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  • 进口低温阀阀盖及密封结构
    发布日期:2016-7-26


    进口低温阀阀盖及密封结构改进

    摘 要:论述了低温阀的工况条件,分析了低温阀的结构特点,提出了结构优化改进方案。

    关键字:低温阀 加长阀盖 焊接 泄漏


    1 概述

    低温阀广泛用于液态低温介质的储存和输送,如乙烯、液氧、液氢和液化天然气(LNG)等装置,工作条件苛刻,工作介质大部分易燃、易爆、渗透性强,因此低温阀门对低温装置安全可靠地运行具有极为重要的作用。随着现代低温技术的发展,对低温阀门提出的技术要求越来越高,现有的低温阀结构已不能满足工况的需要,因此提出了结构优化方案。

    2 分析

    2.1 组焊式加长阀盖

    通常低温阀的加长阀盖采用接管与阀盖承插焊接、接管与阀盖螺纹连接焊接和接管与阀盖对焊焊接3种连接方式(图1)。接管与阀盖采用承插焊接及接管与阀盖采用螺纹连接焊接时,为保证焊接厚度,接管外圆需要加大,这样增加了制造成本和整机质量,但加工工艺简单。接管与阀盖采用对焊焊接时接管的焊接厚度不变,整机质量轻,但加工工艺复杂。3种连接方式都存在焊接应力和焊缝质量问题,为安全带来隐患。

    2.2 阀杆密封

    阀杆密封属于动密封,采用填料密封容易泄漏。有上密封结构的低温阀,上密封结构在阀盖下面。在全开状态下,填料与上密封之间易形成封闭的腔体,在封闭的腔体内有可能存留低温介质。当存留在封闭腔体内的介质从周围环境中大量吸收热量会迅速气化,使介质体积扩大几百倍,造成密闭腔体出现压力异常增大,产生安全隐患。

    (a)接管与阀盖承插焊接     (b)接管与阀盖螺纹连接焊接

    (c)接管与阀盖对焊焊接

    图1 加长阀盖连接方式

    3 优化设计

    经过分析,对易出现安全隐患的结构进行了优化设计(图2)。

    图2 结构优化

    3.1 整体式加长阀盖

    加长阀盖采用整体锻造或铸造结构,阀盖和支架采用螺纹连接,避免了组焊式结构出现焊接应力等缺陷,同时减少整体的泄漏点,保证整机的密封可靠性。

    3.2 阀门密封

    (1)阀盖上密封采用上移结构,以保证上密封部位处于常温位置,有利于上密封结构的密封,可以实现在线更换填料。加长阀盖的上密封结构上移使腔体形成不了封闭,不会出现压力异常增大,消除了安全隐患。同时由于阀杆上密封以下部分直径加大,提高了阀杆的稳定性。

    (2)阀杆密封采用低泄漏填料和金属波纹管双重密封结构。填料由上下编织填料环、中间三个高纯度柔性石墨V形截面圆环、唇形圈和O形圈组成,此结构能控制填料的径向移动,在温度及压力交变工况下进行有效补偿。在填料压盖处增加碟形弹簧组预紧结构,补偿温度波动变化时螺栓压紧力的变化,同时防止长时间工作后填料等密封件的松弛,保证填料密封性能长期有效。金属波纹管元件下端与阀杆下端焊接连接(图3),金属波纹管元件上端与阀盖和支架之间采用螺栓连接,石墨垫片密封,介质隔阻在阀杆和填料函之外,不会进入填料函,可实现零泄漏,提高了低温阀门可靠性和安全性。波纹管密封制造成本较高,适用于绝对不允许外漏的介质。

    图3 阀杆的波纹管密封结构

    (3)中法兰密封采用金属缠绕柔性石墨垫片与唇形圈组合(图4)密封结构。中法兰紧固螺栓连接处采用蝶形弹簧垫片进行补偿,降低中法兰处的泄漏。

    图4 阀门中法兰密封

    (4)在阀盖上设计隔离滴盘结构,可以有效减缓阀体温度向填料部位传递,保证填料部位温度在0℃以上,同时有效防止冷凝水流入保温层。

    4 结语

    改进后的低温阀门很好地解决了阀门在低温使用过程中的安全隐患,并且使中法兰及填料处外泄漏的可能性大大降低。改进后的低温阀门,运行多年未发现阀门外漏的事故,保障了设备长期稳定和安全运行,满足了用户的需求。

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