文章标签：呼吸阀 低温 阀 防火设计
超低温呼吸阀的结构特点及设计：
1. 采用加长阀盖设计及滴水板设计、防火及防静电设计、阀腔泄压呼吸阀密封圈的设计等；
2. 针对呼吸阀密封圈的设计，重点介绍了单活塞密封和双活塞密封型式的结构特点及密封原理。
3. 介绍呼吸阀安装注意事项，如呼吸阀安装角度的要求、呼吸阀泄压的方向要求等。
近几年，随着石油化工的大力发展，液化天然气(LNG)广泛地应用，超低温工况下应用的呼吸阀要求也越来越高。
根据相关工程设计及工艺操作安全的要求，国内外各呼吸阀供应商一直在研究超低温呼吸阀在不同部位的结构设计。
小编结合液化天然气生产的工程设计实践经验介绍超低温呼吸阀的主要结构设计特点、低温试验及安装的注意事项，以便为工程设计中类似介质的超低温呼吸阀的选用提供参考。
1、超低温呼吸阀简述
石化行业中对低温呼吸阀的定义是按照输送介质的设计温度来定义的，一般将应用在介质温度-40 ℃以下的呼吸阀称作低温阀，应用在介质温度-101 ℃以下的呼吸阀称作超低温呼吸阀。
超低温呼吸阀主要应用于液化天然气、液化石油气以及空分行业的装置上，输出的液态低温介质有：液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等。这些介质不但易燃易爆，而且在升温或者闪蒸时会发生气化，气化时体积急剧膨胀，如果输送这些流体的呼吸阀中有密闭阀腔且结构设计不合理，则会造成阀腔超压，从而导致介质泄漏，甚至呼吸阀开裂造成事故。
2、超低温呼吸阀主要结构的设计特点
超低温呼吸阀因其使用介质和使用环境的特殊性，在结构设计上有着与其他种类呼吸阀显著不同的特点。
2.1、加长阀盖设计及滴水板设计
低温呼吸阀的阀盖均采用加长阀盖的设计。加长阀盖的设计要使呼吸阀操作手柄和填料安装位置远离低温区，既可以避免介质的低温导致呼吸阀操作者的冷灼伤，也可以使呼吸阀的填料在正常的温度下工作，保证填料不会受到霜冻的侵害而导致填料断裂失效。另外，由于一般超低温呼吸阀保冷层会比较厚，加长的阀盖也保证了保冷施工的空间，并使填料压盖位于保冷层外，添加填料及紧固压盖螺栓时，无须损坏保冷层。有的厂家在超低温呼吸阀的加长阀盖上，采用了滴水板设计。滴水板需设置在保冷层外侧，可以防止冷凝的水滴落到保冷层及阀体上部，保护保冷层及防止冷量流失。
表1 为美国呼吸阀及管件制造商标准化协会的标准MSS SP-134 中给出的低温阀加长杆的长度。各个厂家的产品在加长阀盖的长度规定上会稍有不同，在设计时需参考选定厂家的产品尺寸。
2.2、防火设计及防静电设计
由于超低温呼吸阀一般均应用在易燃易爆的介质上，防火设计及防静电设计显得尤为重要，是超低温呼吸阀结构的必要组成部分，不可缺少。超低温呼吸阀的防火设计与普通呼吸阀的设计类似，在各环节的密封上采用石墨密封圈。防静电设计采用弹簧式结构，避免静电电荷累积产生的爆炸危险。
2.3、阀腔泄压设计及呼吸阀的密封圈设计
超低温呼吸阀应用在易燃易爆且容易气化的介质时，对于呼吸阀密封结构有着特殊的要求。这是因为呼吸阀在结构上一般会有密闭阀腔，由于介质气化时体积急剧膨胀，呼吸阀在密封结构设计上，一定要考虑密闭阀腔的泄压要求。呼吸阀按结构分为浮动球式及固定球式两种。由于浮动球式超低温呼吸阀和固定球式超低温呼吸阀的呼吸阀密封原理不同，在泄压设计上，会有明显的区别。
浮动球式呼吸阀的密封依靠介质的压力，把球体推向下游的密封面，从而达到密封的要求。所以一般浮动球式低温呼吸阀的密封结构为上游密封圈采用弹簧预紧式密封结构，泄压采用在球体上钻孔的方式。由于上游介质的压力高，一般呼吸阀的泄压方向都采用向上游泄压。弹簧预紧式阀座可以使球体在弹簧的作用下，压向下游密封圈。这种密封结构的好处是使密封更可靠，同时呼吸阀开启扭矩也会减小。球体上钻孔可以使阀腔与呼吸阀上游相通，避免阀腔因介质气化膨胀而局部升压。
固定球式超低温呼吸阀的密封一般是双向密封，即上下游密封圈要同时起到密封的作用。上游密封圈用单活塞式密封阀座，下游密封圈用双活塞式密封阀座。单活塞阀座的原理为单向活塞式的作用，在密封副的设计上，考虑到因密封面两个方向作用力的差值而产生的作用力方向的不同，从而使密封副在压力差的推动下，产生相应方向的活塞运动(单活塞效应)。
正常压力下前阀座单活塞密封示意图见图1，在上游管道正常推力P1 大于反向推力P2 时(P1>P2)，在压力差的作用下，把密封圈压向球体，达到密封;而在阀腔压力升高时，在此压力的作用下，推开密封圈，使阀腔里的气体泄向上游管道。
3、超低温呼吸阀的安装注意事项
因为超低温呼吸阀的特殊结构，安装呼吸阀时，也应考虑相应的呼吸阀结构特点，否则将会影响呼吸阀的使用，导致呼吸阀失效。
3.1、阀杆安装角度
超低温呼吸阀不能水平安装，即阀杆不可安装在水平方向。这是由于超低温阀加长阀盖的结构特点要求的，否则低温介质将充满阀盖的加长部分，造成呼吸阀填料失效，并会将冷量传给呼吸阀手柄，给操作人员带来人身伤害。
3.2、泄压方向
如前所述，超低温呼吸阀一般向上游方向泄压。这里要特别提出的是，这个上游方向并非一直是与管线流向相反的方向，准确地说应该是呼吸阀关闭时的上游方向。比如，因为考虑维修而设在调节阀两端的切断阀的安装方向应该相反，两个切断阀的泄压方向均应背对调节阀的方向。这样在调节阀的维修时，两个切断阀在关闭状态时，可以分别向相连接的管道方向泄压，否则呼吸阀阀腔中的气体将会泄向大气而造成环境污染，并产生爆炸危险。所以在安装呼吸阀时，要特别注意呼吸阀泄压方向的要求。呼吸阀泄压的方向应在工艺流程图上标出，并体现在管道轴测图中。
3.3、呼吸阀干燥要彻底
由于超低温呼吸阀呼吸阀均在低温工况下使用，对呼吸阀的干燥提出了很高的要求。如果呼吸阀里有积水存在，在低温下水会结冰，体积膨胀，对呼吸阀内部的部件会产生压力，导致呼吸阀密封不严，甚至结构损坏。超低温呼吸阀在水压试验后，要进行严格的干燥才能出厂。通常超低温呼吸阀呼吸阀在现场不做水压试验，而用气压试验代替。这是因为施工现场的条件有限，水压试验后呼吸阀内积水去除不完全，干燥不彻底，影响呼吸阀的正常使用。
4、总结
总之，希望我们提供的技术文章能够帮到呼吸阀行业的同仁们。
文章来源：呼吸阀生产厂家
