江蘇液化天然氣(LNG)乙烯丙烯系統(tǒng)低溫球閥 江蘇液氧液氮液氬系統(tǒng)低溫球閥 江蘇液態(tài)低溫介質(zhì)專用球閥 江蘇工業(yè)冷卻劑系統(tǒng)專用球閥 江蘇低溫工程領(lǐng)域?qū)S们蜷y 江蘇石油化工低溫介質(zhì)專用球閥 低溫球閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(一)閥體
材料選擇
閥體作為低溫球閥的主要承壓部件,需要承受低溫介質(zhì)的壓力和溫度變化。因此,通常選用能在低溫環(huán)境下保持良好力學(xué)性能的材料,如奧氏體不銹鋼(304、316L 等)。這些材料具有優(yōu)異的低溫韌性,能有效防止在低溫下發(fā)生脆性斷裂,確保閥體的安全可靠運(yùn)行。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
閥體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮流體的順暢流通和減少壓力損失。一般采用直通式或三通式結(jié)構(gòu),內(nèi)部流道光滑,盡量減少流道中的凸起和拐角,以降低流體在閥體內(nèi)的阻力,提高流體輸送效率。同時(shí),閥體的壁厚根據(jù)工作壓力和溫度等參數(shù)進(jìn)行精確計(jì)算,以保證足夠的強(qiáng)度和耐壓能力。
(二)球體
球體材料
球體直接與低溫介質(zhì)接觸并控制其流通,對(duì)材料的要求。除了具備與閥體相似的低溫性能外,還需要良好的耐磨性和耐腐蝕性。常用的球體材料有不銹鋼鍍硬鉻、陶瓷等。不銹鋼鍍硬鉻球體在保證低溫韌性的同時(shí),通過(guò)鍍鉻層提高了表面硬度和耐腐蝕性,適用于大多數(shù)低溫介質(zhì)場(chǎng)合;陶瓷球體則具有更高的硬度、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性,特別適用于含有顆粒雜質(zhì)或腐蝕性較強(qiáng)的低溫介質(zhì)。
球體結(jié)構(gòu)
球體通常設(shè)計(jì)為實(shí)心結(jié)構(gòu),以確保足夠的強(qiáng)度和剛性,在低溫高壓環(huán)境下不會(huì)發(fā)生變形。球體表面經(jīng)過(guò)精密加工,達(dá)到光潔度,以保證與閥座之間的良好密封性能。同時(shí),球體上開(kāi)有與管道內(nèi)徑相同的通孔,當(dāng)球體旋轉(zhuǎn)至通孔與管道軸線重合時(shí),閥門開(kāi)啟,介質(zhì)可順暢通過(guò);當(dāng)球體旋轉(zhuǎn) 90°,通孔與管道軸線垂直時(shí),閥門關(guān)閉,阻斷介質(zhì)流通。
(三)閥座
密封材料
閥座的密封性能是低溫球閥的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一。由于低溫環(huán)境的特殊性,密封材料需要具備在低溫下仍能保持良好彈性和密封性的特性。常見(jiàn)的低溫閥座密封材料有聚四氟乙烯(PTFE)及其改性材料、金屬密封材料等。PTFE 具有極低的摩擦系數(shù)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性,在低溫下能保持一定的彈性,可有效實(shí)現(xiàn)密封。其改性材料通過(guò)添加玻璃纖維、石墨等增強(qiáng)材料,進(jìn)一步提高了密封性能和耐磨性能。金屬密封材料如不銹鋼、鎳基合金等,適用于高溫、高壓且對(duì)密封要求低溫場(chǎng)合,通過(guò)金屬間的緊密貼合實(shí)現(xiàn)密封。
閥座結(jié)構(gòu)
閥座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為浮動(dòng)式或固定式。浮動(dòng)式閥座在介質(zhì)壓力作用下,能自動(dòng)向球體方向移動(dòng),實(shí)現(xiàn)更好的密封效果。當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí),介質(zhì)壓力將閥座推向球體,使閥座與球體緊密貼合,形成密封副,阻止介質(zhì)泄漏。固定式閥座則通過(guò)機(jī)械固定的方式安裝在閥體上,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,適用于一些對(duì)密封性能要求相對(duì)較低、工作壓力穩(wěn)定的場(chǎng)合。
(四)閥桿
閥桿材料
閥桿負(fù)責(zé)傳遞操作力矩,驅(qū)動(dòng)球體旋轉(zhuǎn),因此需要具備良好的強(qiáng)度、韌性和抗扭性能。在低溫環(huán)境下,閥桿材料通常選用與閥體相同或相似的低溫合金鋼,如經(jīng)過(guò)特殊熱處理的 304L、316L 不銹鋼等,以確保在低溫下閥桿不會(huì)發(fā)生脆斷,保證閥門的正常操作。
閥桿密封結(jié)構(gòu)
閥桿與閥體之間的密封至關(guān)重要,防止介質(zhì)沿閥桿泄漏。常見(jiàn)的閥桿密封結(jié)構(gòu)有填料密封和波紋管密封。填料密封一般采用聚四氟乙烯、柔性石墨等材料制成的填料,通過(guò)壓緊填料對(duì)閥桿形成徑向壓力,實(shí)現(xiàn)密封。波紋管密封則利用波紋管的彈性變形來(lái)補(bǔ)償閥桿的運(yùn)動(dòng),同時(shí)阻止介質(zhì)泄漏。波紋管密封具有密封性能可靠、無(wú)泄漏等優(yōu)點(diǎn),特別適用于對(duì)泄漏要求嚴(yán)格的低溫場(chǎng)合,如液化天然氣(LNG)輸送系統(tǒng)。
三、江蘇液化天然氣(LNG)乙烯丙烯系統(tǒng)低溫球閥 江蘇液氧液氮液氬系統(tǒng)低溫球閥 江蘇液態(tài)低溫介質(zhì)專用球閥 江蘇工業(yè)冷卻劑系統(tǒng)專用球閥 江蘇低溫工程領(lǐng)域?qū)S们蜷y 江蘇石油化工低溫介質(zhì)專用球閥 低溫球閥的工作原理
(一)開(kāi)啟過(guò)程
當(dāng)需要開(kāi)啟低溫球閥時(shí),通過(guò)手動(dòng)或電動(dòng)、氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)裝置施加扭矩于閥桿。閥桿在扭矩作用下開(kāi)始旋轉(zhuǎn),由于閥桿與球體通過(guò)鍵或其他連接方式緊密相連,球體隨之同步旋轉(zhuǎn)。隨著球體的旋轉(zhuǎn),球體上的通孔逐漸與管道軸線重合。當(dāng)球體旋轉(zhuǎn)至通孔與管道軸線一致時(shí),閥門達(dá)到全開(kāi)狀態(tài),此時(shí)低溫介質(zhì)可在管道內(nèi)自由流動(dòng),阻力最小。在開(kāi)啟過(guò)程中,閥座與球體之間的密封副逐漸分離,密封力減小,直至脫離接觸,介質(zhì)開(kāi)始流通。
(二)關(guān)閉過(guò)程
關(guān)閉低溫球閥時(shí),驅(qū)動(dòng)裝置反向施加扭矩于閥桿,閥桿帶動(dòng)球體反向旋轉(zhuǎn)。隨著球體的轉(zhuǎn)動(dòng),球體上的通孔逐漸偏離管道軸線,低溫介質(zhì)的流通通道逐漸減小。當(dāng)球體旋轉(zhuǎn) 90°,通孔與管道軸線垂直時(shí),閥門關(guān)閉,介質(zhì)被阻斷。在關(guān)閉過(guò)程中,閥座與球體之間的密封副逐漸接觸并壓緊,密封力逐漸增大。對(duì)于浮動(dòng)式閥座結(jié)構(gòu),介質(zhì)壓力會(huì)進(jìn)一步將閥座推向球體,增強(qiáng)密封效果,確保閥門在關(guān)閉狀態(tài)下無(wú)泄漏。
(三)密封原理
初始密封
在閥門安裝調(diào)試完成后,未通入介質(zhì)時(shí),閥座與球體之間通過(guò)預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)初始密封。預(yù)緊力一般通過(guò)閥座的安裝結(jié)構(gòu)或調(diào)整墊片等方式施加,使閥座與球體緊密貼合,形成初始的密封面,阻止空氣等外界介質(zhì)進(jìn)入閥門內(nèi)部。
工作密封
當(dāng)?shù)蜏亟橘|(zhì)通入閥門后,在閥門開(kāi)啟狀態(tài)下,介質(zhì)壓力作用于球體和閥座。對(duì)于浮動(dòng)式閥座,介質(zhì)壓力會(huì)將閥座進(jìn)一步推向球體,使密封面之間的接觸壓力增大,從而提高密封性能。在閥門關(guān)閉狀態(tài)下,介質(zhì)壓力全部作用在密封面上,形成強(qiáng)大的密封力,確保介質(zhì)不會(huì)泄漏。對(duì)于金屬密封的低溫球閥,在低溫環(huán)境下,金屬材料會(huì)發(fā)生一定的收縮,使密封面之間的貼合更加緊密,進(jìn)一步增強(qiáng)密封效果。
四、低溫球閥的應(yīng)用范圍
(一)能源行業(yè)
液化天然氣(LNG)領(lǐng)域
LNG 生產(chǎn)過(guò)程:在 LNG 生產(chǎn)廠中,低溫球閥廣泛應(yīng)用于天然氣的凈化、液化以及儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)。例如,在天然氣液化裝置中,需要將高壓常溫的天然氣冷卻至 - 162℃左右使其液化。在這個(gè)過(guò)程中,低溫球閥用于控制冷卻劑的流量和流向,確保天然氣能夠均勻、高效地被冷卻液化。同時(shí),在 LNG 儲(chǔ)罐的進(jìn)出口管道上,安裝有低溫球閥,用于控制 LNG 的充裝和輸出,保證儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行。
LNG 運(yùn)輸環(huán)節(jié):在 LNG 運(yùn)輸船上,低溫球閥是管道系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。LNG 運(yùn)輸船需要將大量的 LNG 從生產(chǎn)地運(yùn)輸?shù)较M(fèi)地,運(yùn)輸過(guò)程中需要確保 LNG 的安全輸送。低溫球閥安裝在船上的 LNG 輸送管道、裝卸臂等部位,用于控制 LNG 的裝卸和輸送過(guò)程,防止泄漏,保障運(yùn)輸安全。此外,在 LNG 接收站,低溫球閥同樣用于 LNG 的卸載、儲(chǔ)存和再氣化等工藝流程中,實(shí)現(xiàn)對(duì) LNG 的精確控制和安全管理。
液氫領(lǐng)域
氫能源制取與儲(chǔ)存:隨著氫能源的發(fā)展,液氫作為一種高效的氫儲(chǔ)存方式,其生產(chǎn)和儲(chǔ)存過(guò)程對(duì)低溫閥門的需求日益增加。在液氫制取過(guò)程中,需要將氫氣冷卻至 - 253℃左右使其液化。低溫球閥用于控制冷卻過(guò)程中的氫氣流量和壓力,確保液化過(guò)程的穩(wěn)定進(jìn)行。在液氫儲(chǔ)存罐的進(jìn)出口管道上,安裝有低溫球閥,用于控制液氫的充裝和取用,保證儲(chǔ)存罐的安全。由于液氫的特殊性,對(duì)低溫球閥的密封性能、材料兼容性等方面提出了更高的要求,需要采用特殊的材料和密封結(jié)構(gòu),以防止氫氣泄漏和發(fā)生安全事故。
氫燃料電池汽車加氫站:在氫燃料電池汽車加氫站中,低溫球閥用于控制液氫的輸送和加注過(guò)程。加氫站需要將液氫從儲(chǔ)存罐輸送到加氫槍,為氫燃料電池汽車加注燃料。低溫球閥在這個(gè)過(guò)程中起到了精確控制流量、壓力和安全切斷的作用,確保加氫過(guò)程的高效、安全進(jìn)行。
(二)江蘇液化天然氣(LNG)乙烯丙烯系統(tǒng)低溫球閥 江蘇液氧液氮液氬系統(tǒng)低溫球閥 江蘇液態(tài)低溫介質(zhì)專用球閥 江蘇工業(yè)冷卻劑系統(tǒng)專用球閥 江蘇低溫工程領(lǐng)域?qū)S们蜷y 江蘇石油化工低溫介質(zhì)專用球閥 化工行業(yè)
低溫液體輸送
乙烯、丙烯等低溫化工原料輸送:在化工生產(chǎn)中,乙烯、丙烯等低溫化工原料通常以液態(tài)形式儲(chǔ)存和輸送。低溫球閥用于這些低溫液體管道的開(kāi)啟、關(guān)閉和流量調(diào)節(jié),確保化工原料能夠準(zhǔn)確地輸送到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。例如,在乙烯裂解裝置中,需要將液態(tài)乙烯輸送到裂解爐進(jìn)行裂解反應(yīng),低溫球閥安裝在乙烯輸送管道上,控制乙烯的進(jìn)料量和進(jìn)料時(shí)機(jī),保證裂解反應(yīng)的順利進(jìn)行。
制冷劑輸送:在制冷系統(tǒng)中,制冷劑如液氨、氟利昂等在低溫下工作。低溫球閥用于控制制冷劑的循環(huán)流量和流向,實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)和控制。例如,在大型冷庫(kù)的制冷系統(tǒng)中,低溫球閥安裝在制冷劑管道上,根據(jù)冷庫(kù)內(nèi)的溫度變化,調(diào)節(jié)制冷劑的流量,保持冷庫(kù)內(nèi)的溫度穩(wěn)定。
低溫化學(xué)反應(yīng)過(guò)程
某些特殊化學(xué)反應(yīng)需要在低溫環(huán)境下進(jìn)行:在一些化工合成反應(yīng)中,為了獲得特定的反應(yīng)產(chǎn)物或提高反應(yīng)選擇性,需要在低溫環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)。低溫球閥用于控制反應(yīng)原料的進(jìn)料和產(chǎn)物的出料,以及反應(yīng)過(guò)程中的壓力調(diào)節(jié)。例如,在某些藥物合成過(guò)程中,需要在低溫下將多種原料混合反應(yīng),低溫球閥用于精確控制原料的加入量和反應(yīng)時(shí)間,確保反應(yīng)的準(zhǔn)確性和一致性。
(三)航天航空領(lǐng)域
火箭推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)
液氧、液氮等推進(jìn)劑輸送:在火箭發(fā)射系統(tǒng)中,液氧、液氮等低溫液體作為火箭推進(jìn)劑的重要組成部分,需要通過(guò)精確的輸送系統(tǒng)將其輸送到火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中。低溫球閥安裝在推進(jìn)劑輸送管道上,用于控制推進(jìn)劑的流量、壓力和輸送時(shí)機(jī)。在火箭發(fā)射前的準(zhǔn)備階段,低溫球閥確保推進(jìn)劑能夠準(zhǔn)確地加注到火箭的儲(chǔ)存罐中;在火箭發(fā)射過(guò)程中,低溫球閥根據(jù)飛行程序的要求,精確控制推進(jìn)劑的輸送量,為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供穩(wěn)定的動(dòng)力支持。
低溫閥門的可靠性要求:由于火箭發(fā)射任務(wù)的特殊性,對(duì)低溫球閥的可靠性、安全性和響應(yīng)速度提出了要求。任何一個(gè)閥門的故障都可能導(dǎo)致火箭發(fā)射失敗,造成巨大的損失。因此,航天領(lǐng)域使用的低溫球閥在設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)過(guò)程中,都采用了技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn),確保其在環(huán)境下能夠可靠地工作。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)低溫系統(tǒng)
航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)中的低溫閥門:在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)中,為了保證燃油在低溫高空環(huán)境下能夠正常輸送和霧化,需要使用低溫球閥等閥門設(shè)備。低溫球閥用于控制燃油的流量和壓力,確保發(fā)動(dòng)機(jī)在不同飛行條件下都能獲得穩(wěn)定的燃油供應(yīng)。例如,在飛機(jī)高空巡航時(shí),外界環(huán)境溫度極低,燃油系統(tǒng)中的低溫球閥能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求,精確調(diào)節(jié)燃油流量,保證發(fā)動(dòng)機(jī)的高效運(yùn)行。
對(duì)閥門性能的嚴(yán)格要求:航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)低溫球閥的性能要求同樣嚴(yán)格,除了具備良好的低溫性能和密封性能外,還需要滿足輕量化、高可靠性和長(zhǎng)壽命等要求。為了減輕飛機(jī)的重量,提高燃油效率,航空發(fā)動(dòng)機(jī)低溫球閥通常采用高強(qiáng)度、低密度的材料制造,同時(shí)通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造工藝,提高閥門的性能和可靠性。
(四)其他領(lǐng)域
深冷設(shè)備與低溫試驗(yàn)裝置
深冷設(shè)備中的低溫球閥應(yīng)用:在深冷設(shè)備如低溫冰箱、低溫冷凍機(jī)等中,低溫球閥用于控制制冷介質(zhì)的循環(huán)和溫度調(diào)節(jié)。這些設(shè)備通常需要將溫度降低到極低的水平,如 - 80℃甚至更低,低溫球閥在其中起到了關(guān)鍵的控制作用,確保設(shè)備能夠穩(wěn)定地達(dá)到并保持所需的低溫環(huán)境。
低溫試驗(yàn)裝置中的閥門作用:在科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的低溫試驗(yàn)裝置中,低溫球閥用于模擬各種低溫環(huán)境下的流體控制實(shí)驗(yàn)。例如,在材料低溫性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中,需要通過(guò)低溫球閥控制低溫介質(zhì)的流量和壓力,對(duì)材料進(jìn)行不同條件下的低溫測(cè)試,以研究材料在低溫環(huán)境下的力學(xué)性能、物理性能等變化規(guī)律。
天然氣儲(chǔ)備與調(diào)峰設(shè)施
地下儲(chǔ)氣庫(kù)注采系統(tǒng):在天然氣地下儲(chǔ)氣庫(kù)的注采系統(tǒng)中,低溫球閥用于控制天然氣的注入和采出。在天然氣供應(yīng)淡季,通過(guò)低溫球閥將多余的天然氣注入地下儲(chǔ)氣庫(kù)進(jìn)行儲(chǔ)存;在天然氣供應(yīng)旺季,通過(guò)低溫球閥將儲(chǔ)氣庫(kù)中的天然氣采出,輸送到管網(wǎng)中,滿足市場(chǎng)需求。低溫球閥在這個(gè)過(guò)程中起到了精確控制流量和壓力的作用,確保儲(chǔ)氣庫(kù)的安全運(yùn)行和天然氣的穩(wěn)定供應(yīng)。
LNG 調(diào)峰站:LNG 調(diào)峰站作為城市天然氣供應(yīng)的重要補(bǔ)充設(shè)施,在天然氣需求高峰時(shí),將儲(chǔ)存的 LNG 氣化后輸送到城市管網(wǎng)中。低溫球閥在 LNG 調(diào)峰站的 LNG 儲(chǔ)存、氣化和輸送過(guò)程中廣泛應(yīng)用,用于控制 LNG 的流量和壓力,實(shí)現(xiàn)對(duì)城市天然氣供應(yīng)的有效調(diào)節(jié)和保障。