等。

2、閥桿襯套的選擇：

根據(jù)用戶反映，有些低溫閥門在運行當中，閥門的轉(zhuǎn)動部位發(fā)生粘滯，咬合現(xiàn)象時有發(fā)生，主要原因是：配對材料選擇不合理，予留冷間隙過小，以及加工精度等原因所致。在研制低溫閥門時，采取了一系列措施，防止出現(xiàn)以上現(xiàn)象。例如：我們對閥桿上、下軸襯選用了具有摩擦系數(shù)小及自潤滑性能的SF-1型復(fù)合軸承，這樣可以適用于低溫閥門的一些特殊需要。

LNG石化天燃氣低溫蝶閥故障解決方案

本發(fā)明涉及一種超低溫工況下的深冷蝶閥用閥桿密封結(jié)構(gòu),包括延伸型閥蓋和設(shè)置在延伸型閥蓋內(nèi)腔中的閥桿,特征是:在所述延伸型閥蓋上端的內(nèi)側(cè)設(shè)有環(huán)形填料腔,在填料腔內(nèi)安裝有密封襯套,在所述密封襯套的上方填充有石墨填料,所述石墨填料由填料壓蓋壓緊在填料腔中.所述密封襯套和閥桿之間,密封襯套和延伸型閥蓋之間分別通過O型圈進行密封.所述填料壓蓋通過螺栓與延伸型閥蓋固定.在所述密封襯套的頂端設(shè)有螺紋孔.所述O型圈安裝在密封襯套上.本發(fā)明很大程度減輕了超低溫的苛刻工況;給維修工作帶來很大便利,提高生產(chǎn)效率;耐高溫的石墨填料和金屬材質(zhì)的密封襯套可以有效防火,避免火災(zāi)時易燃易爆介質(zhì)或有毒介質(zhì)外漏造成的嚴重后果.

金屬密封型蝶閥具有的特點是一些普通閥門所不具備的。尤其是流阻小、密封可靠、啟閉迅速、使用壽命長等。本公司研制的三偏心金屬密封蝶閥的密封力來自彈性環(huán)的變形達到密封，因而不需要借助介質(zhì)作用力，故可做雙向密封用。根據(jù)蝶閥的一些特點將會被更多的人所重視。今后也會有更多的蝶閥應(yīng)用到低溫設(shè)備中。

　LNG超低溫蝶閥由于其低溫工況、以及其介質(zhì)的危險性，所以其詳細設(shè)計和生產(chǎn)精度的控制必須極其用心。此外，由于近年來環(huán)境問題、安全措施以及節(jié)能的要求越來越高，因此符合低逸散標準技術(shù)的發(fā)展非常重要。另一方面，國內(nèi)的質(zhì)量控制隨機性比較強，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，通過產(chǎn)品標準化手段和*工藝手段實現(xiàn)穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量仍將是我國LNG超低溫蝶閥的一個目標。