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LNG石化天燃?xì)獾蜏氐y故障解決方案 |
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LNG石化天燃?xì)獾蜏氐y故障解決方案 隨著工業(yè)技術(shù)的飛躍發(fā)展，對(duì)閥門行業(yè)提出了更加嚴(yán)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(dòng)作的靈活性以及對(duì)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?xì)獾蜏氐y故障解決方案產(chǎn)品特點(diǎn)】 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(diǎn)，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(diǎn) 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(qiáng)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(shí)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(dòng)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?xì)獾蜏氐y故障解決方案 因?yàn)榈y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(diǎn)，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(yán)重的影響這些低溫設(shè)備的安全和正常運(yùn)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(duì)低溫閥門的要求日益增大，因此對(duì)金屬密封蝶閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，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。現(xiàn)結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，僅對(duì)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(duì)摩擦，大大增加了閥門的使用壽命；關(guān)閉閥門時(shí)，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(dòng)或壓力波動(dòng)給密封帶來的不良反應(yīng)進(jìn)一步提高閥門的密封性能。 對(duì)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(shì)，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(yùn)輸領(lǐng)域尤其如此。我國近年來也越發(fā)注重對(duì)LNG的引進(jìn)，在沿海布置了大量的LNG接收站，而LNG從生產(chǎn)到消費(fèi)的整個(gè)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(yùn)用中也越發(fā)重要起來。而國內(nèi)對(duì)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(shì)在必行。該系列閥門主要針對(duì)LNG工況介質(zhì)，公稱壓力150～600lb(1lb=0.454kg)，設(shè)計(jì)使用溫度-196℃，公稱通徑DN200～DN1000。
1、LNG石化天燃?xì)獾蜏氐y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(dāng)介質(zhì)溫度下降到使材料產(chǎn)生相變時(shí)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?cè)鴮?duì)DN250閥門進(jìn)行低溫試驗(yàn)，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(dá)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(gè)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(dòng)。當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，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(dòng)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(dá)到的。因此當(dāng)閥體或蝶板在低溫下產(chǎn)生變形時(shí)，都會(huì)被彈性密封環(huán)來吸收補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生泄漏和卡死現(xiàn)象。當(dāng)閥門打開時(shí)這一彈性變形立即消失，在啟閉過程中基本沒有相對(duì)磨擦，故使用壽命長。
2、LNG石化天燃?xì)獾蜏氐y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(shí)，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?yàn)樗淖曰阅芎谩⒛Σ料禂?shù)小（對(duì)鋼的摩擦系數(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(diǎn)，通過予留的間隙達(dá)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(duì)產(chǎn)品的加工工藝的控制上還應(yīng)加強(qiáng)，尤其是加工精度和深冷處理等的控制更應(yīng)該嚴(yán)格按工藝執(zhí)行;同樣針對(duì)LNG超低溫蝶閥密封試驗(yàn)問題，需要設(shè)計(jì)專用的工裝設(shè)備;其次針對(duì)對(duì)焊閥門袖管的對(duì)焊工藝等均需仔細(xì)斟酌。
LNG石化天燃?xì)獾蜏氐y故障解決方案閥體、閥桿軸襯的設(shè)計(jì)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(duì)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(diǎn)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，因而熱容量小；予冷量消耗也小；形狀規(guī)則又便于對(duì)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(jìn)行設(shè)計(jì)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(yùn)行當(dāng)中，閥門的轉(zhuǎn)動(dòng)部位發(fā)生粘滯，咬合現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，主要原因是：配對(duì)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(shí)，采取了一系列措施，防止出現(xiàn)以上現(xiàn)象。例如：我們對(duì)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?xì)獾蜏氐y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(jìn)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(shí)易燃易爆介質(zhì)或有毒介質(zhì)外漏造成的嚴(yán)重后果. 金屬密封型蝶閥具有的特點(diǎn)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(dá)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(diǎn)將會(huì)被更多的人所重視。今后也會(huì)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(xiǎn)性，所以其詳細(xì)設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)性比較強(qiáng)，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，通過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化手段和*工藝手段實(shí)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(gè)目標(biāo)。 |
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