低溫大口徑高壓上裝固定球閥設計分析

(圣博萊閥門有限公司，上海 201506)

LNG工廠、接收站、氣化站、煤氣化及空分裝置、煤制烯烴等項目中低溫大口徑高壓上裝固定球閥是作為關鍵設備來進行產品質量控制，特別是壓力等級在15～25MPa的超低溫球閥，目前主要還是依賴進口。

進口的低溫球閥，尤其是高壓大口徑上裝球閥，不僅價格昂貴，而且采購周期長，特別是關鍵閥門部件，一旦損壞，無法在短時間內恢復，使裝置的穩定運行受到嚴重制約。因此，此類閥門的國產化具有十分重要的意義。分析國內現狀發現，實現國產化還具有一定難度，主要體現在以下幾方面。

(1)技術方面：主要表現在設計技術與國外廠商有一定差距，閥門設計可靠性不強，對閥門低溫材料的選擇未做深入研究，對閥門深冷狀態下的密封影響因素分析不足。

(2)制造方面：由于國內企業在超低溫閥門設計制造領域起步較晚，在零部件加工、產品組裝和公差選擇配合方面，還缺乏一定的理論研究和實際經驗，因此，需在這方面進行大量的基礎工作。

現主要從設計方面分析NPS16 Class1500低溫大口徑高壓上裝固定球閥。

1 閥門低溫狀態下可靠性研究

采用失效模式與影響分析，對低溫閥門可靠性進行研究；根據失效模式及對應原因，分析可靠性薄弱環節并提出改進措施。失效模式零(部)件匯總見表1。

表1 失效模式零(部)件匯總

1.1 閥體強度模擬分析

閥體為閥門的核心部件，通過有限元分析計算，旨在確定其壁厚是否滿足要求(見圖1)，確保零件應力及各密封區域的應變在設計允許范圍內?！?br>