2.2 LNG蝶閥結構的初步設計

由于蝶閥的密封副均位于流體之中，長時間的運行必然導致密封圈的磨損，隨之而來的是閥門密封性能下降，因此對焊連接蝶閥的維修是一個必須解決的問題。傳統的蝶閥維修有兩種方法，一種是直接將整個閥體從管線上卸下，才能從側向取出進行密封機構的更換；另一種是在閥門頂部設有閥蓋，在維修時，將整個閥蓋連同蝶板、閥桿等機構整體從閥體中取出，實現蝶板密封件的在線更換。顯然采用對焊結構，前一種閥門只能將管道切割才能維修，其成本和效果較差；而后一種維修也比較困難，并且不易保證精度。因此，在研制LNG超低溫蝶閥時，在閥體上設置了檢修孔，既能實現不用將整個閥體從流體管線中拆卸下來，也不需將閥桿和閥瓣有連接的部件都拆卸下來，即可更換閥體上的閥座和閥瓣的密封件，使閥門在線維修變得更方便、快捷。

工作原理為活塞執行機構采用壓縮空氣作動力源，通過活塞的運動帶動曲臂進行90°回轉，達到使閥門自動啟閉。它的組成部分為：調節螺栓、執行機構箱體、曲臂、氣缸體、氣缸軸、活塞、連桿、萬向軸。 執行機構是調節閥的推力部件，它按控制信號壓力的大小產生相應的推力，推動調節機構動作。閥體是調節閥的調節部件，它直接與調節介質接觸，調節該流體的流量。

2.2.1 壓力升值計算

水錘壓力為：

　　（2-1）

式中 —水錘壓力，MPa；

Q —流量，m3/h；

A —流通管子截面積，mm2；

t —關閉時間，s。

2.2.2 閥體壁厚設計

閥體最小壁厚為：

　　（2-2）

式中 —最高使用壓力，MPa；

—水錘壓力，MPa，；

—材料許用應力，MPa，查GB150知；

—蝶閥通徑，mm；

—附加裕量，C=1.1。

2.2.3 閥體的選材

由于閥體直接與液化天然氣接觸，承受著內壓力和低溫，所以在選擇材料時應考慮材料在低溫深冷條件下的強度和韌性，同時還要考慮材料與液化天然氣的相容性。奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9Ti有較好的低溫性能，且與天然氣能很好相容，因此閥體的材料選用奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9Ti。

2.2.4 閥體的結構

LNG超低溫蝶閥閥體結構簡圖如圖2-2所示。

2.2.5 閥體設計條件

工作介質：液化天然氣；

設計壓力：4.6MPa；

設計流量：3200m3/d；

設計溫度：-162℃；

材料屈服強度：205MPa；

焊接接頭系數：1.0；

蝶閥通徑：40mm；

腐蝕裕量：0mm。

2.2.6 閥體壁厚設計計算

閥體的流量為3200m3/d，即Q=134m3/h；流通管子截面積取A=5027mm2，關閉時間取t=20s，代入式（2-1），則壓力升值為：

將p=4.6MPa，=0.53MPa，D=40mm，，C=1.1代入式（2-2），則閥體壁厚為：

閥體實際壁厚Tm=20mm，T＜Tm，故合格。