4.2 設計輸入

4.2.1 設計參數

本閥門的具體參數公稱壓力為4.6MPa、溫度為-162℃、介質為液化天然氣，設計給定流量為。

4.2.2 選用材料

主體材料為1Gr18Ni9Ti。低溫鋼制閘閥材料明細表如表4-1所示。

4.2.3 結構設計

本次設計按明桿、楔式、蝶型開口閥蓋、代中法蘭、填料壓緊的結構設計，并采用鍛造的工藝方法。

4.2.3.1 長頸閥蓋結構

LNG的溫度為-162℃，溫度特別低，而閥門的填料使用溫度不低于0℃，所以LNG超低溫閥門需要采用長頸閥蓋結構，填料位于閥蓋的上端，可以使填料遠離閥體中的介質，保證填料函處的溫度在0℃以上。同時可以避免閥桿和閥蓋上端的零部件凍結，使其處于正常工作的狀態。長桿閥蓋結構如圖4-2所示。

4.2.3.2 滴水盤結構

滴水盤可以有效緩減閥體溫度向填料及閥桿上端的傳遞，進一步保證填料部位和閥桿上部的零件的溫度在0℃以上。由于延長閥蓋上部的溫度較低，通常情況下閥門暴露在空氣中，空氣中的水蒸氣遇到低溫閥蓋會液化成水珠，滴水盤的直徑超過中法蘭直徑，可以防止低溫液化的水蒸氣滴落在中法蘭螺栓上，避免螺栓銹蝕影響在線維修。滴水盤物理模型如圖4-3所示。

4.2.3.3 泄壓部件的設計

LNG氣化后體積擴大為原來的600多倍，異常升壓的問題普遍存在。當閥門關閉后，殘留在閥體腔內的LNG從周圍環境中大量吸收熱量迅速氣化，在閥體內產生很高的壓強，從而破壞球體及閥座組件，使閥門不能正常工作。所以在入口端加泄壓孔，以保證腔體和入口管道的連通防止腔體異常升壓。

4.2.3.4 防靜電結構設計

LNG具有易燃易爆的特性，所以在設計LNG超低溫閥門時，必須要設計防靜電結構。

4.2.3.5 密封結構設計

為保證閥門在低溫下密封的安全可靠性，在設計密封結構時，也要采用特殊的密封結構。在低溫下采用單獨填料進行密封容易泄漏，我們通過唇式密封圈、聚四氟乙烯、O形圈3重密封來保證填料處的密封，采用碟簧組預緊式結構，補償溫度波動變化時螺栓變形量的變化，同時防止長時間工作后填料等密封件的松弛。雙層密封結構如圖4-4所示。

4.2.3.6 防火結構設計

閥體和閥蓋連接部位采用唇式密封圈和石墨纏繞墊片的雙道密封結構，如圖4-4所示，閥桿密封部位也采用唇式密封圈、石墨填料組和O形圈多重密封結構。當火災發生時，唇式密封圈熔化失效，此時中腔石墨纏繞墊片和閥桿石墨填料組起主要密封作用，防止發生外漏。