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LNG石化天燃氣低溫蝶閥故障解決方案

隨著工業技術的飛躍發展，對閥門行業提出了更加嚴格的要求，尤其是蝶閥在低溫介質中的使用，除了能滿足常溫狀態下一般閥門所具有的性能之外，更重要的是在低溫狀態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構，被廣泛用于介質溫度-196°C~425℃的液化天然氣，航空航天及其他低溫工況上，作調節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品特點】

1、深冷蝶閥采用三偏心密封結構，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點，無論在低溫和高溫的情況下，均具有優良的密封性能，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合金，密封面耐磨損，使用壽命長

4、大規格蝶板采用絎架結構，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、驅動裝置可以多工位（旋轉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

因為蝶閥具有結構緊湊、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，如天燃液化設備、空氣分離設備以及變壓吸附設備等化工行業所采用的閥門有80%以上還是截止閥或閘閥，采用蝶閥的數量很少。其主要原因是金屬密封蝶閥在低溫狀況下密封性能表現不良，以及其它一些因結構不合理等原因造成介質內漏和外漏的現象，嚴重的影響這些低溫設備的安全和正常運行，不能滿足低溫設備的要求。

根據我國低溫裝置的不斷發展，對低溫閥門的要求日益增大，因此對金屬密封蝶閥進行結構上的改進，開發了三偏心純金屬高密封性能的蝶閥，這種蝶閥無論介質是高溫還是低溫均能滿足其需要。現結合其結構特點，僅對低溫性能方面作簡單介紹。采用三偏心結構，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：

低溫蝶閥產生泄漏的原因主要有兩種情況，一是內漏；二是外漏。液化天然氣(LNG)是一種清潔、高效的能源。在環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，天然氣應用技術也得到了迅速發展，在液化天然氣因其高效而被經常使用的運輸領域尤其如此。我國近年來也越發注重對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。做為近年來發展最為迅速的蝶閥來說，在LNG的運用中也越發重要起來。而國內對LNG用超低溫蝶閥仍然是一空白。為此，研制開發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，公稱壓力150～600lb(1lb=0.454kg)，設計使用溫度-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漏

閥門產生內漏主要原因是密封副在低溫狀態下產生變形所致。當介質溫度下降到使材料產生相變時造成體積變化，使原本研磨精度很高的密封面產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，介質為液氮(-196℃)蝶板材料為1Cr18Ni9Ti(沒經過低溫處理)發現密封面翹曲變形量達0.12mm左右，這是造成內漏的主要原因。

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組成密封副。密封環可在蝶板槽內徑向浮動。當閥門關閉時，彈性密封環首先和橢圓密封面的短軸接觸，隨著閥桿的轉動逐漸將密封環向內推，迫使彈性環再和斜圓錐面的長軸接觸，最終導致彈性密封環與橢圓密封面全部接觸。它的密封是依靠彈性環產生變形而達到的。因此當閥體或蝶板在低溫下產生變形時，都會被彈性密封環來吸收補償，不會產生泄漏和卡死現象。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生松弛而導至泄漏。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構，避免了低溫泄漏。其二是閥桿與填料處的泄漏。一般多數閥門的填料采用F4，因為它的自滑性能好、摩擦系數小（對鋼的摩擦系數f=0.05～0.1)，又具有*的化學穩定性，因此得到廣泛應用。但F4也有不足之處，一是冷流傾向大；二是線膨脹系數大，在低溫下產生冷縮導致滲漏，造成閥桿處大量結冰，至使閥門開啟失靈。為此研制的低溫蝶閥采用自縮密封結構即利用F4膨脹系數大的特點，通過予留的間隙達到常溫、低溫都可以密封的目的。

但是也發現了不少問題，產品質量的穩定性并不好，對產品的加工工藝的控制上還應加強，尤其是加工精度和深冷處理等的控制更應該嚴格按工藝執行;同樣針對LNG超低溫蝶閥密封試驗問題，需要設計專用的工裝設備;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、閥桿軸襯的設計要求：

1、低溫閥門殼體結構形狀。

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。蝶閥的結構特點與截止閥、閘閥相比，不但避免了因形狀不規則，殼體壁厚不均勻，在低溫下產生的冷縮，溫差應力所引起的變形，而且由于蝶閥體積小，閥體形狀左右基本是的稱的，因而熱容量小；予冷量消耗也小；形狀規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：

根據用戶反映，有些低溫閥門在運行當中，閥門的轉動部位發生粘滯，咬合現象時有發生，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，防止出現以上現象。例如：我們對閥桿上、下軸襯選用了具有摩擦系數小及自潤滑性能的SF-1型復合軸承，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

本發明涉及一種超低溫工況下的深冷蝶閥用閥桿密封結構,包括延伸型閥蓋和設置在延伸型閥蓋內腔中的閥桿,特征是:在所述延伸型閥蓋上端的內側設有環形填料腔,在填料腔內安裝有密封襯套,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有螺紋孔.所述O型圈安裝在密封襯套上.本發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,提高生產效率;耐高溫的石墨填料和金屬材質的密封襯套可以有效防火,避免火災時易燃易爆介質或有毒介質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的變形達到密封，因而不需要借助介質作用力，故可做雙向密封用。根據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用到低溫設備中。

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