文章標簽：呼吸閥 低溫 閥 防火設計
超低溫呼吸閥的結構特點及設計：
1. 采用加長閥蓋設計及滴水板設計、防火及防靜電設計、閥腔泄壓呼吸閥密封圈的設計等；
2. 針對呼吸閥密封圈的設計，重點介紹了單活塞密封和雙活塞密封型式的結構特點及密封原理。
3. 介紹呼吸閥安裝注意事項，如呼吸閥安裝角度的要求、呼吸閥泄壓的方向要求等。
近幾年，隨著石油化工的大力發展，液化天然氣(LNG)廣泛地應用，超低溫工況下應用的呼吸閥要求也越來越高。
根據相關工程設計及工藝操作安全的要求，國內外各呼吸閥供應商一直在研究超低溫呼吸閥在不同部位的結構設計。
小編結合液化天然氣生產的工程設計實踐經驗介紹超低溫呼吸閥的主要結構設計特點、低溫試驗及安裝的注意事項，以便為工程設計中類似介質的超低溫呼吸閥的選用提供參考。
1、超低溫呼吸閥簡述
石化行業中對低溫呼吸閥的定義是按照輸送介質的設計溫度來定義的，一般將應用在介質溫度-40 ℃以下的呼吸閥稱作低溫閥，應用在介質溫度-101 ℃以下的呼吸閥稱作超低溫呼吸閥。
超低溫呼吸閥主要應用于液化天然氣、液化石油氣以及空分行業的裝置上，輸出的液態低溫介質有：液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產品等。這些介質不但易燃易爆，而且在升溫或者閃蒸時會發生氣化，氣化時體積急劇膨脹，如果輸送這些流體的呼吸閥中有密閉閥腔且結構設計不合理，則會造成閥腔超壓，從而導致介質泄漏，甚至呼吸閥開裂造成事故。
2、超低溫呼吸閥主要結構的設計特點
超低溫呼吸閥因其使用介質和使用環境的特殊性，在結構設計上有著與其他種類呼吸閥顯著不同的特點。
2.1、加長閥蓋設計及滴水板設計
低溫呼吸閥的閥蓋均采用加長閥蓋的設計。加長閥蓋的設計要使呼吸閥操作手柄和填料安裝位置遠離低溫區，既可以避免介質的低溫導致呼吸閥操作者的冷灼傷，也可以使呼吸閥的填料在正常的溫度下工作，保證填料不會受到霜凍的侵害而導致填料斷裂失效。另外，由于一般超低溫呼吸閥保冷層會比較厚，加長的閥蓋也保證了保冷施工的空間，并使填料壓蓋位于保冷層外，添加填料及緊固壓蓋螺栓時，無須損壞保冷層。有的廠家在超低溫呼吸閥的加長閥蓋上，采用了滴水板設計。滴水板需設置在保冷層外側，可以防止冷凝的水滴落到保冷層及閥體上部，保護保冷層及防止冷量流失。
表1 為美國呼吸閥及管件制造商標準化協會的標準MSS SP-134 中給出的低溫閥加長桿的長度。各個廠家的產品在加長閥蓋的長度規定上會稍有不同，在設計時需參考選定廠家的產品尺寸。
2.2、防火設計及防靜電設計
由于超低溫呼吸閥一般均應用在易燃易爆的介質上，防火設計及防靜電設計顯得尤為重要，是超低溫呼吸閥結構的必要組成部分，不可缺少。超低溫呼吸閥的防火設計與普通呼吸閥的設計類似，在各環節的密封上采用石墨密封圈。防靜電設計采用彈簧式結構，避免靜電電荷累積產生的爆炸危險。
2.3、閥腔泄壓設計及呼吸閥的密封圈設計
超低溫呼吸閥應用在易燃易爆且容易氣化的介質時，對于呼吸閥密封結構有著特殊的要求。這是因為呼吸閥在結構上一般會有密閉閥腔，由于介質氣化時體積急劇膨脹，呼吸閥在密封結構設計上，一定要考慮密閉閥腔的泄壓要求。呼吸閥按結構分為浮動球式及固定球式兩種。由于浮動球式超低溫呼吸閥和固定球式超低溫呼吸閥的呼吸閥密封原理不同，在泄壓設計上，會有明顯的區別。
浮動球式呼吸閥的密封依靠介質的壓力，把球體推向下游的密封面，從而達到密封的要求。所以一般浮動球式低溫呼吸閥的密封結構為上游密封圈采用彈簧預緊式密封結構，泄壓采用在球體上鉆孔的方式。由于上游介質的壓力高，一般呼吸閥的泄壓方向都采用向上游泄壓。彈簧預緊式閥座可以使球體在彈簧的作用下，壓向下游密封圈。這種密封結構的好處是使密封更可靠，同時呼吸閥開啟扭矩也會減小。球體上鉆孔可以使閥腔與呼吸閥上游相通，避免閥腔因介質氣化膨脹而局部升壓。
固定球式超低溫呼吸閥的密封一般是雙向密封，即上下游密封圈要同時起到密封的作用。上游密封圈用單活塞式密封閥座，下游密封圈用雙活塞式密封閥座。單活塞閥座的原理為單向活塞式的作用，在密封副的設計上，考慮到因密封面兩個方向作用力的差值而產生的作用力方向的不同，從而使密封副在壓力差的推動下，產生相應方向的活塞運動(單活塞效應)。
正常壓力下前閥座單活塞密封示意圖見圖1，在上游管道正常推力P1 大于反向推力P2 時(P1>P2)，在壓力差的作用下，把密封圈壓向球體，達到密封;而在閥腔壓力升高時，在此壓力的作用下，推開密封圈，使閥腔里的氣體泄向上游管道。
3、超低溫呼吸閥的安裝注意事項
因為超低溫呼吸閥的特殊結構，安裝呼吸閥時，也應考慮相應的呼吸閥結構特點，否則將會影響呼吸閥的使用，導致呼吸閥失效。
3.1、閥桿安裝角度
超低溫呼吸閥不能水平安裝，即閥桿不可安裝在水平方向。這是由于超低溫閥加長閥蓋的結構特點要求的，否則低溫介質將充滿閥蓋的加長部分，造成呼吸閥填料失效，并會將冷量傳給呼吸閥手柄，給操作人員帶來人身傷害。
3.2、泄壓方向
如前所述，超低溫呼吸閥一般向上游方向泄壓。這里要特別提出的是，這個上游方向并非一直是與管線流向相反的方向，準確地說應該是呼吸閥關閉時的上游方向。比如，因為考慮維修而設在調節閥兩端的切斷閥的安裝方向應該相反，兩個切斷閥的泄壓方向均應背對調節閥的方向。這樣在調節閥的維修時，兩個切斷閥在關閉狀態時，可以分別向相連接的管道方向泄壓，否則呼吸閥閥腔中的氣體將會泄向大氣而造成環境污染，并產生爆炸危險。所以在安裝呼吸閥時，要特別注意呼吸閥泄壓方向的要求。呼吸閥泄壓的方向應在工藝流程圖上標出，并體現在管道軸測圖中。
3.3、呼吸閥干燥要徹底
由于超低溫呼吸閥呼吸閥均在低溫工況下使用，對呼吸閥的干燥提出了很高的要求。如果呼吸閥里有積水存在，在低溫下水會結冰，體積膨脹，對呼吸閥內部的部件會產生壓力，導致呼吸閥密封不嚴，甚至結構損壞。超低溫呼吸閥在水壓試驗后，要進行嚴格的干燥才能出廠。通常超低溫呼吸閥呼吸閥在現場不做水壓試驗，而用氣壓試驗代替。這是因為施工現場的條件有限，水壓試驗后呼吸閥內積水去除不完全，干燥不徹底，影響呼吸閥的正常使用。
4、總結
總之，希望我們提供的技術文章能夠幫到呼吸閥行業的同仁們。
文章來源：呼吸閥生產廠家
