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      低溫電動球閥的密封要素

      [ 2017-12-05 ]
      1 、低溫電動球閥概述
       
      電動球閥由于結構簡單,安裝空間小,并且球閥依靠介質力密封,不受外部驅動力的影響,因而被廣泛應用于各工況中。目前,LNG接收站普遍采用超低溫球閥,超低溫球閥的數量占整個LNG接收站閥門數量的80%,在使用中存在超低溫球閥內漏的現象。本文基于低溫閥門的設計準則及閥門密封性能的基本理論,對影響超低溫球閥密封的要素進行了分析。
       
       
       
      2 、低溫電動球閥設計準則
       
      由于工況溫度極低,使超低溫閥門的設計與制造面臨一系列的技術難題,例如,材料的選擇、低溫密封、結構設計、固溶處理、深冷處理、絕熱、質量檢測、維修、安全等。為此對于低溫閥門的設計有著一系列嚴格的標準,國際上主要采用標準BS6364《低溫閥門》和MSSSP-134《對低溫閥門及其閥體/閥蓋加長體的要求》,這兩個標準較全面地規定了低溫閥門設計和制造的要點和規則。標準JB/T7749《低溫閥門技術條件》是根據BS6364《低溫閥門》轉化而成。
       
      在設計低溫閥門時,除了應遵循一般閥門的設計原則外,應根據使用的條件,遵循低溫閥設計的特殊要求。
       
      ①閥門不應成為低溫系統的一個顯著熱源。這是因為熱量的流入除降低熱效率外,如流入過多,還會使內部流體急速蒸發,產生異常升壓,造成危險。
      ②低溫介質不應對手輪操作及填料密封性能產生有害的影響。
      ③直接與低溫介質接觸的閥門組合件應具有防爆和防火結構。
      ④在低溫下工作的閥門組合件無法潤滑,所以需要采取結構措施以防止摩擦件擦傷。
       
      在低溫閥門設計過程中,除了考慮低溫閥門的流通能力等一般性要求外,還需要考慮一些其他指標,以便更好地對低溫閥門的技術水平進行評價。通常通過衡量能量消耗是否合理對低溫閥門的技術水平進行評價。
       
      ①低溫閥門的絕熱性能。
      ②低溫閥門的冷卻性能。
      ③低溫閥門啟閉密封件的工作性能。
      ④低溫閥門表面不結冰的條件。
       
      低溫閥門與通用閥門的工作環境有很大的區別,在低溫閥門設計、制造和檢驗等過程中除了要遵守閥門設計、制造和檢驗的一般規則外,還應當注意低溫閥門所處的環境而進行適當的調整。
       
       
       
      3 、低溫電動球閥基本理論
       
      影響電動閥門密封因素主要有密封副結構、密封面比壓、介質的物理性質及密封副的質量等。但只有在真正了解閥門密封原理的情況下,充分考慮各種影響其密封性能的因素,才能防止泄漏和保證密封。
       
      以平面密封為例,研究密封面連接的密封性問題,簡單說明密封原理。密封連接原理如圖1所示,其中容器充滿帶有一定壓力的液體和氣體,并用蓋板封住,容器內的介質靜壓力作用為: FJ=A×P
       
      式中   FJ———介質作用力,N
             A———介質作用在蓋板上的面積,mm2
             P———容器內介質的靜壓力,MPa
       
      為了使蓋板保持圖示位置,必須在容器和蓋板接觸面的垂直方向施加外力F=FJ,這樣也僅能保證端面貼合。只有當密封面為理想平面時,介質才不致從結合面間穿過。為了保證接觸面的密封性,必須在密封面間產生相互作用力,也就是用力使蓋板壓緊在容器上。當作用力F>FJ時,在結合的密封面上會產生一定的比壓,依靠比壓使平面上已有的平面度產生變形。如果變形是在材料的彈性極限范圍內,并產生不大的殘余變形時,接觸面施加力F時,便可以保證其密封性。除了密封比壓,保證連接密封性因素還包括密封副結構等等。但在這一系列的因素中,密封面之間的比壓值具有關鍵作用。
       
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