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、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)在運營過程中不是連續(xù)運行的。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械性能、強度和剛度等也必須滿足在-196℃ 工況下安全運行的要求。

　　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，進口閥門不但價格昂貴、運輸和售后服務(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。