1 、低溫電動球閥概述
 
電動球閥由于結(jié)構(gòu)簡單，安裝空間小，并且球閥依靠介質(zhì)力密封，不受外部驅(qū)動力的影響，因而被廣泛應(yīng)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(shù)量占整個(gè)LNG接收站閥門數(shù)量的80%，在使用中存在超低溫球閥內(nèi)漏的現(xiàn)象。本文基于低溫閥門的設(shè)計(jì)準(zhǔn)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(jìn)行了分析。
 
 
 
2 、低溫電動球閥設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
 
由于工況溫度極低，使超低溫閥門的設(shè)計(jì)與制造面臨一系列的技術(shù)難題，例如，材料的選擇、低溫密封、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、固溶處理、深冷處理、絕熱、質(zhì)量檢測、維修、安全等。為此對于低溫閥門的設(shè)計(jì)有著一系列嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，國際上主要采用標(biāo)準(zhǔn)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)較全面地規(guī)定了低溫閥門設(shè)計(jì)和制造的要點(diǎn)和規(guī)則。標(biāo)準(zhǔn)JB/T7749《低溫閥門技術(shù)條件》是根據(jù)BS6364《低溫閥門》轉(zhuǎn)化而成。
 
在設(shè)計(jì)低溫閥門時(shí)，除了應(yīng)遵循一般閥門的設(shè)計(jì)原則外，應(yīng)根據(jù)使用的條件，遵循低溫閥設(shè)計(jì)的特殊要求。
 
①閥門不應(yīng)成為低溫系統(tǒng)的一個(gè)顯著熱源。這是因?yàn)闊崃康牧魅氤档蜔嵝释?，如流入過多，還會使內(nèi)部流體急速蒸發(fā)，產(chǎn)生異常升壓，造成危險(xiǎn)。
②低溫介質(zhì)不應(yīng)對手輪操作及填料密封性能產(chǎn)生有害的影響。
③直接與低溫介質(zhì)接觸的閥門組合件應(yīng)具有防爆和防火結(jié)構(gòu)。
④在低溫下工作的閥門組合件無法潤滑，所以需要采取結(jié)構(gòu)措施以防止摩擦件擦傷。
 
在低溫閥門設(shè)計(jì)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(biāo)，以便更好地對低溫閥門的技術(shù)水平進(jìn)行評價(jià)。通常通過衡量能量消耗是否合理對低溫閥門的技術(shù)水平進(jìn)行評價(jià)。
 
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(jié)冰的條件。
 
低溫閥門與通用閥門的工作環(huán)境有很大的區(qū)別，在低溫閥門設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)等過程中除了要遵守閥門設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)的一般規(guī)則外，還應(yīng)當(dāng)注意低溫閥門所處的環(huán)境而進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(jié)構(gòu)、密封面比壓、介質(zhì)的物理性質(zhì)及密封副的質(zhì)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(nèi)的介質(zhì)靜壓力作用為： FJ=A×P
 
式中   FJ———介質(zhì)作用力，N
       A———介質(zhì)作用在蓋板上的面積，mm2
       P———容器內(nèi)介質(zhì)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(dāng)密封面為理想平面時(shí)，介質(zhì)才不致從結(jié)合面間穿過。為了保證接觸面的密封性，必須在密封面間產(chǎn)生相互作用力，也就是用力使蓋板壓緊在容器上。當(dāng)作用力F＞FJ時(shí)，在結(jié)合的密封面上會產(chǎn)生一定的比壓，依靠比壓使平面上已有的平面度產(chǎn)生變形。如果變形是在材料的彈性極限范圍內(nèi)，并產(chǎn)生不大的殘余變形時(shí)，接觸面施加力F時(shí)，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(jié)構(gòu)等等。但在這一系列的因素中，密封面之間的比壓值具有關(guān)鍵作用。