概況
近幾年,隨著石油化工、頁(yè)巖氣工業(yè)的發(fā)展,特別是液化天然氣LNG的廣泛應(yīng)用,對(duì)超低溫工況下應(yīng)用的超低溫設(shè)備如閘閥、止回閥、球閥的可靠性、適應(yīng)性、穩(wěn)定性和密封性要求也越來(lái)越高。一般將應(yīng)用在介質(zhì)溫度-40℃以下的閥門(mén)稱(chēng)作低溫閥,應(yīng)用在介質(zhì)溫度-101℃以下的閥門(mén)稱(chēng)作超低溫閥門(mén)。
超低溫球閥主要應(yīng)用于液化天然氣、液化石油氣以及空分行業(yè)的裝置上,輸出的液態(tài)低溫介質(zhì)有:液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產(chǎn)品等。這些介質(zhì)不但易燃易爆,而且在升溫或者閃蒸時(shí)會(huì)發(fā)生氣化,氣化時(shí)體積急劇膨脹,如果輸送這些流體的閥門(mén)中有密閉閥腔且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,則會(huì)造成閥腔超壓,從而導(dǎo)致介質(zhì)泄漏,甚至閥門(mén)開(kāi)裂造成事故。
密封圈作為主要部件,對(duì)LNG超低溫設(shè)備可靠性、穩(wěn)定性的保證起著重要作用。研究開(kāi)發(fā)低溫閥門(mén)密封圈,是大科學(xué)工程等科研裝備應(yīng)用和發(fā)展的重要保證,具有非常重要的科學(xué)和實(shí)際意義。目前國(guó)內(nèi)外超低溫設(shè)備密封件設(shè)計(jì)主要參考的標(biāo)準(zhǔn)包括API-6D-2008和英國(guó)BS6364。
有諦®工業(yè)密封SUL系列彈簧U封圈是LNG超低溫閥密封的不錯(cuò)的選擇。
優(yōu)點(diǎn)
—具有非常好的密封性能;
—密封壓力高;
—承受溫度的劇烈變化;
—當(dāng)表面不理想時(shí)具有良好的密封能力;
—便于安裝;
—儲(chǔ)藏壽命長(zhǎng);
材料由進(jìn)口耐低溫的高分子材料加工精制,內(nèi)置經(jīng)耐低溫處理的不銹鋼防腐彈簧組合而成。
技術(shù)數(shù)據(jù)工作壓力:動(dòng)態(tài)負(fù)載40Mpa;靜態(tài)負(fù)載80Mpa
速度:從靜態(tài)到緩慢旋轉(zhuǎn)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
工作溫度:-200℃至+260℃
工作原理浮動(dòng)球式球閥的密封依靠介質(zhì)的壓力,把球體推向下游的密封面,從而達(dá)到密封的要求。所以一般浮動(dòng)球式低溫球閥的密封結(jié)構(gòu)為上游密封圈采用彈簧預(yù)緊式密封結(jié)構(gòu),泄壓采用在球體上鉆孔的方式。由于上游介質(zhì)的壓力高,一般閥門(mén)的泄壓方向都采用向上游泄壓。彈簧預(yù)緊式閥座可以使球體在彈簧的作用下,壓向下游密封圈。這種密封結(jié)構(gòu)的好處是使密封更可靠,同時(shí)球閥開(kāi)啟扭矩也會(huì)減小。球體上鉆孔可以使閥腔與閥門(mén)上游相通,避免閥腔因介質(zhì)氣化膨脹而局部升壓。
固定球式超低溫球閥的密封一般是雙向密封,即上下游密封圈要同時(shí)起到密封的作用。上游密封圈用單活塞式密封閥座,下游密封圈用雙活塞式密封閥座。單活塞閥座的原理為單向活塞式的作用,在密封副的設(shè)計(jì)上,考慮到因密封面兩個(gè)方向作用力的差值而產(chǎn)生的作用力方向的不同,從而使密封副在壓力差的推動(dòng)下,產(chǎn)生相應(yīng)方向的活塞運(yùn)動(dòng)(單活塞效應(yīng))。正常壓力下前閥座單活塞密封示意圖見(jiàn)圖1,在上游管道正常推力P1大于反向推力P2時(shí)(P1>P2),在壓力差的作用下,把密封圈壓向球體,達(dá)到密封;而在閥腔壓力升高時(shí),在此壓力的作用下,推開(kāi)密封圈,使閥腔里的氣體泄向上游管道。
圖1 正常壓力下前閥座單活塞密封示意圖
中腔泄壓時(shí)前閥座單活塞密封示意圖見(jiàn)圖2,當(dāng)閥門(mén)中腔有異常壓力時(shí),中腔壓力大于流體壓力,且壓力差產(chǎn)生的推力滿足P3>P4+P5(P3為閥腔壓力作用在圖示作用面上的推力,P4為流體作用在閥座上端推力,P5為彈簧推力),閥座在壓力的推動(dòng)下,離開(kāi)球體,泄放壓力。
圖2 中腔泄壓時(shí)前閥座單活塞密封示意圖
雙活塞閥座的原理與單活塞閥座的原理類(lèi)似,只是在密封圈的設(shè)計(jì)上,要保證無(wú)論在下游管道壓力高于閥腔壓力時(shí),還是在閥腔壓力高于下游管道壓力時(shí),密封圈都能達(dá)到密封,從而避免閥腔氣體向下游泄壓并保護(hù)下游管道(雙活塞效應(yīng))。正常壓力下后閥座雙活塞密封示意圖見(jiàn)圖3,在正常壓力方向,由于閥腔壓力P6小于閥座彈簧壓力P7與流體壓力作用在圖示作用面上壓力P8之和(P6正向流體壓力P10,閥座在壓力作用下也會(huì)壓向球體,阻止介質(zhì)通過(guò)。
圖3 正常壓力下后閥座雙活塞密封示意圖
圖4 存在反向壓力時(shí)后閥座雙活塞密封示意圖