LNG液化天然气用深冷蝶阀选型分析

LNG液化天然气用深冷蝶阀选型分析

常规三偏心蝶阀结构形式在常温或高温工况下,阀门结构形式可以满足密封泄漏要求,保证正常开启应用.但是,在深冷工况下易发生蝶阀由于低温情况阀杆卡滞,下部端盖积液结冰抱死,导致转动不畅,且泄漏等级无法满足工况要求.因此,基于三偏心蝶阀传统结构形式加以研发设计改进完善,通过阀座密封材质选择,上部阀杆密封弹簧蓄能圈及下部阀杆防积液转动副结构改进,在深冷工况下确保蝶阀转动自如,且各项性能指标符合标准规范要求.如上所述，侧顶装阀旁边的检修口*大的功能是检查观测孔，英文称为Inspection door。来源于LNG船的维修人员进行日常巡检时，用一镜子伸到孔中观测阀门是否严密关断。如果阀体和阀板密封圈有泄漏，就会存在间隙，在镜子中就会有光线。
本实用新型涉及一种液化天然气用深冷蝶阀,包括阀体,阀杆,阀座组件和蝶板组件,阀体顶部有检修窗口,蝶板组件包括蝶板,蝶板密封圈和压板,蝶板密封圈由压板和蝶板夹紧固定;阀座组件包括阀座,压圈,防松压环,阀座由阀体和紧定螺柱夹紧固定,紧定螺柱装在压圈的螺纹孔中,压圈由防松压环防松,阀座与蝶板密封圈密封配合;本实用新型的阀座和蝶板密封圈均采用分离式结构,蝶板与阀体之间的主密封圈损坏后,可以从阀体的检修窗口进行维修,不用将阀门从管道上切割下来;其气化室通过轴承安装座上端的通孔以及其外圆面上的沟槽与阀体通道形成一条通路,气化室内介质可流入阀体通道而泄压,保护了气化室,进而保证阀门的安全运行.

LNG液化天然气用深冷蝶阀选型分析
本实用新型技术涉及一种超低温工况下的深冷蝶阀用金属阀座密封结构，包括阀体、阀板和安装在阀体上的阀盖，在阀体的轴孔中安装传动轴，阀板安装在阀体的内孔中，在所述阀板和阀体之间设置有保持架；特征是：在所述保持架和阀体之间分别固定内侧O型圈和外侧O型圈，内侧O型圈由定位环压紧在阀板上。所述外侧O型圈和内侧O型圈包括外层的金属层和包覆在金属层内部的弹簧。所述内侧O型圈和外侧O型圈之间无缝连接。所述定位环通过压圈压紧在阀体上。所述弹簧由镍铬合金材料制成。本实用新型技术在-254℃的超低温环境下仍能保持良好的弹性；内外O型圈之间无缝连接，避免了介质从定位环处产生渗漏；有效延长了阀门的寿命，降低了维护成本，提升经济效益。监测孔的“在线检修”是很难实现的：DN400口径及以下的阀门，监测孔的尺寸很小。例如：DN200的阀门，其矩形监测孔的内径长x宽约为200*100mm，如图5所示。在如此狭窄的空间内用手和工具来更换阀内件，等同于盲操作。再加上阀板密封圈和阀座密封圈的螺栓往往有放松措施以防止螺栓松落，这种防松螺栓的盲操作使拆卸动作更是难上加难。

LNG液化天然气用深冷蝶阀选型分析
大口径阀门，如DN600-DN1050，从检修口边沿到阀座密封圈*下沿的距离(如图6的长度A)约为800-1200mm。而通常人胳膊长度(如图6的长度B)为600-700mm，意味着人手从监测孔伸入阀体内后是无法够到阀体根部的阀座密封圈螺栓从而进行拆卸。
超大口径阀门，如DN1100，如图3/4所示，维修人员必须钻到管道内进行维护，这可能对人员安全形成巨大风险。
对于大口径和超大口径阀门，一个阀板密封圈压盖的重量往往也不是一个人能够靠双手来实现搬运的。而侧顶装式阀的设计使吊装设备也很难发挥作用。阀门密封面距离检修口还有一段距离，这意味着操作更困难。从图3和4可以看出，通过侧顶装的检修口来进行维修是多么的不安全和困难。
另外，侧顶装阀在维修时也是需要将执行机构卸掉，以避免阀门误动作对维修人员造成伤害，如图5右。

侧顶装式阀的“在线维修”图5 侧顶装式阀的“在线维修”
中大口径侧顶装式阀维修时通过监测孔无法够到阀体根部的阀座密封圈注：长度A - 检修口沿到阀座密封圈的*下沿的距离；长度B – 人胳膊长度图6 中大口径侧顶装式阀维修时通过监测孔无法够到阀体根部的阀座密封圈注：长度A - 检修口沿到阀座密封圈的*下沿的距离；长度B – 人胳膊长度
在满足外漏测试ISO 15848-1标准下，正顶装型式与侧顶装型式的优劣势

按照ISO 15848-1的规定，挥发性物质外漏的测试包括阀体阀盖的密封，和填料处的密封。对于侧顶装式阀，阀体阀盖必须包括阀体阀盖处的泄漏量以及维护口的泄漏量，两者相加的值不能超过50PPM，如图7所示；而正顶装只有阀体阀盖一处泄漏点，。

正顶装提升阀板阀盖时，是不需要动填料的，不会破坏ISO 15848-1或者TA-LUFT认证的阀杆密封填料系统。而且阀杆填料压盖的螺栓扭矩是在阀门维护过程中需要时时监控的。随着管道系统的紧凑设计带来的整体管道振动，会引起填料压盖螺栓的松动。在ISO 15848-1的测试中，明确规定填料测试是允许填料压盖螺栓的紧固的，紧固的次数用SSA NO.记录在报告上。而正顶装的阀盖提升更换密封圈以及维护等动作对于阀体阀盖连接法兰的动作，这一点和侧顶装的维护人孔的动作是一样的。

侧顶装式阀的检修口增加了泄漏渠道

正顶装结构还避免了侧顶装结构下额外增加的侧装检修口法兰所带来的另一个泄漏渠道。而且也减少了绝热保护的管道压力容器由于过多法兰连接而造成的冷损失。
NFPA 59A LNG生产储存及操作标准(危险评价)和EN1473 LNG岸上设备安装及设计(安全限制值、安全要素)中明确规定“顶装结构大大减少了法兰连接的数量，以避免LNG泄露，增加安全性 – 涉及地震、易燃易爆物的泄漏、溢出、扩散、爆炸、燃烧、超压、中毒、加热蒸发等危险因素的防范 – 安全措施和安全技术要求”。侧顶装结构不但没有减少法兰数量，而且还在原有的阀门设计结构上增加了检修口的法兰数量，

LNG液化天然气用深冷蝶阀选型分析结论

本实用新型涉及一种液化天然气用深冷蝶阀,包括阀体,阀杆,阀座组件和蝶板组件,阀体顶部有检修窗口,蝶板组件包括蝶板,蝶板密封圈和压板,蝶板密封圈由压板和蝶板夹紧固定;阀座组件包括阀座,压圈,防松压环,阀座由阀体和紧定螺柱夹紧固定,紧定螺柱装在压圈的螺纹孔中,压圈由防松压环防松,阀座与蝶板密封圈密封配合;本实用新型的阀座和蝶板密封圈均采用分离式结构,蝶板与阀体之间的主密封圈损坏后,可以从阀体的检修窗口进行维修,不用将阀门从管道上切割下来;其气化室通过轴承安装座上端的通孔以及其外圆面上的沟槽与阀体通道形成一条通路,气化室内介质可流入阀体通道而泄压,保护了气化室,进而保证阀门的安全运行.几十年来，Vanessa三偏心蝶阀集多年阀门知识并与LNG客户深入沟通，对LNG低温深冷三偏心阀的设计不断进行优化，之所以推荐使用正顶装对焊三偏心阀，正在从现场实践经验中发现，在保证双向零泄漏、无阀腔设计、全金属结构、很低/零维护需求的同时，全生命周期维护的安全、便利和维护成本低也是客户考虑的重中之重。