簡述了軸流式止回閥的結(jié)構(gòu)、性能特點，根據(jù)LNG 接收站的功能定位和各管路系統(tǒng)特點提出了軸流式止回閥的選擇原則，以某工程案例為依據(jù)提出了LNG 接收站應(yīng)用于軸流式止回閥的位置組合，簡述了應(yīng)用于LNG接收站的軸流式止回閥的性能要求和國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀，提出了國產(chǎn)化的必要性。

　　由于具有節(jié)能、降噪、低流阻、防水錘、開關(guān)迅速等特點，軸流式止回閥被廣泛應(yīng)用于油氣集輸管線上，而該類型閥門在LNG接收站中的應(yīng)用鮮有報道。實際上，國內(nèi)已建或在建的大型LNG接收站如廣東大鵬、福建莆田、浙江寧波、粵東、天津等均在關(guān)鍵需要止逆的部位運(yùn)用了軸流式止回閥。在LNG接收站的設(shè)計過程中，在充分考慮工藝技術(shù)先進(jìn)、可靠、安全、穩(wěn)定等特點的同時，也遵循了消聲減震、節(jié)能減排等設(shè)計原則，軸流式止回閥在接收站中的應(yīng)用順勢而生。

1、軸流式止回閥的結(jié)構(gòu)形式及性能特點

　　1.1、軸流式止回閥的結(jié)構(gòu)形式

　　軸流式止回閥結(jié)構(gòu)簡單，主要由閥體、閥座、閥瓣、彈簧、導(dǎo)向套及導(dǎo)流罩等零部件組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1———閥體; 2———閥座; 3———閥瓣; 4———彈簧; 5———導(dǎo)向套; 6———導(dǎo)流罩。

圖1 軸流式止回閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)零部件圖

　　軸流式止回閥通過閥門進(jìn)口端與出口端的壓力差來決定閥瓣的開啟和關(guān)閉。當(dāng)進(jìn)口端的壓力大與出口端的壓力循環(huán)展開彈簧力的總和時，閥瓣開啟;當(dāng)出口端壓力與彈簧彈力的總和大于進(jìn)口端壓力差時，閥瓣關(guān)閉。閥門開啟和關(guān)閉狀態(tài)結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。

圖2 閥門開啟狀態(tài)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖3 閥門關(guān)閉狀態(tài)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　1.2、軸流式止回閥的結(jié)構(gòu)特點

　　傳統(tǒng)的升降式或旋啟式止回閥是利用鉸鏈或者彈簧固定閥板，流體較少或流速較低時板往往存在閥板不能完全打開的現(xiàn)象，從而造成流體流動不穩(wěn)定、噪聲大、水錘現(xiàn)象嚴(yán)重等工況，而軸流式止回閥的直通軸流式對稱結(jié)構(gòu)和過流表面的流線型設(shè)計，使得它與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的止回閥相比具有不可比擬的優(yōu)點，主要如下：

　　(1)啟閉迅速：軸流式止回閥閥瓣行程短，流線型結(jié)構(gòu)設(shè)計阻力小，可以實現(xiàn)快速關(guān)閉。

　　(2)無噪音：閥瓣的開啟與關(guān)閉處于動態(tài)平衡系統(tǒng)中，閥門運(yùn)行平衡，關(guān)閉瞬間倒流速度小，彈簧復(fù)位使得閥門啟閉無撞擊，降低噪音和水錘效應(yīng)。

　　(3)密封性能優(yōu)良：閥瓣的質(zhì)量較輕，輕質(zhì)量、低慣性的閥瓣經(jīng)過短行程關(guān)閉后對閥座的沖擊力小，可有效減少閥座密封面因破壞而導(dǎo)致的泄漏。

　　(4)操作能耗低：流經(jīng)軸流式止回閥的流體只須克服彈簧力就可將閥門全部打開，其要求的臨界流速要遠(yuǎn)小于旋啟式止回閥所要求的臨界流速，在充份保證流通面積的前提下，可最大限度的降低操作能耗。

　　(5)流體阻力小：軸流式結(jié)構(gòu)及過流表面的流線型流道可保證流體處于層流狀態(tài)，從而使得閥門的流阻系數(shù)小，節(jié)省能源。

　　(6)安裝靈活：與同尺寸其他形式止回閥相比，軸流式止回閥長度短、質(zhì)量輕，安裝位置小，可水平、垂直及任意角度安裝。

2、軸流式止回閥在LNG接收站的應(yīng)用

　　LNG 接收站的主要功能是接卸LNG船舶運(yùn)輸而來的LNG，通過儲存、加壓、氣化等將天然氣通過輸氣管線或直接將LNG通過槽車輸送到下游用戶，它主要包括卸料系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)、LNG加壓及氣化系統(tǒng)、天然氣外輸及計量系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、槽車裝車系統(tǒng)、LNG 排放系統(tǒng)和安全泄放系統(tǒng)等。根據(jù)工藝要求，LNG 接收站的各個系統(tǒng)幾乎均配置了止回閥以防止流體倒流，但由于目前應(yīng)用于LNG行業(yè)的該類型閥門全部依賴進(jìn)口，價格相對昂貴，只有在部分關(guān)鍵位置配置軸流式止回閥。

　　2.1、LNG接收站配置軸流式止回閥的原則

　　LNG 接收站中是否需要配置軸流式止回閥主要按照如下原則：

　　(1) 容易產(chǎn)生“水錘效應(yīng)”的系統(tǒng)

　　“水錘效應(yīng)”是指在壓力管路中，由于液體流速的急劇變化，從而造成管中的液體壓力顯著、反復(fù)、迅速地變化，壓力的沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管子一般，稱為“水錘效應(yīng)”。水錘效應(yīng)的主要危害是管路系統(tǒng)壓力變化將引起管道和設(shè)備的劇烈振動，管壁受力超過正常允許范圍，從而造成管道及相關(guān)設(shè)施的破壞，容易發(fā)生泄露、火災(zāi)等安全事故。

　　軸流式止回閥啟閉迅速，閥瓣行程短，彈簧復(fù)位時閥瓣對閥體和閥座無撞擊，過流表面的流線型設(shè)計等特點可有效降低“水錘效應(yīng)”。

　　(2)開關(guān)相對頻繁的間歇操作系統(tǒng)

　　通常情況下，LNG 接收站均是按照一年365日連續(xù)操作工況進(jìn)行設(shè)計的，接收站必須滿足對城市管網(wǎng)不間斷供氣的要求(除不可抗拒力意外)，但是根據(jù)站內(nèi)各個系統(tǒng)的功能特點以及工程所在地的市場情況，部分系統(tǒng)在運(yùn)營過程中不是連續(xù)運(yùn)行的。間歇操作系統(tǒng)中閥門的突然關(guān)閉或打開，很容易使得后續(xù)流體在慣性作用下產(chǎn)生水錘。因此，在LNG接收站設(shè)計止回閥選型時，間歇操作系統(tǒng)考慮采用軸流式止回閥。

　　(3)流體壓力較高的系統(tǒng)

　　流體壓力較高，閥門突然關(guān)閉或者開啟時閥門前后瞬時壓差更大。管路的壓力越高，閥門忽然關(guān)閉時流體慣性越大，流體沖擊波對管路系統(tǒng)的危害也越大。因此，在LNG接收站設(shè)計止回閥選型時，間高壓系統(tǒng)考慮采用軸流式止回閥。

　　(4)泵出口管線

　　止回閥的主要作用是防止介質(zhì)倒流引起泵及驅(qū)動電動機(jī)反轉(zhuǎn)，因此，在LNG接收站設(shè)計過程中，LNG輸送泵的出口考慮采用軸流式止回閥。

　　2.2、LNG接收站應(yīng)用軸流式止回閥的位置組合

　　根據(jù)第2.1中的選擇原則，LNG接收站應(yīng)用軸流式止回閥的主要位置組合如表1所示。

表1 LNG接收站應(yīng)用軸流式止回閥的主要位置組合

　　備注： 管路系統(tǒng)是否易產(chǎn)生“水錘效應(yīng)”，以中海油某個接收站為案例，運(yùn)用AFTimpulse模擬計算的理論結(jié)果，其他指標(biāo)如操作特性、流體壓力等也是以該案例為依據(jù)。

3、應(yīng)用于LNG接收站的軸流式止回閥生產(chǎn)現(xiàn)狀

　　應(yīng)用于LNG接收站的軸流式止回閥，不但在性能上滿足常溫閥門的優(yōu)良特性，而且閥體及零部件的機(jī)械性能、強(qiáng)度和剛度等也必須滿足在-196℃ 工況下安全運(yùn)行的要求。

　　目前應(yīng)用于LNG行業(yè)的低溫軸流式止回閥的制造技術(shù)主要集中在國外，如英國的GOODWININTERNATIONALLTd. 、韓國的S&SVALVECO.LIMTED和法國的MalbranqueSAS等，這些公司的產(chǎn)品在國內(nèi)外LNG行業(yè)均具有良好的應(yīng)用業(yè)績，閥門的設(shè)計、制造、檢驗、試驗等均采用歐標(biāo)或美標(biāo)。

　　經(jīng)過多年的研究和實踐，國內(nèi)廠家在軸流式止回閥的設(shè)計、制造、檢驗、實驗等方面已經(jīng)積累了成熟經(jīng)驗，部分廠家已經(jīng)成功制造出該類型的閥門，如蘇州紐威閥門有限公司、自貢高壓閥門有限公司等，但上述廠家的該類型閥門應(yīng)用于常溫管路系統(tǒng)中的業(yè)績較多，在LNG行業(yè)到目前為止沒有應(yīng)用案例。

4、結(jié)術(shù)語

　　隨著中石油、中石化以及中海油等能源公司對LNG 行業(yè)的介入，中國的LNG接收站建設(shè)越來越多，與LNG接收站配套的衛(wèi)星站、中轉(zhuǎn)站的建設(shè)速度也將逐漸加快，軸流式止回閥的需求量也將越來越大，進(jìn)口閥門不但價格昂貴、運(yùn)輸和售后服務(wù)繁瑣，合同執(zhí)行過程中一旦出現(xiàn)變更也將給項目建設(shè)造成很大的麻煩，應(yīng)用于LNG接收站的軸流式止回閥的國產(chǎn)化勢在必行。