1.4 LNG低温过程控制阀门分类说明

LNG通用阀门二维平面图如图1-10所示。

1.4.1 LNG蝶阀

LNG蝶阀又叫翻板阀，主要由阀体、阀杆、蝶板和密封圈组成。阀体呈圆筒形，轴向长度短，内置蝶板。可用于低压管道LNG的开关控制。在LNG管道上主要起切断和节流作用。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。蝶板由阀杆带动，若转过90°便能完成一次启闭，改变蝶板的偏转角度即可控制介质的流量。普通蝶阀也适用于发生炉、煤气、天然气、液化石油气、城市煤气、冷热空气、化工冶炼和发电环保、建筑给排水等工程系统中输送各种腐蚀性、非腐蚀性流体介质的管道上，用于调节和截断介质的流动。

1.4.2 LNG球阀

LNG球阀阀体内安装球体，球体由阀杆带动，并绕球阀轴线做旋转运动，可用于LNG的调节与控制。其中，硬密封V形球阀其V形球芯与堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等的介质。而多通球阀在管道上不仅可灵活控制介质的合流、分流、及流向的切换，同时也可关闭任一通道而使另外两个通道相连。本类阀门在管道中一般应当水平安装。球阀按照驱动方式分为气动球阀及手动球阀。

1.4.3 LNG闸阀

LNG闸阀主要由阀体、阀座、闸板、阀杆等构成，闸板的运动方向与流体方向相互垂直。闸阀通过阀座和闸板接触并进行双向密封，通常密封面会堆焊金属材料以增加耐磨性，如堆焊1Cr13、STL6、不锈钢等。闸板有刚性闸板和弹性闸板，根据闸板的不同，闸阀分为刚性闸阀和弹性闸阀。楔式闸阀的闸板可以做成一个整体，叫做刚性闸板；也可以做成能产生微量变形的闸板，以改善其工艺性，弥补密封面角度在加工过程中产生的偏差，这种闸板叫做弹性闸板。闸阀一般采用强制密封，即依靠外力强行将闸板压向阀座，以保证密封面的密封性。闸阀的闸板随阀杆一起作直线运动的，叫升降杆闸阀，亦叫明杆闸阀。通常在升降杆上有梯形螺纹，通过阀门顶端的螺母以及阀体上的导槽，将旋转运动变为直线运动，也就是将操作转矩变为操作推力。有的闸阀，阀杆螺母设在闸板上，手轮转动带动阀杆转动，而使闸板提升，这种阀门叫做旋转杆闸阀，或叫暗杆闸阀。

1.4.4 LNG截止阀

LNG截止阀属于强制密封式阀门，所以在阀门关闭时，必须向阀瓣施加压力，以强制密封面不泄漏。当介质由阀瓣下方进入阀门时，操作力所需要克服的阻力是阀杆和填料的摩擦力与由介质的压力所产生的推力，关阀门的力比开阀门的力大，所以阀杆的直径要大，否则会发生阀杆顶弯的故障。按连接方式分类，截止阀分为法兰连接、丝扣连接、焊接连接三种。我国阀门“三化给”曾规定，截止阀的流向，一律采用自上而下。截止阀开启时，阀瓣的开启高度为公称直径的25%～30%时，流量达到最大，表示阀门已达全开位置。所以截止阀的全开位置，应由阀瓣的行程来决定。截止阀可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。因此，这种类型的截流截止阀阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。

1.4.5 LNG减压阀

LNG减压阀如图1-11所示。

减压阀是通过流量调节将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。

1.4.6 LNG节流阀

LNG节流阀如图1-12所示。

节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体并产生微分节流效应。通常情况下，节流阀的外形结构与截止阀相似，只是它们启闭件的形状有所不同。节流阀的启闭件大多为圆锥流线型，通过它改变通道截面积而达到节流制冷功效。介质在节流阀瓣和阀座之间流速很大，以致使这些零件表面很快损坏—即所谓气蚀现象。为了尽量减少气蚀影响，阀瓣采用耐气蚀材料（合金钢制造）并制成顶尖角为140°～180°的流线型圆锥体，这还能使阀瓣能有较大的开启高度，一般不推荐在小缝隙下节流。节流阀按通道方式可分为直通式和角式两种；按启闭件的形状分，有针形、沟形和窗形三种。可调节节流阀阀针和阀芯采用硬质合金制造，产品可按API6A标准设计，具有耐磨、耐冲刷性能。滑套式节流阀阀芯采用低噪音平衡型结构，开启轻便，阀芯表面覆盖碳化钨，适合于有闪蒸、高压差、高压力、空化等条件苛刻的场合，使用寿命长，流量调节精度大大提高。

1.4.7 LNG安全阀

LNG安全阀是启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀门。安全阀属于自动阀类，主要用于LNG容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。当设备或管道内压力或温度超过安全阀设定压力时，自动开启泄压或降温，保证设备和管道内介质压力（温度）在设定压力（温度）之下，保护设备和管道正常工作，防止发生意外，减少损失。安全阀主要应用于LNG液化系统、LNG储罐、LNG槽车等系统。安全阀一般按结构形式分为弹簧式安全阀、杠杆式安全阀、脉冲式安全阀，其中弹簧式安全阀应用最为普遍。安全阀按连接方式可分为螺纹安全阀和法兰安全阀。安全阀口径一般都不大，常用的都在DN15～80mm之间，超过150mm一般都称为大口径安全阀。LNG安全阀如图1-13所示。

1.4.8 LNG止回阀

止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止LNG倒流的阀门，又称逆止阀、单向阀、逆流阀和背压阀等。止回阀属于一种自动阀门，其主要作用是防止LNG倒流、防止泵及驱动电动机反转，以及容器LNG的泄放。止回阀还可用于给其中的压力可能升至超过系统压力的辅助系统提供补给的管路上。止回阀主要可分为旋启式止回阀（依重心旋转）与升降式止回阀（沿轴线移动）。止回阀只允许介质向一个方向流动，而且阻止反方向流动。旋启式止回阀在完全打开的状况下，流体压力几乎不受阻碍，因此通过阀门的压力降相对较小。升降式止回阀的阀瓣坐落位于阀体上阀座密封面上。此阀门除了阀瓣可以自由地升降之外，其余部分如同截止阀一样，流体压力使阀瓣从阀座密封面上抬起，介质回流导致阀瓣回落到阀座上，并切断流动。LNG止回阀平面图如图1-14所示。

1.4.9 LNG针阀

针阀是一种微调阀，其阀塞为针形，主要用于流量调节。微调阀要求阀口开启逐渐变大，从关闭到开启最大能连续细微地调节。针形阀塞即能实现这种功能。针形阀塞一般用经过淬火的钢制长针，而阀座是用锡、铜等软质材料制成。阀针与阀座间的密封依靠其锥面紧密配合达到。阀针的锥度有1∶50和1∶60锥角两种，锥表面要经过精细研磨。阀杆与阀座间的密封是靠波纹管实现。最大工作压力为40MPa，阀门尺寸1/8～1in（英制）、M6～M28（公制），阀体材料有铜、316SS、碳钢及各种特殊材料。低温针形阀如图1-15所示。

1.4.10 LNG呼吸阀

LNG呼吸阀由压力阀和真空阀组成，安装于LNG系统上，能随系统内LNG正负压变化而自动启闭，使系统内外气压差保持在允许值范围内。呼吸阀是维护储罐气压平衡，减少介质挥发的安全节能产品，呼吸阀充分利用储罐本身的承压能力来减少介质排放，其原理是利用正负压阀盘的重量来控制储罐的排气正压和吸气负压；当往罐外抽出介质，使罐内上部气体空间的压力下降，达到呼吸阀的操作负压时，罐外的大气将呼吸阀的负压阀盘顶开，使外界气体进入罐内，使罐内的压力不再继续下降，让罐内与罐外的气压平衡，来保护储罐的安全装置。当罐内介质的压力在呼吸阀的控制操作压力范围之内时，呼吸阀不工作，保持油罐的密闭性；当往罐内补充介质，使罐内上部气体空间的压力升高，达到呼吸阀的操作正压时，压力阀被顶开，气体从呼吸阀呼出口逸出，使罐内压力不再继续增高。呼吸阀主要包括紧定式呼吸阀、填料式呼吸阀、自封式呼吸阀及油封式呼吸阀。图1-16所示为各种呼吸阀

1.4.11 LNG温控阀

LNG温控阀主要应用于LNG液化系统，控制温度一般介于-40～-164℃之间。温控阀是流量调节阀在温度控制领域的典型应用，其基本原理：通过控制换热器、空调机组或其他热、冷设备的一次热（冷）媒入口流量，以达到控制设备出口温度。当负荷产生变化时，通过改变阀门开启度调节流量，以消除负荷波动造成的影响，使温度恢复至设定值。自力式温度调节阀利用液体受热膨胀及液体不可压缩的原理实现自动调节。温度传感器内的液体膨胀是均匀的，其控制作用为比例调节。被控介质温度变化时，传感器内的感温液体体积随着膨胀或收缩。被控介质温度高于设定值时，感温液体膨胀，推动阀芯向下关闭阀门，减少热媒的流量；被控介质的温度低于设定值时，感温液体收缩，复位弹簧推动阀芯开启，增加热媒的流量。电动温控阀控制器具有PI、PID调节功能，控制精确，多回路控制，功能多样，可实现流体流量、压力、压差、温度、湿度、焓值和空气质量的控制。执行器有电动机械式和电动液压式，带有手动和自动调节功能，调节灵敏、关断力大、流量特性可调（线性等百分比）。电动液压式执行器带断电自动复位保护功能，可接收0～10V或4～20mA的信号并带有阀位反馈功能。阀体为流量调节阀，适用于LNG液化过程中混合制冷剂的调节及液化后LNG温度的控制过程，其可调比大、密封严密、耐高温、防汽蚀。图1-17所示为不同形式温控阀。

1.4.12 LNG疏气阀

LNG疏气阀一般用于LNG管道系统，可将LNG气液两相流进行分离，即将LNG饱和液体中蒸发的气体分离出来。LNG疏气阀主要应用于LNG管网及LNG液化系统中，能自动分离气液两相流。根据不同的工作原理，疏气阀主要包括机械型、热动力式及热静力式三种类型。机械型疏气阀依靠阀内凝结液高度的变化而动作，包括浮球式、倒置筒式以及自由半浮球式三种。热动力式包括膜片式、迷宫式两种。热静力式主要包括双金属型、膜盒型等。图1-18所示为各系列疏气阀，图1-19所示为浮球疏气阀。