[发明专利]一种低温阀门内冷循环实验系统

说明书

本发明公开了一种低温阀门内冷循环实验系统，包括用于低温介质动态存积的储液槽、低温储罐与储液槽相连用于补液的低温储罐、待测的低温阀门、固定低温阀门用的阀门装夹平台、和低温泵循环子系统；所述低温泵循环子系统连接储液槽与低温阀门并实现低温介质通过低温阀门内部并循环冷却。本发明是国内首套低温阀门内冷循环试验系统，从根本上解决了外冷法低温试验产生的与阀门实际工况相反的温度梯度造成密封副失效的问题，同时能真实的反应了低温阀门的各项性能；为液化天然气等领域用超低温阀门国产化提供了有效的验证手段，对打破国外技术垄断，促进行业技术进步意思重大。

技术领域

本发明涉及阀门低温试验系统，具体是一种低温阀门内冷循环实验系统。

背景技术

低温阀门是指介质工作温度在-29℃以下的阀门，广泛应用于空分、乙烯石化，液化天然气（LNG）等领域。近年来，随着国家能源结构的调整，大型LNG接收站大规模投入建设，并陆续进入运行。低温阀门是大型LNG接收站内极其重要的管道控制设备，其使用的主要特点有：（1）参数高：其运行温度约-162℃，考核温度-196℃，Class900或Class1500以下；（2）范围广：阀门连接端的公称直径NPS（ Nominal Pipe Size）3/4～NPS 42或更高；（3）阀种繁多：包括低温闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、止回阀、调节阀、安全阀等，但其中上装式球阀约占一半；（4）工况差：低温阀门均长周期运行，且工况条件恶劣！

目前，超低温阀门国内制造厂家甚多，LNG用超低温阀门已经列入国产化研发。长期以来，超低温阀门的制造，对阀门用材料和阀门的最终检验试验都必须在超低温状态下完成。目前阀门低温试验所执行的标准主要是：GB/T24925-2010、BS 6364:1984、MESC SPE 77/200等。阀门低温试验是检验低温阀门在低温工况环境下的性能，以对低温阀门整机性能作出评价。低温试验的主要内容有：检验启闭件、密封副等的密封情况；整机带压工况的操作性能等。检测参数有：阀体、阀盖、阀杆、阀瓣、填料函、冷媒及环境温度；阀门出口端的瞬间泄漏率、累积泄漏量和平均泄漏率；试验介质压力极其变动情况。试验介质一般为氦气或混氦氮气。

且目前的检验标准及资料所推荐的阀门低温试验方法几乎都是采用外冷法，即利用冷媒从受试阀门外部提取热量，降低阀门温度。然而，使用外冷法对低温阀门在降温时会产生一个与实际工况相反的温度梯度，以低温球阀为例，阀体和阀盖从外部快速冷却，产生体积收缩，而此时球体、阀座尚未完全冷透，特别是由于非金属阀座的隔热作用，进一步延缓了热量传递过程。此时，原有的配合被改变，非金属阀座或组合阀座的非金属密封圈可能会受到过度挤压，造成各部件动作困难，我们姑且称这种现象为：“低温抱死”。“低温抱死”会使非金属阀座产生永久性变形，并且，聚四氟乙烯等非金属材料的热膨胀系数要远大于金属材料，随着内、外温度的逐渐平衡，内件收缩，密封比压降低或消失，密封副失效！

另外，即使采用外冷法低温试验合格的阀门产品，由于实际工况中，低温介质从阀门内部流过，外部接触常温或相对较高温度环境，不利于阀门密封的温度梯度可能始终存在，阀门壳体的温度水平高于内件，装配时预加的密封比压会有所降低或消失，仍可能会造成密封失效！

综合以上原因，有必要对LNG用超低温阀门低温试验系统装置进行改进，设计“一种低温阀门内冷循环实验系统”，以真实地反映在实际工况条件下低温阀门的综合性能。

发明内容

为了避免采用外冷法低温试验产生与实际工况相反的温度梯度造成的密封副失效问题，真实地反映在实际工况条件下低温阀门的综合性能，本发明提出一种低温阀门内冷循环实验系统。具体技术方案如下：

一种低温阀门内冷循环系统，包括用于低温介质现场存储及回收的储液槽、被测的低温阀门、用于固定低温阀门的阀门装夹平台、连接储液槽与低温阀门并实现低温介质在低温阀门内循环冷却的低温泵循环子系统和增压系统。