液化天然氣用低溫球閥的選用_宋亮_王秀_程紅暉

1、作者簡介:宋亮(1979－)，男，高級工程師，從事閥門設計工作。文章編號: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中國寰球工程公司，北京1000122合肥通用機械研究院，安徽合肥230031)摘要介紹了不同液化天然氣系統(tǒng)中低溫球閥的設計選型方案，分析各種方案的異同，提出了低溫球閥設計選用方案的優(yōu)化建議。關鍵詞低溫球閥對比和優(yōu)化液化天然氣閥門結構形式中圖分類號:TH134文獻標志碼

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)時體積的1600，質量僅約為同體積水的45%，其運輸成本低于天然氣的運輸成本。LNG有助于實現(xiàn)能源供應多元化、保障能源安全，促進國民經濟發(fā)展。球閥由于其具有流阻低，流量系數(shù)Cv值高，關斷速度快等特點，在LNG系統(tǒng)中大量使用。2結構特點球閥只需用旋轉90的操作和很小的轉動力矩就能關閉嚴密，因此球閥適宜做開關和截斷閥使用。一般情況

5、下，作為截斷功能的閥門有閘閥、球閥和蝶閥等。不考慮特殊情況，球閥具有可靠性高，適用性強等特點(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中高低開關速度慢快快最高使用壓力高中低質量重中輕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，法蘭在整個管線中既要承受介質內壓作用，又要承受來自管系的彎矩和管線收縮的拉力(冷縮效應)，不同于

6、通常的管線膨脹產生的推力，冷態(tài)介質導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薄弱點。分體式球閥在價格上可能存在優(yōu)勢，但是分體式球閥選用時需要同時考慮管道設計、工藝要求、應力分析等影響因素，不但增加設計難度，而且增加裝置的危險系數(shù)。如果經濟因素占主導，分體式球閥應放置在管線中非應力集中的位置，在相應安全措施及應力計算的配合下才可應用。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、進一步進行經濟對比，價格上會有優(yōu)勢。但某些規(guī)范上禁止在低溫管線采用承插焊接，選用時需要慎重。由于LNG為易燃介質，閥門需要設置防火和防靜電結構。3.1鍛鋼球閥根據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，技術資料QQ12637198183.1量化力矩值與供應商澄清電動裝置力矩值，并固化指導性文件，現(xiàn)場在運行過程中嚴格執(zhí)行。(1)J961Y160－DN3240填料緊固力矩允許調整范圍為13.3～17.5

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

9、潤滑油嘴，該改造可以在線實施。(2)新結構的閥門送到第3方泵閥產品質量監(jiān)督檢驗中心進行1500次帶壓壽命試驗，結果合格。(3)在同型號閥門的運行維護手冊、圖紙中重新核實并明確填料壓蓋螺栓擰緊力矩值及范圍，并增加對電動裝置力矩設置、調整范圍的詳細描述。3.3排查及處理(1)對不同核電站項目同類閥門進行全面排查，共排查出14臺問題閥門。型號分別為J961Y150－3240P、J961Y150－5065P、J961Y50－4050P，閥桿與電

10、動裝置連接結構均為四方式。(2)針對以上類型閥門全部實施優(yōu)化改進，規(guī)范文件，優(yōu)化閥門結構。3.4處理結果閥桿扭曲事件按上述措施處理后，目前該核電站有多臺機組已商運或具備商運條件，改造后的同型號閥門使用效果良好。并且其他型號的閥門出現(xiàn)類似問題時，借鑒同樣處理方式進行結構改造后，均使用良好。1.填料2.閥桿3.導向鍵4.油杯5.電動裝置6.驅動套7.接盤8.閥桿螺母圖3導向鍵式連接結構4結語對于CPＲ1000核電站電動截止閥，建議電動裝置與

11、閥桿連接采用導向鍵的結構，使閥桿只升降不旋轉。該結論為實踐中的經驗，可參考相應分析方法處理項目上閥門相應問題，設計及制造同類型閥門。參考文獻［1］GBT1220－2007，不銹鋼棒［S］［2］楊源泉閥門設計手冊［M］北京:機械工業(yè)出版社，1992(收稿日期:20150315)(上接第39頁)4結語通過分析，應用于LNG系統(tǒng)的低溫球閥其與管線連接端

12、推薦使用焊接結構，以減少泄漏點。除試壓和分界等需要外，法蘭連接方式的閥門宜嚴格受控。閥體推薦使用一體頂裝式結構，減少由于管系冷縮效應導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。設計選用過程中，可以根據工況條件和管系材料，選用閥門各結構件的材料。為保證閥門質量，應建立詳盡可靠的測試規(guī)范。參考文獻［1］宋亮液化天然氣用深冷閥門的選用［J］中國石油和化工，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14圈軟閥座閥門的耐火試驗［