低温调节阀

尺寸：1/2" - 8" (DN15 - DN200)

压力：Class 150 - 600 / PN 10-100

标准：BS 6364, MSS SP-134, IEC 60534, ISA 75

阀体材料：A351 CF8M、A182 F316、A182 F55、蒙乃尔合金

设计：截止式阀体、加长阀盖、可选多级或平衡阀内件

低温工况下的控制阀面临两个普通控制阀不会遇到的问题。首先是执行机构。气动执行机构使用橡胶膜片和弹性体密封件。电动执行机构使用电机、齿轮传动装置和带电子元件的定位器。这些在-196°C下都无法正常工作。橡胶膜片会冻硬——执行机构试图动作时它们会开裂。电机在低温下会损失扭矩。定位器会漂移或失效，因为其校准假设在常温环境下运行。低温控制阀上的加长阀盖与隔离阀上的加长阀盖一样起到热隔离作用——保持填料函处于常温——但它对控制阀还有一个额外的好处：它在低温阀体与执行机构之间留出足够距离，使执行机构在正常环境温度下运行。加长阀盖顶部的执行机构安装法兰是温热的。执行机构正常工作。无热冲击。无冻裂膜片。无定位器漂移。

其次是阀内件。低温工况下的控制阀进行节流——它们连续调节流量，而不仅仅是开关。这种节流会在阀内件两端产生压降。在低温减压工况中——例如将LNG压力从储存压力降至输送压力——压降迫使部分低温液体瞬间闪蒸为气体。两相流——液体与气体混合——会在数月内侵蚀标准阀内件。流速高，密度在阀座处发生变化，闪蒸气携带液滴冲击阀内件表面，如同喷砂一般。

多级阀芯将总压降分散到阀体内的多个级，而不是全部集中在一个阀座上。每个级都逐步降低压力。由于压力阶跃较小，每个级的闪蒸强度也较低。两相流的冲击性也较小，因为每个级中闪蒸的液体量较少。阀芯的使用寿命更长。

不妨这样理解：在低温液体介质中，10 bar 的压力骤降到单个孔口会产生剧烈的闪蒸——大部分液体会在孔口处闪蒸成气体，由此产生的两相射流会损坏下游的阀芯。而同样的 10 bar 压力降降到四个级（每个级 2.5 bar）则在每个级只会产生轻微的闪蒸。每个中间压力下的流体仍然主要为液态。阀芯在每个级都能感受到可控的流动状态。阀门能够在控制压力的同时避免自身损坏。

高压低温调节可选平衡式阀内件。平衡式意味着阀芯带有压力平衡通道，可减小执行机构需要克服的净液压力。在高压低温工况下——例如将50 bar的LNG调节至5 bar——阀芯上的非平衡力将需要超大尺寸的执行机构。平衡式阀内件可削减该力，使标准尺寸执行机构即可完成调节，无需过大的供气量或电机功率。

低温控制阀采用截止阀体，而非球形阀体。截止阀体的几何形状能够提供适合节流的流路形状——流体进入阀体，流经阀座和阀芯，并以可控的压降流出。球阀的几何形状不便于调节——其流路本质上是一个带有可旋转障碍物的直通圆柱体。虽然可以对球阀进行轻微节流，但阀座磨损速度很快，且流量特性是非线性的。

笼式导向阀内件在行程中保持阀芯在笼内居中——适用于阀芯稳定性至关重要的大流量工况。阀杆导向阀内件通过阀杆连接处引导阀芯——结构更简单，适用于较小口径和较低流量。两者均可配备司太立合金堆焊密封面。司太立合金比裸不锈钢更能抵抗低温两相流的侵蚀作用，在闪蒸工况下延长阀内件寿命。

阀内件材料选择取决于压降和闪蒸强度。不锈钢阀内件上的司太立合金堆焊可处理中等程度的低温闪蒸——每级压降低于5 bar，闪蒸比低于15%。更高的闪蒸强度需要更硬的阀内件材料——因科镍合金堆焊、碳化钨镶嵌件或全蒙乃尔阀内件用于严苛工况。不要对所有情况都选用司太立合金。它比裸不锈钢贵，如果应用不需要，就是浪费钱。但如果应用确实需要而你选了裸不锈钢，六个月后就得更换阀内件。

控制阀的阀盖加长长度通常比同尺寸隔离阀更长，因为执行机构安装面需要离低温阀体更远——执行机构的质量通过阀盖形成导热路径，且执行机构本身需要更宽的环境温度区间才能可靠运行。请明确完整的安装条件：环境温度范围、执行机构类型和安装方向。制造商根据这些输入计算加长长度。

答：可以，但对隔离用途来说成本过高。带阀内件和执行机构的控制阀体比同尺寸的低温球阀或蝶阀更贵。如果只需要开/关隔离，请使用隔离阀。如果需要流量调节——节流、压力调节、充装速率控制——请使用控制阀。不要过度选型。

答：非平衡式阀内件意味着全工艺压力作用在阀芯一侧——执行机构必须克服该液压力才能移动阀芯。平衡式阀内件通过阀芯上的压力平衡通道抵消大部分该力。实际效果：平衡式阀内件允许在高压应用中使用更小的执行机构。如果入口压力低于20 bar，非平衡式阀内件配标准执行机构即可。高于20 bar时，平衡式阀内件可减小执行机构尺寸并降低耗气量。

A: 这取决于闪蒸比——即阀门出口处液体闪蒸为气体的百分比。低闪蒸比（低于10%）用一或两级。中等闪蒸（10-30%）用三或四级。高闪蒸（超过30%）用五级或更多，并采用硬化阀内件材料。制造商根据你的入口压力、出口压力和流体温度计算闪蒸比。提供这三个数值，让他们确定级数。

A：物理上可以，但阀内件撑不住。标准控制阀阀内件——软阀座、无堆焊的不锈钢密封面、单级降压——是为常温和中温工况设计的。低温闪蒸流会毁掉标准阀内件。专用低温控制阀的阀内件是为两相低温流的侵蚀性工况设计的——司太立合金堆焊、多级降压、金属对金属密封。您买的是阀内件设计，不只是延长阀盖。

答：气动隔膜式执行器最为常见——结构简单、可靠性高，而且加长的阀盖能使其保持在环境温度下。电动执行器也能工作，但会增加成本和复杂性；它们也需要阀盖加长部分提供的环境温度。液压执行器则用于气动供应受限的大型装置。这三种执行器都安装在加长的阀盖上。执行器的类型不会改变阀体或阀芯的设计——它只会改变阀芯运动的驱动力。