文章標(biāo)簽：呼吸閥 低溫 閥 防火設(shè)計
超低溫呼吸閥的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計：
1. 采用加長閥蓋設(shè)計及滴水板設(shè)計、防火及防靜電設(shè)計、閥腔泄壓呼吸閥密封圈的設(shè)計等；
2. 針對呼吸閥密封圈的設(shè)計，重點介紹了單活塞密封和雙活塞密封型式的結(jié)構(gòu)特點及密封原理。
3. 介紹呼吸閥安裝注意事項，如呼吸閥安裝角度的要求、呼吸閥泄壓的方向要求等。
近幾年，隨著石油化工的大力發(fā)展，液化天然氣(LNG)廣泛地應(yīng)用，超低溫工況下應(yīng)用的呼吸閥要求也越來越高。
根據(jù)相關(guān)工程設(shè)計及工藝操作安全的要求，國內(nèi)外各呼吸閥供應(yīng)商一直在研究超低溫呼吸閥在不同部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
小編結(jié)合液化天然氣生產(chǎn)的工程設(shè)計實踐經(jīng)驗介紹超低溫呼吸閥的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計特點、低溫試驗及安裝的注意事項，以便為工程設(shè)計中類似介質(zhì)的超低溫呼吸閥的選用提供參考。
1、超低溫呼吸閥簡述
石化行業(yè)中對低溫呼吸閥的定義是按照輸送介質(zhì)的設(shè)計溫度來定義的，一般將應(yīng)用在介質(zhì)溫度-40 ℃以下的呼吸閥稱作低溫閥，應(yīng)用在介質(zhì)溫度-101 ℃以下的呼吸閥稱作超低溫呼吸閥。
超低溫呼吸閥主要應(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會發(fā)生氣化，氣化時體積急劇膨脹，如果輸送這些流體的呼吸閥中有密閉閥腔且結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，則會造成閥腔超壓，從而導(dǎo)致介質(zhì)泄漏，甚至呼吸閥開裂造成事故。
2、超低溫呼吸閥主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點
超低溫呼吸閥因其使用介質(zhì)和使用環(huán)境的特殊性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有著與其他種類呼吸閥顯著不同的特點。
2.1、加長閥蓋設(shè)計及滴水板設(shè)計
低溫呼吸閥的閥蓋均采用加長閥蓋的設(shè)計。加長閥蓋的設(shè)計要使呼吸閥操作手柄和填料安裝位置遠(yuǎn)離低溫區(qū)，既可以避免介質(zhì)的低溫導(dǎo)致呼吸閥操作者的冷灼傷，也可以使呼吸閥的填料在正常的溫度下工作，保證填料不會受到霜凍的侵害而導(dǎo)致填料斷裂失效。另外，由于一般超低溫呼吸閥保冷層會比較厚，加長的閥蓋也保證了保冷施工的空間，并使填料壓蓋位于保冷層外，添加填料及緊固壓蓋螺栓時，無須損壞保冷層。有的廠家在超低溫呼吸閥的加長閥蓋上，采用了滴水板設(shè)計。滴水板需設(shè)置在保冷層外側(cè)，可以防止冷凝的水滴落到保冷層及閥體上部，保護保冷層及防止冷量流失。
表1 為美國呼吸閥及管件制造商標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)MSS SP-134 中給出的低溫閥加長桿的長度。各個廠家的產(chǎn)品在加長閥蓋的長度規(guī)定上會稍有不同，在設(shè)計時需參考選定廠家的產(chǎn)品尺寸。
2.2、防火設(shè)計及防靜電設(shè)計
由于超低溫呼吸閥一般均應(yīng)用在易燃易爆的介質(zhì)上，防火設(shè)計及防靜電設(shè)計顯得尤為重要，是超低溫呼吸閥結(jié)構(gòu)的必要組成部分，不可缺少。超低溫呼吸閥的防火設(shè)計與普通呼吸閥的設(shè)計類似，在各環(huán)節(jié)的密封上采用石墨密封圈。防靜電設(shè)計采用彈簧式結(jié)構(gòu)，避免靜電電荷累積產(chǎn)生的爆炸危險。
2.3、閥腔泄壓設(shè)計及呼吸閥的密封圈設(shè)計
超低溫呼吸閥應(yīng)用在易燃易爆且容易氣化的介質(zhì)時，對于呼吸閥密封結(jié)構(gòu)有著特殊的要求。這是因為呼吸閥在結(jié)構(gòu)上一般會有密閉閥腔，由于介質(zhì)氣化時體積急劇膨脹，呼吸閥在密封結(jié)構(gòu)設(shè)計上，一定要考慮密閉閥腔的泄壓要求。呼吸閥按結(jié)構(gòu)分為浮動球式及固定球式兩種。由于浮動球式超低溫呼吸閥和固定球式超低溫呼吸閥的呼吸閥密封原理不同，在泄壓設(shè)計上，會有明顯的區(qū)別。
浮動球式呼吸閥的密封依靠介質(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。所以一般浮動球式低溫呼吸閥的密封結(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，一般呼吸閥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，同時呼吸閥開啟扭矩也會減小。球體上鉆孔可以使閥腔與呼吸閥上游相通，避免閥腔因介質(zhì)氣化膨脹而局部升壓。
固定球式超低溫呼吸閥的密封一般是雙向密封，即上下游密封圈要同時起到密封的作用。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)計上，考慮到因密封面兩個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下，產(chǎn)生相應(yīng)方向的活塞運動(單活塞效應(yīng))。
正常壓力下前閥座單活塞密封示意圖見圖1，在上游管道正常推力P1 大于反向推力P2 時(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，在此壓力的作用下，推開密封圈，使閥腔里的氣體泄向上游管道。
3、超低溫呼吸閥的安裝注意事項
因為超低溫呼吸閥的特殊結(jié)構(gòu)，安裝呼吸閥時，也應(yīng)考慮相應(yīng)的呼吸閥結(jié)構(gòu)特點，否則將會影響呼吸閥的使用，導(dǎo)致呼吸閥失效。
3.1、閥桿安裝角度
超低溫呼吸閥不能水平安裝，即閥桿不可安裝在水平方向。這是由于超低溫閥加長閥蓋的結(jié)構(gòu)特點要求的，否則低溫介質(zhì)將充滿閥蓋的加長部分，造成呼吸閥填料失效，并會將冷量傳給呼吸閥手柄，給操作人員帶來人身傷害。
3.2、泄壓方向
如前所述，超低溫呼吸閥一般向上游方向泄壓。這里要特別提出的是，這個上游方向并非一直是與管線流向相反的方向，準(zhǔn)確地說應(yīng)該是呼吸閥關(guān)閉時的上游方向。比如，因為考慮維修而設(shè)在調(diào)節(jié)閥兩端的切斷閥的安裝方向應(yīng)該相反，兩個切斷閥的泄壓方向均應(yīng)背對調(diào)節(jié)閥的方向。這樣在調(diào)節(jié)閥的維修時，兩個切斷閥在關(guān)閉狀態(tài)時，可以分別向相連接的管道方向泄壓，否則呼吸閥閥腔中的氣體將會泄向大氣而造成環(huán)境污染，并產(chǎn)生爆炸危險。所以在安裝呼吸閥時，要特別注意呼吸閥泄壓方向的要求。呼吸閥泄壓的方向應(yīng)在工藝流程圖上標(biāo)出，并體現(xiàn)在管道軸測圖中。
3.3、呼吸閥干燥要徹底
由于超低溫呼吸閥呼吸閥均在低溫工況下使用，對呼吸閥的干燥提出了很高的要求。如果呼吸閥里有積水存在，在低溫下水會結(jié)冰，體積膨脹，對呼吸閥內(nèi)部的部件會產(chǎn)生壓力，導(dǎo)致呼吸閥密封不嚴(yán)，甚至結(jié)構(gòu)損壞。超低溫呼吸閥在水壓試驗后，要進行嚴(yán)格的干燥才能出廠。通常超低溫呼吸閥呼吸閥在現(xiàn)場不做水壓試驗，而用氣壓試驗代替。這是因為施工現(xiàn)場的條件有限，水壓試驗后呼吸閥內(nèi)積水去除不完全，干燥不徹底，影響呼吸閥的正常使用。
4、總結(jié)
總之，希望我們提供的技術(shù)文章能夠幫到呼吸閥行業(yè)的同仁們。
文章來源：呼吸閥生產(chǎn)廠家
