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超低温球阀的结构设计特点及安装要求

发布时间:2014/9/23

 近几年,随着石油化工的发展,特别是液化天然气(LNG)的广泛应用,对超低温工况下应用的阀门的要求也越来越高。根据相关工程设计及工艺操作安全的要求,国内外各阀门供应商一直在进行对超低温球阀在不同部位的结构设计方面的研究,并对结构设计进行相应的改进。笔者结合在液化天然气生产的工程设计实践经验,介绍超低温球阀的主要结构设计特点、低温试验及安装的注意事项,以便为工程设计中类似介质的超低温阀门的选用提供参考。

    1 超低温球阀简述

    石化行业中对低温阀门的定义是按照输送介质的设计温度来定义的,一般将应用在介质温度-40℃以下的阀门称作低温阀,应用在介质温度-101℃以下的阀门称作超低温阀门。

    超低温球阀主要应用于液化天然气、液化石油气以及空分行业的装置上,输出的液态低温介质有:液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等。这些介质不但易燃易爆,而且在升温或者闪蒸时会发生气化,气化时体积急剧膨胀,如果输送这些流体的阀门中有密闭阀腔且结构设计不合理,则会造成阀腔超压,从而导致介质泄漏,甚至阀门开裂造成事故。

    2 超低温球阀主要结构的设计特点

    超低温球阀因其使用介质和使用环境的特殊性,在结构设计上有着与其他种类阀门显著不同的特点。

    2.1 加长阀盖设计及滴水板设计

    低温阀门的阀盖均采用加长阀盖的设计。加长阀盖的设计要使阀门操作手柄和填料安装位置远离低温区,既可以避免介质的低温导致阀门操作者的冷灼伤,也可以使阀门的填料在正常的温度下工作,保证填料不会受到霜冻的侵害而导致填料断裂失效。另外,由于一般超低温阀门保冷层会比较厚,加长的阀盖也保证了保冷施工的空间,并使填料压盖位于保冷层外,添加填料及紧固压盖螺栓时,无须损坏保冷层。

    有的厂家在超低温球阀的加长阀盖上,采用了滴水板设计。滴水板需设置在保冷层外侧,可以防止冷凝的水滴落到保冷层及阀体上部,保护保冷层及防止冷量流失。

    表1为美国阀门及管件制造商标准化协会的标准MSSSP-134中给出的低温阀加长杆的长度。各个厂家的产品在加长阀盖的长度规定上会稍有不同,在设计时需参考选定厂家的产品尺寸。

    2.2 防火设计及防静电设计

    由于超低温球阀一般均应用在易燃易爆的介质上,防火设计及防静电设计显得尤为重要,是超低温球阀结构的必要组成部分,不可缺少。超低温球阀的防火设计与普通球阀的设计类似,在各环节的密封上采用石墨密封圈。防静电设计采用弹簧式结构,避免静电电荷累积产生的爆炸危险。    

表1 低温阀加长杆长度  mm

注:NPS表示阀门公称直径(DN)。

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