4.2 设计输入
4.2.1 设计参数
本阀门的具体参数公称压力为4.6MPa、温度为-162℃、介质为液化天然气，设计给定流量为
。
4.2.2 选用材料
主体材料为1Gr18Ni9Ti。低温钢制闸阀材料明细表如表4-1所示。
表4-1 低温钢制闸阀材料明细表
4.2.3 结构设计
本次设计按明杆、楔式、蝶型开口阀盖、代中法兰、填料压紧的结构设计，并采用锻造的工艺方法。
4.2.3.1 长颈阀盖结构
LNG的温度为-162℃，温度特别低，而阀门的填料使用温度不低于0℃，所以LNG超低温阀门需要采用长颈阀盖结构，填料位于阀盖的上端，可以使填料远离阀体中的介质，保证填料函处的温度在0℃以上。同时可以避免阀杆和阀盖上端的零部件冻结，使其处于正常工作的状态。长杆阀盖结构如图4-2所示。
图4-2 长杆阀盖结构示意图
1—阀杆；2—填料函；3—长颈阀盖；4—滴水盘；5—倒密封座
4.2.3.2 滴水盘结构
滴水盘可以有效缓减阀体温度向填料及阀杆上端的传递，进一步保证填料部位和阀杆上部的零件的温度在0℃以上。由于延长阀盖上部的温度较低，通常情况下阀门暴露在空气中，空气中的水蒸气遇到低温阀盖会液化成水珠，滴水盘的直径超过中法兰直径，可以防止低温液化的水蒸气滴落在中法兰螺栓上，避免螺栓锈蚀影响在线维修。滴水盘物理模型如图4-3所示。
图4-3 滴水盘物理模型
4.2.3.3 泄压部件的设计
LNG气化后体积扩大为原来的600多倍，异常升压的问题普遍存在。当阀门关闭后，残留在阀体腔内的LNG从周围环境中大量吸收热量迅速气化，在阀体内产生很高的压强，从而破坏球体及阀座组件，使阀门不能正常工作。所以在入口端加泄压孔，以保证腔体和入口管道的连通防止腔体异常升压。
4.2.3.4 防静电结构设计
LNG具有易燃易爆的特性，所以在设计LNG超低温阀门时，必须要设计防静电结构。
4.2.3.5 密封结构设计
为保证阀门在低温下密封的安全可靠性，在设计密封结构时，也要采用特殊的密封结构。在低温下采用单独填料进行密封容易泄漏，我们通过唇式密封圈、聚四氟乙烯、O形圈3重密封来保证填料处的密封，采用碟簧组预紧式结构，补偿温度波动变化时螺栓变形量的变化，同时防止长时间工作后填料等密封件的松弛。双层密封结构如图4-4所示。
图4-4 双层密封结构
4.2.3.6 防火结构设计
阀体和阀盖连接部位采用唇式密封圈和石墨缠绕垫片的双道密封结构，如图4-4所示，阀杆密封部位也采用唇式密封圈、石墨填料组和O形圈多重密封结构。当火灾发生时，唇式密封圈熔化失效，此时中腔石墨缠绕垫片和阀杆石墨填料组起主要密封作用，防止发生外漏。