液化天然氣用低溫球閥的選用_宋亮_王秀_程紅暉

1、作者簡(jiǎn)介:宋亮(1979－)，男，高級(jí)工程師，從事閥門設(shè)計(jì)工作。文章編號(hào):10025855(2015)05003802液化天然氣用低溫球閥的選用宋亮1，王秀1，程紅暉2(1中國(guó)寰球工程公司，北京1000122合肥通用機(jī)械研究院，安徽合肥230031)摘要介紹了不同液化天然氣系統(tǒng)中低溫球閥的設(shè)計(jì)選型方案，分析各種方案的異同，提出了低溫球閥設(shè)計(jì)選用方案的優(yōu)化建議。關(guān)鍵詞低溫球閥對(duì)比和優(yōu)化液化天然氣閥門結(jié)構(gòu)形式中圖分類號(hào):TH134文獻(xiàn)標(biāo)志碼

2、:AComparisonOptimizationfCryogenicBallValveUsedinLNGProjectsSONGLiang1，WANGXiu1，CHENGHonghui2(1ChinaHuanqiuContracting＆EngineeringCp，Beijing100012，China2HefeiGeneralMachineryＲsearchInstitute，Hefei230031，China)Abstract:Th

3、isarticleintroducesdesignionplanfcryogenicballvalveusedindifferentLNGsystem，differencesamongdesignplanshavebeenanalyzedSuggestionsonoptimizationfvalveselectionhavebeengivenKeywds:cryogenicballvalvecomparisonoptimizationL

4、NGvalvestructure1概述天然氣在能源構(gòu)成中所占的比例日益提高。液化天然氣(LNG)的體積僅為其氣態(tài)時(shí)體積的1600，質(zhì)量?jī)H約為同體積水的45%，其運(yùn)輸成本低于天然氣的運(yùn)輸成本。LNG有助于實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)多元化、保障能源安全，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。球閥由于其具有流阻低，流量系數(shù)Cv值高，關(guān)斷速度快等特點(diǎn)，在LNG系統(tǒng)中大量使用。2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)球閥只需用旋轉(zhuǎn)90的操作和很小的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密，因此球閥適宜做開關(guān)和截?cái)嚅y使用。一般情況

5、下，作為截?cái)喙δ艿拈y門有閘閥、球閥和蝶閥等。不考慮特殊情況，球閥具有可靠性高，適用性強(qiáng)等特點(diǎn)(表1)。表1不同類型閥門性能閥門類型閘閥球閥蝶閥流阻中低高流量系數(shù)Cv中高低開關(guān)速度慢快快最高使用壓力高中低質(zhì)量重中輕3選用LNG用低溫球閥有鍛鋼球閥(NPS12～112)和鑄鋼球閥(≥NPS2)。閥體采用一體頂裝式。分體式球閥在閥體中間有法蘭連接，法蘭在整個(gè)管線中既要承受介質(zhì)內(nèi)壓作用，又要承受來(lái)自管系的彎矩和管線收縮的拉力(冷縮效應(yīng))，不同于

6、通常的管線膨脹產(chǎn)生的推力，冷態(tài)介質(zhì)導(dǎo)致此處承受的不是推力而是拉力，所以分體式閥體的連接法蘭形成了一個(gè)薄弱點(diǎn)。分體式球閥在價(jià)格上可能存在優(yōu)勢(shì)，但是分體式球閥選用時(shí)需要同時(shí)考慮管道設(shè)計(jì)、工藝要求、應(yīng)力分析等影響因素，不但增加設(shè)計(jì)難度，而且增加裝置的危險(xiǎn)系數(shù)。如果經(jīng)濟(jì)因素占主導(dǎo)，分體式球閥應(yīng)放置在管線中非應(yīng)力集中的位置，在相應(yīng)安全措施及應(yīng)力計(jì)算的配合下才可應(yīng)用。EN1473明確提出，低溫工況不推薦使用分體式閥體。承插焊和法蘭連接的鍛鋼球閥需要

7、進(jìn)一步進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對(duì)比，價(jià)格上會(huì)有優(yōu)勢(shì)。但某些規(guī)范上禁止在低溫管線采用承插焊接，選用時(shí)需要慎重。由于LNG為易燃介質(zhì)，閥門需要設(shè)置防火和防靜電結(jié)構(gòu)。3.1鍛鋼球閥根據(jù)鍛鋼球閥閥體端連接方式、密封要求和限—83—閥門2015年第5期出售泵閥圖紙，技術(shù)資料QQ12637198183.1量化力矩值與供應(yīng)商澄清電動(dòng)裝置力矩值，并固化指導(dǎo)性文件，現(xiàn)場(chǎng)在運(yùn)行過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行。(1)J961Y160－DN3240填料緊固力矩允許調(diào)整范圍為13.3～17.5

8、Nm，電動(dòng)裝置調(diào)定力矩允許調(diào)整范圍為32.4～48.6Nm(額定力矩81Nm的40%～60%)。(2)J961Y160－DN5065填料緊固力矩允許調(diào)整范圍為15.4～20.3Nm，電裝調(diào)定力矩允許調(diào)整范圍為70.2～81Nm(額定力矩108Nm的65%～75%)。3.2優(yōu)化結(jié)構(gòu)(1)調(diào)整電動(dòng)裝置與閥桿的連接方式，新的結(jié)構(gòu)將采用導(dǎo)向鍵連接(圖4)，閥桿只升降不旋轉(zhuǎn)。僅需將閥門上部支架、閥桿、閥桿螺母等進(jìn)行改造或更換，支架上部接盤處增加注

9、潤(rùn)滑油嘴，該改造可以在線實(shí)施。(2)新結(jié)構(gòu)的閥門送到第3方泵閥產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行1500次帶壓壽命試驗(yàn)，結(jié)果合格。(3)在同型號(hào)閥門的運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)、圖紙中重新核實(shí)并明確填料壓蓋螺栓擰緊力矩值及范圍，并增加對(duì)電動(dòng)裝置力矩設(shè)置、調(diào)整范圍的詳細(xì)描述。3.3排查及處理(1)對(duì)不同核電站項(xiàng)目同類閥門進(jìn)行全面排查，共排查出14臺(tái)問(wèn)題閥門。型號(hào)分別為J961Y150－3240P、J961Y150－5065P、J961Y50－4050P，閥桿與電

10、動(dòng)裝置連接結(jié)構(gòu)均為四方式。(2)針對(duì)以上類型閥門全部實(shí)施優(yōu)化改進(jìn)，規(guī)范文件，優(yōu)化閥門結(jié)構(gòu)。3.4處理結(jié)果閥桿扭曲事件按上述措施處理后，目前該核電站有多臺(tái)機(jī)組已商運(yùn)或具備商運(yùn)條件，改造后的同型號(hào)閥門使用效果良好。并且其他型號(hào)的閥門出現(xiàn)類似問(wèn)題時(shí)，借鑒同樣處理方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造后，均使用良好。1.填料2.閥桿3.導(dǎo)向鍵4.油杯5.電動(dòng)裝置6.驅(qū)動(dòng)套7.接盤8.閥桿螺母圖3導(dǎo)向鍵式連接結(jié)構(gòu)4結(jié)語(yǔ)對(duì)于CPＲ1000核電站電動(dòng)截止閥，建議電動(dòng)裝置與

11、閥桿連接采用導(dǎo)向鍵的結(jié)構(gòu)，使閥桿只升降不旋轉(zhuǎn)。該結(jié)論為實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)，可參考相應(yīng)分析方法處理項(xiàng)目上閥門相應(yīng)問(wèn)題，設(shè)計(jì)及制造同類型閥門。參考文獻(xiàn)［1］GBT1220－2007，不銹鋼棒［S］［2］楊源泉閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1992(收稿日期:20150315)(上接第39頁(yè))4結(jié)語(yǔ)通過(guò)分析，應(yīng)用于LNG系統(tǒng)的低溫球閥其與管線連接端

12、推薦使用焊接結(jié)構(gòu)，以減少泄漏點(diǎn)。除試壓和分界等需要外，法蘭連接方式的閥門宜嚴(yán)格受控。閥體推薦使用一體頂裝式結(jié)構(gòu)，減少由于管系冷縮效應(yīng)導(dǎo)致的閥體連接法蘭泄漏。閥座采用軟密封，并且要求有中腔泄壓功能。閥門主要部件推薦選用奧氏體不銹鋼材料。設(shè)計(jì)選用過(guò)程中，可以根據(jù)工況條件和管系材料，選用閥門各結(jié)構(gòu)件的材料。為保證閥門質(zhì)量，應(yīng)建立詳盡可靠的測(cè)試規(guī)范。參考文獻(xiàn)［1］宋亮液化天然氣用深冷閥門的選用［J］中國(guó)石油和化工，2012，(2)［2］ASME

13、B1634－2013，法蘭、螺紋和焊接連接的閥門［S］［3］API6D－2008，管線閥門規(guī)范［S］［4］EN1473－2007，Installationequipmentfliquefiednaturalgas－Designofonsheinstallations［S］［5］BS6364－1985，SpecificationfValvesfcryogenicsevice［S］［6］API607－2010，轉(zhuǎn)14圈軟閥座閥門的耐火試驗(yàn)［