低溫閥門(mén)的應(yīng)用及設(shè)計(jì)
低溫閥門(mén)的填料部位都是加高的，即閥桿加長(zhǎng)，是指能夠在低溫工況下使用的閥門(mén)，通常把工作溫度低于-40℃的閥門(mén)稱為低溫閥門(mén)。低溫閥門(mén)是石油化工、空氣分離、天然氣等工業(yè)不可缺少的重要設(shè)備之一，其質(zhì)量的優(yōu)劣決定著能否安全、經(jīng)濟(jì)、持續(xù)地生產(chǎn)。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，低溫閥門(mén)的用途越來(lái)越廣，需求也越來(lái)越大。
低溫閥門(mén)的一般設(shè)計(jì)要求
低溫閥門(mén)工作條件苛刻，其工作介質(zhì)大部分為易燃、易爆、滲透性強(qiáng)的物質(zhì)，最低工作溫度可達(dá)-269℃，最高使用壓力達(dá)10MPa。因此，低溫閥門(mén)的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)與通用閥門(mén)相比有很大的區(qū)別。一般，根據(jù)低溫閥門(mén)的使用工況，對(duì)設(shè)計(jì)工作提出以下幾點(diǎn)要求：
（1）閥門(mén)及其組合件在低溫介質(zhì)及周圍環(huán)境溫度下應(yīng)具有長(zhǎng)時(shí)間工作的能力（一般為10年或是3500~5000次循環(huán)）；
（2）閥門(mén)相對(duì)于低溫介質(zhì)，不應(yīng)成為一個(gè)顯著熱源，這是因?yàn)闊崃康牧魅霑?huì)降低熱效率，而且熱量流入過(guò)多，還可能使閥門(mén)內(nèi)部的低溫介質(zhì)汽化，產(chǎn)生異常升壓，造成危險(xiǎn)；
（3）低溫介質(zhì)不應(yīng)對(duì)手輪的操作性能和填料的密封性能產(chǎn)生有害影響；
（4）直接和低溫介質(zhì)接觸的閥門(mén)組合件的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)的防爆和防火要求；
（5）在低溫狀態(tài)下工作的閥門(mén)組合件不能潤(rùn)滑，所以需要采取措施，防止摩擦部件被擦傷。
上述要求應(yīng)當(dāng)貫穿低溫閥門(mén)設(shè)計(jì)過(guò)程的始終，另外應(yīng)當(dāng)注意到上述要求是對(duì)低溫閥門(mén)特有的要求，在低溫閥門(mén)的設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)同時(shí)遵守相關(guān)的通用閥門(mén)的要求。
低溫閥門(mén)技術(shù)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)
在低溫閥門(mén)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了需要考慮低溫閥門(mén)的流通能力和流道阻力等一般性要求外，還需要考慮一些其他指標(biāo)，以便更好地對(duì)低溫閥門(mén)的技術(shù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。通常通過(guò)衡量能量消耗是否合理來(lái)對(duì)低溫閥門(mén)的技術(shù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，其主要評(píng)價(jià)指標(biāo)有以下幾項(xiàng)。
1.低溫閥門(mén)的絕熱性能
可以利用閥門(mén)進(jìn)入低溫介質(zhì)的熱流流量Q1與所通過(guò)的低溫介質(zhì)的質(zhì)量比來(lái)衡量低溫閥門(mén)的絕熱能力。但在介質(zhì)種類不變，僅流速發(fā)生變化時(shí)，其值就會(huì)變化，因此用這種方法作為評(píng)價(jià)低溫閥門(mén)絕熱能力的指標(biāo)顯然是不合適的。可以采用指標(biāo)KT作統(tǒng)一比較。
2.低溫閥門(mén)的冷卻性能
低溫閥門(mén)的冷卻性能是指低溫閥門(mén)從常溫冷卻到工作溫度的能力。這一性能可以利用閥門(mén)在上述過(guò)程中所消耗的能量，即在上述過(guò)程中閥門(mén)傳給低溫介質(zhì)的熱量Q2來(lái)衡量。對(duì)于周期性工作的低溫閥門(mén)來(lái)說(shuō)冷卻性能指標(biāo)有著極其重要的意義。但僅僅用Q2來(lái)衡量低溫閥門(mén)冷卻性能是不夠的。
3.低溫閥門(mén)啟閉密封件的工作性能
在低溫條件下，密封件的性能往往遭到破壞，為了實(shí)現(xiàn)可靠密封，必須采用合理的密封結(jié)構(gòu)或者加大密封比壓。可以采用與泄漏量有關(guān)的參數(shù)來(lái)衡量低溫閥門(mén)的密封能力。
4.低溫閥門(mén)表面不結(jié)冰的條件
低溫閥門(mén)工作時(shí)，其表面不應(yīng)結(jié)露，更不應(yīng)結(jié)冰。閥門(mén)外表面是否結(jié)冰首先取決于周圍空氣溫度和零部件表面溫度之間的差值ΔT1，其次取決于空氣的露點(diǎn)溫度。事實(shí)上，在全天候條件下，徹底消除結(jié)露是很困難的。但是如果ΔT1滿足一定條件，結(jié)冰的可能性就會(huì)大大降低，則閥門(mén)表面不結(jié)冰的條件為ΔT1≤5℃。
