LNG石化超低温球阀设计探讨 LNG接收站的现代化工艺技术和国内外发展趋势,同时提出了LNG接收站超低温球阀的设计难点.通过CFD计算流体力学软件,模拟对超低温下阀门的核心零部件,进行了详细分析确定了超低球阀核心零部件的理论数据,为实现阀门的整体性能奠定了坚实基础. 近几年，随着石油化工的发展，特别是液化天然气(LNG)的广泛应用，对超低温工况下应用的阀门的要求也越来越高。根据相关工程设计及工艺操作安全的要求，国内外各阀门供应商一直在进行对超低温球阀在不同部位的结构设计方面的研究，并对结构设计进行相应的改进。笔者结合在液化天然气生产的工程设计实践经验，介绍超低温球阀的主要结构设计特点、低温试验及安装的注意事项，以便为工程设计中类似介质的超低温阀门的选用提供参考。 
LNG石化超低温球阀设计探讨 石化行业中对低温阀门的定义是按照输送介质的设计温度来定义的，一般将应用在介质温度-40℃以下的阀门称作低温阀，应用在介质温度-101℃以下的阀门称作超低温阀门。
超低温球阀主要应用于液化天然气、液化石油气以及空分行业的装置上，输出的液态低温介质有：液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等。这些介质不但易燃易爆，而且在升温或者闪蒸时会发生气化，气化时体积急剧膨胀，如果输送这些流体的阀门中有密闭阀腔且结构设计不合理，则会造成阀腔超压，从而导致介质泄漏，甚至阀门开裂造成事故。 
LNG石化超低温球阀设计探讨主要结构的设计特点:
超低温球阀因其使用介质和使用环境的特殊性，在结构设计上有着与其他种类阀门显著不同的特点。
加长阀盖设计设计：
低温阀门的阀盖均采用加长阀盖的设计。加长阀盖的设计要使阀门操作手柄和填料安装位置远离低温区，既可以避免介质的低温导致阀门操作者的冷灼伤，也可以使阀门的填料在正常的温度下工作，保证填料不会受到霜冻的侵害而导致填料断裂失效。另外，由于一般超低温阀门保冷层会比较厚，加长的阀盖也保证了保冷施工的空间，并使填料压盖位于保冷层外，添加填料及紧固压盖螺栓时，无须损坏保冷层。
LNG石化超低温球阀设计探讨 低温冷冻控制--
进口超低温球阀以*的加长型阀杆为基础点，可让低温液态气体在加长阀杆套内直接气化，防止低温液态气体接触填料零件造成损坏，进而影响球阀的操作与密封性。此设计与一般加长中轴不同的是：阀杆密封圈、阀杆填料等零件被移至阀杆顶部，不直接接触低温流体，保证阀门的正常运作性。同时，也可减少阀杆的热泄漏，在管线与操作手柄（或者自动化执行器）上提供了隔绝热的空间，保证密封完好。
结构特点--
位于阀腔内钢球上游端的泄压孔提供安全使用环境，低温球阀采用“无收集腔设计”，可避免温度升高造成流体膨胀，引起球腔内的压力增加。当球腔压力因温度升高而增加时，球腔内流体（常为液化气体）藉由上游端的泄压孔排放超过压力标准的压力，减少球腔内的压力。此设计*符合冷冻低温阀门测试标准 BS 6364 所要求之设计，防止球腔压力过大，发生相变产生的爆炸。冷冻低温球阀成为单方向使用，不可用于双向之管道。
密封要求--
低温球阀采用特殊PCTFE （聚三氟氯乙烯）材质阀座，可耐超低温度。此材质与聚四氟乙烯相比，PCTFE 的机械强度、硬度均较好，而且薄膜的透明度高，透气率低。加工尺寸需更与钢球符合。同时加工时的环境也有高度要求，不可有污染。在低温状况下，PCTFE及其他垫圈密封材质发生硬化与金属的热胀冷缩状况一起，造成摩擦力提高及扭矩提升之状况，在执行器选型上需要做的的搭配。
LNG石化超低温球阀设计探讨用途--
在气体液化应用控制领域,低温球阀因应各种不同低温流体的需求,可被用于广泛的领域：空分设备、液化天然气储存及运输设备、液态氧、气态氧（炼钢）、及低温氮气氩气的应用。具有流量大、关闭紧密高、使用寿命长及方便维修等特点。 
LNG石化超低温球阀设计探讨 本实用新型涉及超低温球阀,包括阀体,球体,阀座,阀杆以及用于控制阀杆的操作机构,球体设于阀体内,阀体对应球体两侧分别设有介质进道与介质出道,阀座包括进口阀座和出口阀座,进口阀座设于球体的一侧并与介质进道对应,出口阀座设于球体的另一侧并与介质出道对应,阀杆的下端径向的穿过阀体,并与球体联动连接,阀杆的上端与操作机构联动设置,阀杆外设有阀盖;阀体与进口阀座之间设有进口密封装置,阀体与出口阀座之间设有出口密封装置;阀盖上端与阀杆之间设有阀杆密封结构,阀盖下端与阀体固定连接.在超低温工况下,阀门逸散性能达到ISO15848-1及API622规定的标准要求,阀门的密封性能好,启闭力矩低,使用寿命长. |
