超低温浮动球阀密封结构设计分享

1、行业前景

 近几十年，随着石油化工的不断发展，特别是液化天然气（LNG）项目的广泛应用，使得工程项目中对超低温管道和阀门的需求越来越多，以前都是使用国外进口的阀门。国外进口的阀门不但价格昂贵，而且技术也设置了障碍。我们花了很多多，却买不到好的阀门，浪费财力，也浪费也人力。随着科学技术的不断发展，用户对超低温工况下应用的阀门要求越来越高。国内阀门行业一直在对超低温浮动球阀在不同部位的结构设计进行研究，并对结构设计进行相应的改进，希望能够替代进口阀门，使得关键部位的阀门能够国产化。经过多年的生产制造，已经积累了丰富的经验。从设计、工艺到制造是趋成熟，并且已经开发超低温阀门的系列产品，以便相关人员在工程设计中类似介质的超低温阀门的选用提供参考。

2、超低温浮动球阀的工作原理及使用概况

 球阀的主要功能是切断或连接管道中的流体通道，即球阀通常为闭路阀。因此，球阀的作用原理很简单：借助手柄或其它驱动装置在阀杆上端施加一定的转矩并传递给球体，使它旋转90度，球体的通孔则与阀体通道中心线重合或垂直，球阀便完成了全开或全关的动作。超低温浮动球阀主要应用于乙烯、液化天然气装置、天然气LPGLNG储罐接受基地及空分设备、石油化工尾气分离设备等低温储槽等装置上。

3、超低温浮动球阀的主要结构设计特点

 超低温浮动球阀因其使用介质和使用环境的特殊性，在结构设计上有着与其它阀门不同的特点。

（1）加长阀杆设计

 超低温浮动球阀的阀杆均采用加长阀杆结构的设计。加长阀杆结构的设计主要是为了使阀门填料函结构远离低温区，保证填料函和压套在正常的温度下使用，以防温度太低，操作人员冻伤，同时也防止填料的密封性能降低，延长填料的使用寿命。

（2）滴水板的设计

 在加长阀杆结构上采用了滴水板设计，可以避免冷凝水气化流入隔热区域，同时能更有效地保证填料函的工作环境，从而避免了很多不良影响。

（3）防火设计

 由于超低温球阀的一般特殊工况上，防火设计很重要。在阀体和阀盖连接部位采用唇形密封圈和缠绕垫片的双道密封结构，在填料函部位采用唇形密封圈和石墨填料的双道密封结构。当发生火灾时，唇形密封圈熔化失效，缠绕垫片和石墨填料起主要密封作用。

（4）防静电设计

 通过防静电弹簧和钢球的有效作用，使球、阀杆、阀体之间相互接触，形成导通的电路，可将阀门在开启和关闭时产生的电荷转移出来，从而避免管路系统的静电累积，增加系统的安全性。阀杆和球以及阀体之间的电阻应用不超过12V的直流电源来测量，测量应该在压力试验前的干燥阀门上进行，电阻不能超过10欧姆。

（5）易泄漏部位的设计

 阀门在使用过程中一量出现密封失效，那么就意味着阀门的流通介质将产生泄漏。通常将阀门的泄漏分为外漏和内漏两种形式，外漏一般容易发觉，也是最不被接受的。

（6）填料函部位设计

 填料部位的密封失效主要原因，就是填料的工作温度过低，从而导致填料函不密封，则低温气体开始通过填料函，使填料函深度冷冻后渗漏量增大。我们可以通过在压析下在加一组碟形弹簧，使得填料一直保证一定的预紧力，保证填料函的初始密封。在填料函下面加上唇形密封圈，这样填料函部位就有双重密封，确保填料函均部位不发生泄漏。

（7）体盖连接部位设计

 体盖连接部位的密封失效主要原因，由于缠绕垫片在低温情况下物理性能发生变化，垫片的体积变小和回弹性变小等，导致垫片和阀体之间的密封失效；我们可以通过在螺母下面增加一对放松弹簧，可以补偿由于各种原因引起的变形。在体盖连接处设计一道唇形密封圈，通过缠绕垫片和唇形密封圈双重密封，确保体盖部侠不泄漏。

（8）阀腔泄压和阀门门的密封圈设计

 超低温浮动球阀在关闭后，阀门中腔内会残留一些液体，随着时间的增加，这些残留液体会逐渐吸收环境的热量，回升至常温并且重新气化，气化后，其体积会急剧膨胀，可以增加600倍之多，因此会在中腔产生很高的压力。设计的时候必须要有预防异常升压现象的机构。在球体上靠近中腔的连通，提供阀体中腔过压保护功能。

 浮动球阀的密封依靠介质的压力，把球体推向下游的密封面，从而达到密封的要求。上游采用碟形弹簧预紧式密封结构，碟形弹簧预紧式阀座可以使球体在弹簧的作下压向下游密封圈。这种密封结构的好处是使密封更可靠，同时球阀开启扭矩也会减小。