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樂控儀表（杭州）有限公司
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超低溫浮動球閥密封結構設計分享
2021-11-8 閱讀(3149)
1、行業(yè)前景
近幾十年，隨著石油化工的不斷發(fā)展，特別是液化天然氣（LNG）項目的廣泛應用，使得工程項目中對超低溫管道和閥門的需求越來越多，以前都是使用國外進口的閥門。國外進口的閥門不但價格昂貴，而且技術也設置了障礙。我們花了很多多，卻買不到好的閥門，浪費財力，也浪費也人力。隨著科學技術的不斷發(fā)展，用戶對超低溫工況下應用的閥門要求越來越高。國內(nèi)閥門行業(yè)一直在對超低溫浮動球閥在不同部位的結構設計進行研究，并對結構設計進行相應的改進，希望能夠替代進口閥門，使得關鍵部位的閥門能夠國產(chǎn)化。經(jīng)過多年的生產(chǎn)制造，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗。從設計、工藝到制造是趨成熟，并且已經(jīng)開發(fā)超低溫閥門的系列產(chǎn)品，以便相關人員在工程設計中類似介質(zhì)的超低溫閥門的選用提供參考。
2、超低溫浮動球閥的工作原理及使用概況
球閥的主要功能是切斷或連接管道中的流體通道，即球閥通常為閉路閥。因此，球閥的作用原理很簡單：借助手柄或其它驅動裝置在閥桿上端施加一定的轉矩并傳遞給球體，使它旋轉90度，球體的通孔則與閥體通道中心線重合或垂直，球閥便完成了全開或全關的動作。超低溫浮動球閥主要應用于乙烯、液化天然氣裝置、天然氣LPGLNG儲罐接受基地及空分設備、石油化工尾氣分離設備等低溫儲槽等裝置上。
3、超低溫浮動球閥的主要結構設計特點
超低溫浮動球閥因其使用介質(zhì)和使用環(huán)境的特殊性，在結構設計上有著與其它閥門不同的特點。
（1）加長閥桿設計
超低溫浮動球閥的閥桿均采用加長閥桿結構的設計。加長閥桿結構的設計主要是為了使閥門填料函結構遠離低溫區(qū)，保證填料函和壓套在正常的溫度下使用，以防溫度太低，操作人員凍傷，同時也防止填料的密封性能降低，延長填料的使用壽命。
（2）滴水板的設計
在加長閥桿結構上采用了滴水板設計，可以避免冷凝水氣化流入隔熱區(qū)域，同時能更有效地保證填料函的工作環(huán)境，從而避免了很多不良影響。
（3）防火設計
由于超低溫球閥的一般特殊工況上，防火設計很重要。在閥體和閥蓋連接部位采用唇形密封圈和纏繞墊片的雙道密封結構，在填料函部位采用唇形密封圈和石墨填料的雙道密封結構。當發(fā)生火災時，唇形密封圈熔化失效，纏繞墊片和石墨填料起主要密封作用。
（4）防靜電設計
通過防靜電彈簧和鋼球的有效作用，使球、閥桿、閥體之間相互接觸，形成導通的電路，可將閥門在開啟和關閉時產(chǎn)生的電荷轉移出來，從而避免管路系統(tǒng)的靜電累積，增加系統(tǒng)的安全性。閥桿和球以及閥體之間的電阻應用不超過12V的直流電源來測量，測量應該在壓力試驗前的干燥閥門上進行，電阻不能超過10歐姆。
（5）易泄漏部位的設計
閥門在使用過程中一量出現(xiàn)密封失效，那么就意味著閥門的流通介質(zhì)將產(chǎn)生泄漏。通常將閥門的泄漏分為外漏和內(nèi)漏兩種形式，外漏一般容易發(fā)覺，也是最不被接受的。
（6）填料函部位設計
填料部位的密封失效主要原因，就是填料的工作溫度過低，從而導致填料函不密封，則低溫氣體開始通過填料函，使填料函深度冷凍后滲漏量增大。我們可以通過在壓析下在加一組碟形彈簧，使得填料一直保證一定的預緊力，保證填料函的初始密封。在填料函下面加上唇形密封圈，這樣填料函部位就有雙重密封，確保填料函均部位不發(fā)生泄漏。
（7）體蓋連接部位設計
體蓋連接部位的密封失效主要原因，由于纏繞墊片在低溫情況下物理性能發(fā)生變化，墊片的體積變小和回彈性變小等，導致墊片和閥體之間的密封失效；我們可以通過在螺母下面增加一對放松彈簧，可以補償由于各種原因引起的變形。在體蓋連接處設計一道唇形密封圈，通過纏繞墊片和唇形密封圈雙重密封，確保體蓋部俠不泄漏。
（8）閥腔泄壓和閥門門的密封圈設計
超低溫浮動球閥在關閉后，閥門中腔內(nèi)會殘留一些液體，隨著時間的增加，這些殘留液體會逐漸吸收環(huán)境的熱量，回升至常溫并且重新氣化，氣化后，其體積會急劇膨脹，可以增加600倍之多，因此會在中腔產(chǎn)生很高的壓力。設計的時候必須要有預防異常升壓現(xiàn)象的機構。在球體上靠近中腔的連通，提供閥體中腔過壓保護功能。
浮動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。上游采用碟形彈簧預緊式密封結構，碟形彈簧預緊式閥座可以使球體在彈簧的作下壓向下游密封圈。這種密封結構的好處是使密封更可靠，同時球閥開啟扭矩也會減小。
