2.2 LNG蝶阀结构的初步设计

由于蝶阀的密封副均位于流体之中，长时间的运行必然导致密封圈的磨损，随之而来的是阀门密封性能下降，因此对焊连接蝶阀的维修是一个必须解决的问题。传统的蝶阀维修有两种方法，一种是直接将整个阀体从管线上卸下，才能从侧向取出进行密封机构的更换；另一种是在阀门顶部设有阀盖，在维修时，将整个阀盖连同蝶板、阀杆等机构整体从阀体中取出，实现蝶板密封件的在线更换。显然采用对焊结构，前一种阀门只能将管道切割才能维修，其成本和效果较差；而后一种维修也比较困难，并且不易保证精度。因此，在研制LNG超低温蝶阀时，在阀体上设置了检修孔，既能实现不用将整个阀体从流体管线中拆卸下来，也不需将阀杆和阀瓣有连接的部件都拆卸下来，即可更换阀体上的阀座和阀瓣的密封件，使阀门在线维修变得更方便、快捷。

工作原理为活塞执行机构采用压缩空气作动力源，通过活塞的运动带动曲臂进行90°回转，达到使阀门自动启闭。它的组成部分为：调节螺栓、执行机构箱体、曲臂、气缸体、气缸轴、活塞、连杆、万向轴。 执行机构是调节阀的推力部件，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动调节机构动作。阀体是调节阀的调节部件，它直接与调节介质接触，调节该流体的流量。

2.2.1 压力升值计算

水锤压力为：

　　（2-1）

式中 —水锤压力，MPa；

Q —流量，m³/h；

A —流通管子截面积，mm2；

t —关闭时间，s。

2.2.2 阀体壁厚设计

阀体最小壁厚为：

　　（2-2）

式中 —最高使用压力，MPa；

—水锤压力，MPa，；

—材料许用应力，MPa，查GB150知；

—蝶阀通径，mm；

—附加裕量，C=1.1。

2.2.3 阀体的选材

由于阀体直接与液化天然气接触，承受着内压力和低温，所以在选择材料时应考虑材料在低温深冷条件下的强度和韧性，同时还要考虑材料与液化天然气的相容性。奥氏体不锈钢0Cr18Ni9Ti有较好的低温性能，且与天然气能很好相容，因此阀体的材料选用奥氏体不锈钢0Cr18Ni9Ti。

2.2.4 阀体的结构

LNG超低温蝶阀阀体结构简图如图2-2所示。

2.2.5 阀体设计条件

工作介质：液化天然气；

设计压力：4.6MPa；

设计流量：3200m3/d；

设计温度：-162℃；

材料屈服强度：205MPa；

焊接接头系数：1.0；

蝶阀通径：40mm；

腐蚀裕量：0mm。

2.2.6 阀体壁厚设计计算

阀体的流量为3200m3/d，即Q=134m3/h；流通管子截面积取A=5027mm2，关闭时间取t=20s，代入式（2-1），则压力升值为：

将p=4.6MPa，=0.53MPa，D=40mm，，C=1.1代入式（2-2），则阀体壁厚为：

阀体实际壁厚Tm=20mm，T＜Tm，故合格。