1.4 LNG低溫過程控制閥門分類說明

LNG通用閥門二維平面圖如圖1-10所示。

1.4.1 LNG蝶閥

LNG蝶閥又叫翻板閥，主要由閥體、閥桿、蝶板和密封圈組成。閥體呈圓筒形，軸向長度短，內置蝶板。可用于低壓管道LNG的開關控制。在LNG管道上主要起切斷和節流作用。蝶閥啟閉件是一個圓盤形的蝶板，在閥體內繞其自身的軸線旋轉，從而達到啟閉或調節的目的。蝶板由閥桿帶動，若轉過90°便能完成一次啟閉，改變蝶板的偏轉角度即可控制介質的流量。普通蝶閥也適用于發生爐、煤氣、天然氣、液化石油氣、城市煤氣、冷熱空氣、化工冶煉和發電環保、建筑給排水等工程系統中輸送各種腐蝕性、非腐蝕性流體介質的管道上，用于調節和截斷介質的流動。

1.4.2 LNG球閥

LNG球閥閥體內安裝球體，球體由閥桿帶動，并繞球閥軸線做旋轉運動，可用于LNG的調節與控制。其中，硬密封V形球閥其V形球芯與堆焊硬質合金的金屬閥座之間具有很強的剪切力，特別適用于含纖維、微小固體顆料等的介質。而多通球閥在管道上不僅可靈活控制介質的合流、分流、及流向的切換，同時也可關閉任一通道而使另外兩個通道相連。本類閥門在管道中一般應當水平安裝。球閥按照驅動方式分為氣動球閥及手動球閥。

1.4.3 LNG閘閥

LNG閘閥主要由閥體、閥座、閘板、閥桿等構成，閘板的運動方向與流體方向相互垂直。閘閥通過閥座和閘板接觸并進行雙向密封，通常密封面會堆焊金屬材料以增加耐磨性，如堆焊1Cr13、STL6、不銹鋼等。閘板有剛性閘板和彈性閘板，根據閘板的不同，閘閥分為剛性閘閥和彈性閘閥。楔式閘閥的閘板可以做成一個整體，叫做剛性閘板；也可以做成能產生微量變形的閘板，以改善其工藝性，彌補密封面角度在加工過程中產生的偏差，這種閘板叫做彈性閘板。閘閥一般采用強制密封，即依靠外力強行將閘板壓向閥座，以保證密封面的密封性。閘閥的閘板隨閥桿一起作直線運動的，叫升降桿閘閥，亦叫明桿閘閥。通常在升降桿上有梯形螺紋，通過閥門頂端的螺母以及閥體上的導槽，將旋轉運動變為直線運動，也就是將操作轉矩變為操作推力。有的閘閥，閥桿螺母設在閘板上，手輪轉動帶動閥桿轉動，而使閘板提升，這種閥門叫做旋轉桿閘閥，或叫暗桿閘閥。

1.4.4 LNG截止閥

LNG截止閥屬于強制密封式閥門，所以在閥門關閉時，必須向閥瓣施加壓力，以強制密封面不泄漏。當介質由閥瓣下方進入閥門時，操作力所需要克服的阻力是閥桿和填料的摩擦力與由介質的壓力所產生的推力，關閥門的力比開閥門的力大，所以閥桿的直徑要大，否則會發生閥桿頂彎的故障。按連接方式分類，截止閥分為法蘭連接、絲扣連接、焊接連接三種。我國閥門“三化給”曾規定，截止閥的流向，一律采用自上而下。截止閥開啟時，閥瓣的開啟高度為公稱直徑的25%～30%時，流量達到最大，表示閥門已達全開位置。所以截止閥的全開位置，應由閥瓣的行程來決定。截止閥可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質、泥漿、油品、液態金屬和放射性介質等各種類型流體的流動。因此，這種類型的截流截止閥閥門非常適合作為切斷或調節以及節流用。由于該類閥門的閥桿開啟或關閉行程相對較短，而且具有非常可靠的切斷功能，又由于閥座通口的變化與閥瓣的行程成正比例關系，非常適合于對流量的調節。

1.4.5 LNG減壓閥

LNG減壓閥如圖1-11所示。

減壓閥是通過流量調節將進口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質本身的能量，使出口壓力自動保持穩定的閥門。從流體力學的觀點看，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節流元件，即通過改變節流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的。然后依靠控制與調節系統的調節，使閥后壓力的波動與彈簧力相平衡，使閥后壓力在一定的誤差范圍內保持恒定。

1.4.6 LNG節流閥

LNG節流閥如圖1-12所示。

節流閥是通過改變節流截面或節流長度以控制流體并產生微分節流效應。通常情況下，節流閥的外形結構與截止閥相似，只是它們啟閉件的形狀有所不同。節流閥的啟閉件大多為圓錐流線型，通過它改變通道截面積而達到節流制冷功效。介質在節流閥瓣和閥座之間流速很大，以致使這些零件表面很快損壞—即所謂氣蝕現象。為了盡量減少氣蝕影響，閥瓣采用耐氣蝕材料（合金鋼制造）并制成頂尖角為140°～180°的流線型圓錐體，這還能使閥瓣能有較大的開啟高度，一般不推薦在小縫隙下節流。節流閥按通道方式可分為直通式和角式兩種；按啟閉件的形狀分，有針形、溝形和窗形三種。可調節節流閥閥針和閥芯采用硬質合金制造，產品可按API6A標準設計，具有耐磨、耐沖刷性能。滑套式節流閥閥芯采用低噪音平衡型結構，開啟輕便，閥芯表面覆蓋碳化鎢，適合于有閃蒸、高壓差、高壓力、空化等條件苛刻的場合，使用壽命長，流量調節精度大大提高。

1.4.7 LNG安全閥

LNG安全閥是啟閉件受外力作用下處于常閉狀態，當設備或管道內的介質壓力升高超過規定值時，通過向系統外排放介質來防止管道或設備內介質壓力超過規定數值的特殊閥門。安全閥屬于自動閥類，主要用于LNG容器和管道上，控制壓力不超過規定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。當設備或管道內壓力或溫度超過安全閥設定壓力時，自動開啟泄壓或降溫，保證設備和管道內介質壓力（溫度）在設定壓力（溫度）之下，保護設備和管道正常工作，防止發生意外，減少損失。安全閥主要應用于LNG液化系統、LNG儲罐、LNG槽車等系統。安全閥一般按結構形式分為彈簧式安全閥、杠桿式安全閥、脈沖式安全閥，其中彈簧式安全閥應用最為普遍。安全閥按連接方式可分為螺紋安全閥和法蘭安全閥。安全閥口徑一般都不大，常用的都在DN15～80mm之間，超過150mm一般都稱為大口徑安全閥。LNG安全閥如圖1-13所示。

1.4.8 LNG止回閥

止回閥是指依靠介質本身流動而自動開、閉閥瓣，用來防止LNG倒流的閥門，又稱逆止閥、單向閥、逆流閥和背壓閥等。止回閥屬于一種自動閥門，其主要作用是防止LNG倒流、防止泵及驅動電動機反轉，以及容器LNG的泄放。止回閥還可用于給其中的壓力可能升至超過系統壓力的輔助系統提供補給的管路上。止回閥主要可分為旋啟式止回閥（依重心旋轉）與升降式止回閥（沿軸線移動）。止回閥只允許介質向一個方向流動，而且阻止反方向流動。旋啟式止回閥在完全打開的狀況下，流體壓力幾乎不受阻礙，因此通過閥門的壓力降相對較小。升降式止回閥的閥瓣坐落位于閥體上閥座密封面上。此閥門除了閥瓣可以自由地升降之外，其余部分如同截止閥一樣，流體壓力使閥瓣從閥座密封面上抬起，介質回流導致閥瓣回落到閥座上，并切斷流動。LNG止回閥平面圖如圖1-14所示。

1.4.9 LNG針閥

針閥是一種微調閥，其閥塞為針形，主要用于流量調節。微調閥要求閥口開啟逐漸變大，從關閉到開啟最大能連續細微地調節。針形閥塞即能實現這種功能。針形閥塞一般用經過淬火的鋼制長針，而閥座是用錫、銅等軟質材料制成。閥針與閥座間的密封依靠其錐面緊密配合達到。閥針的錐度有1∶50和1∶60錐角兩種，錐表面要經過精細研磨。閥桿與閥座間的密封是靠波紋管實現。最大工作壓力為40MPa，閥門尺寸1/8～1in（英制）、M6～M28（公制），閥體材料有銅、316SS、碳鋼及各種特殊材料。低溫針形閥如圖1-15所示。

1.4.10 LNG呼吸閥

LNG呼吸閥由壓力閥和真空閥組成，安裝于LNG系統上，能隨系統內LNG正負壓變化而自動啟閉，使系統內外氣壓差保持在允許值范圍內。呼吸閥是維護儲罐氣壓平衡，減少介質揮發的安全節能產品，呼吸閥充分利用儲罐本身的承壓能力來減少介質排放，其原理是利用正負壓閥盤的重量來控制儲罐的排氣正壓和吸氣負壓；當往罐外抽出介質，使罐內上部氣體空間的壓力下降，達到呼吸閥的操作負壓時，罐外的大氣將呼吸閥的負壓閥盤頂開，使外界氣體進入罐內，使罐內的壓力不再繼續下降，讓罐內與罐外的氣壓平衡，來保護儲罐的安全裝置。當罐內介質的壓力在呼吸閥的控制操作壓力范圍之內時，呼吸閥不工作，保持油罐的密閉性；當往罐內補充介質，使罐內上部氣體空間的壓力升高，達到呼吸閥的操作正壓時，壓力閥被頂開，氣體從呼吸閥呼出口逸出，使罐內壓力不再繼續增高。呼吸閥主要包括緊定式呼吸閥、填料式呼吸閥、自封式呼吸閥及油封式呼吸閥。圖1-16所示為各種呼吸閥

1.4.11 LNG溫控閥

LNG溫控閥主要應用于LNG液化系統，控制溫度一般介于-40～-164℃之間。溫控閥是流量調節閥在溫度控制領域的典型應用，其基本原理：通過控制換熱器、空調機組或其他熱、冷設備的一次熱（冷）媒入口流量，以達到控制設備出口溫度。當負荷產生變化時，通過改變閥門開啟度調節流量，以消除負荷波動造成的影響，使溫度恢復至設定值。自力式溫度調節閥利用液體受熱膨脹及液體不可壓縮的原理實現自動調節。溫度傳感器內的液體膨脹是均勻的，其控制作用為比例調節。被控介質溫度變化時，傳感器內的感溫液體體積隨著膨脹或收縮。被控介質溫度高于設定值時，感溫液體膨脹，推動閥芯向下關閉閥門，減少熱媒的流量；被控介質的溫度低于設定值時，感溫液體收縮，復位彈簧推動閥芯開啟，增加熱媒的流量。電動溫控閥控制器具有PI、PID調節功能，控制精確，多回路控制，功能多樣，可實現流體流量、壓力、壓差、溫度、濕度、焓值和空氣質量的控制。執行器有電動機械式和電動液壓式，帶有手動和自動調節功能，調節靈敏、關斷力大、流量特性可調（線性等百分比）。電動液壓式執行器帶斷電自動復位保護功能，可接收0～10V或4～20mA的信號并帶有閥位反饋功能。閥體為流量調節閥，適用于LNG液化過程中混合制冷劑的調節及液化后LNG溫度的控制過程，其可調比大、密封嚴密、耐高溫、防汽蝕。圖1-17所示為不同形式溫控閥。

1.4.12 LNG疏氣閥

LNG疏氣閥一般用于LNG管道系統，可將LNG氣液兩相流進行分離，即將LNG飽和液體中蒸發的氣體分離出來。LNG疏氣閥主要應用于LNG管網及LNG液化系統中，能自動分離氣液兩相流。根據不同的工作原理，疏氣閥主要包括機械型、熱動力式及熱靜力式三種類型。機械型疏氣閥依靠閥內凝結液高度的變化而動作，包括浮球式、倒置筒式以及自由半浮球式三種。熱動力式包括膜片式、迷宮式兩種。熱靜力式主要包括雙金屬型、膜盒型等。圖1-18所示為各系列疏氣閥，圖1-19所示為浮球疏氣閥。