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1、作者簡介:宋亮(1979-),男,高級工程師,從事閥門設(shè)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(shè)計選型方案,分析各種方案的異同,提出了低溫球閥設(shè)計選用方案的優(yōu)化建議。關(guān)鍵詞低溫球閥對比和優(yōu)化液化天然氣閥門結(jié)構(gòu)形式中圖分類號:TH134文獻標(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)時體積的1600,質(zhì)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(yīng)多元化、保障能源安全,促進國民經(jīng)濟發(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,在LNG系統(tǒng)中大量使用。2結(jié)構(gòu)特點球閥只需用旋轉(zhuǎn)90的操作和很小的轉(zhuǎn)動力矩就能關(guān)閉嚴密,因此球閥適宜做開關(guān)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(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,法蘭在整個管線中既要承受介質(zhì)內(nèi)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(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(shè)計、工藝要求、應(yīng)力分析等影響因素,不但增加設(shè)計難度,而且增加裝置的危險系數(shù)。如果經(jīng)濟因素占主導(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、進一步進行經(jīng)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(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)商澄清電動裝置力矩值,并固化指導(dǎo)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(diào)整范圍為13.3~17.5
8、Nm,電動裝置調(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(jié)構(gòu)的閥門送到第3方泵閥產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進行1500次帶壓壽命試驗,結(jié)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(shè)置、調(diào)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(jié)構(gòu)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(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(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.電動裝置6.驅(qū)動套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(dǎo)向鍵的結(jié)構(gòu),使閥桿只升降不旋轉(zhuǎn)。該結(jié)論為實踐中的經(jīng)驗,可參考相應(yīng)分析方法處理項目上閥門相應(yīng)問題,設(shè)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(shè)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(jié)語通過分析,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。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(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)計選用過程中,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(zhuǎn)14圈軟閥座閥門的耐火試驗[
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