目前莱克的LNG超低温蝶阀基本上采用侧装式阀盖结构，只要打开阀盖，即可在线检修和更换蝶阀密封副等。但这种超低温蝶阀，特别是口径小于DN500的中小口径超低温蝶阀，在线维修时操作受空间及内腔结构限制，不易进行维护、检修工作。检修难度大，将导致系统停车时间久，导致成本增加。本文针对这种限制和不足，设计一种新的上装式可在线维修超低温蝶阀。

结构设计
新型LNG上装式可在线维修超低温蝶阀，结构如图1所示。其继承了侧装式低温蝶阀（图2）的优点，与管道仍采用焊接连接，避免了法兰螺栓连接存在泄漏点的可能。在阀体结构上进行改进，由打开侧装阀盖维修，改为直接打开阀体中腔的低温加长阀盖维修，可以简化阀门内部的密封结构。
2.1  检修结构
侧装式低温蝶阀打开阀盖在线检修，主要是检修蝶阀的密封副，更换蝶阀的阀座或密封圈。上装式低温蝶阀结构将侧装式低温蝶阀可拆卸阀座改进为整体式阀座，直接在阀座密封面上堆焊硬质合金后加工，消除了可拆卸阀座可能存在泄漏的缺点。上装式低温蝶阀将侧装式维修通道改为上装式维修通道，阀座堆焊硬质合金材料不易损坏，简化了阀体密封结构，维护只需更换密封圈。

2.2  上装式低温加长阀盖
低温加长阀盖的设计主要实现3点要求：
（1）防止填料箱部位温度降低至零度以下，导致填料箱上部和阀杆部分形成霜和冰。
（2）避免阀杆与填料密封处结冰，防止阀杆抱死或划伤。
（3）尽量减少周围空气热量流入LNG低温系统，导致系统冷能损失。
针对以上设计要求，应结合国内、国际标准与规范以及国内外专家学者的研究成果及经验，对上装式低温加长阀盖进行优化设计。对于加长阀盖的加长高度，参考文献[9]计算得出的数据，基本与壳牌石油公司标准《低温阀门规范MESC SPE 77/200》 接近。结合BS6364、MSS SP-134和GB/T24925等低温阀门标准，以及低温试验数据，确定的低温加长高度可以满足设计要求。
加长阀盖同阀体采用定位销和对接止口定位安装，以确保加长阀杆的同轴度和密封副的位置精度。在加长阀盖的上部法兰增设排水槽，以防止凝露水生成、淹留。
加长阀盖内孔与阀杆之间形成一个间隙空间，由于加长阀盖外表面热传导和自由对流等原因，间隙空间液态LNG会呈气态饱和状态，而气态LNG有利于阻止外界环境热量流入LNG低温系统，气态饱和状态程度与这个间隙有密切关系。对于加长阀盖内孔与阀杆之间形成的最小间隙空间确定，通过二相流的模态分析确定合理数值。

2.3  滴水盘结构
滴水盘的作用主要有：
（1）由于LNG接收站通常建在海边，凝露水里含有大量的氯离子，易发生腐蚀。滴水盘可以防止加长阀盖的长颈表面凝露水，进入阀门保温（冷）层，避免或减少对保温层和阀体外壁的腐蚀。
（2）增加了加长阀盖上部与空气接触的表面积，确保填料箱处的温度高于零度，使填料和阀杆联接处不至于发生结冰，抱死。
目前，滴水盘的设计位置主要有两种，一是在加长阀盖上部高位，二是在加长阀盖下部低位。滴水盘在加长阀盖上部高位的，因为保温层直接贴着滴水盘下面，外界环境热量只能通过加长阀盖轴向热传导，LNG低温系统内的冷能损失小。但为了保证填料处温度高于零度以上，加长阀盖总长度也要设计的长一些。滴水盘在加长阀盖下部低位的，滴水盘上方的管壁大面积与自由流动空气接触，容易吸收环境的热量，更能保证填料的温度高于零度。从低温蝶阀加工的可靠性角度分析，滴水盘设置在加长阀盖下部低位，直接焊接在加长阀盖上，应采用封闭焊接满焊。
2.4  阀杆结构
阀杆在低温下需要有较好的机械性能，故材料采用奥氏体不锈钢。阀杆直径需加大贯穿加长阀盖部分，以增加阀杆抗扭转的能力。填料箱底部设计轴承，确保阀杆上下保持同轴。同时满足API609防飞出结构设计的要求，阀杆的底部设置了可调节装置，如图3所示，更利于密封圈拆卸、维修。

2.5  填料结构
德国Eagle Burgmann公司生产的9650/HT低逸散组合式阀杆填料，如图4所示。其端环采用碳纤维编织盘根，中部密封环采用高纯度石墨带模压成型，通过杯锥状结构和径向扩张特性，使其密封性能大大提高，满足TA-Luft标准

为了防止填料在低温作用下弹性消失，导致介质泄漏造成填料与阀杆处结冰。在填料压盖上设置了动载负荷结构，即在填料压紧螺栓上增加碟形弹簧结构，如图1所示，以保证填料始终保持稳定的压缩力，使阀杆在转动过程中，始终保持可靠的密封

结语
通过对加长阀盖、滴水盘、填料等阀门结构等进行改进，设计了新型上装式超低温蝶阀，弥补了侧装式低温蝶阀的不足。降低了小口径超低温蝶阀在线维修操作难度，提高了可维修性，降低成本，为LNG液化天然气储运装备德国化提供有益补充。