LNG,车载气瓶,LNG增压调节阀RG125
杨帆+刘彬彬+惠阿玲
摘 要：增压调节阀作为车载LNG气瓶系统有效控制的必要组件，对LNG气瓶在使用中有着重要的意义，可以自动有效的提高气瓶压力。本文介绍了增压调节阀在车载LNG气瓶中的应用和列举了常见失效形式的分析，并提出了改进维修方案。
关键词：LNG气瓶；增压调节阀；失效
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.071
0 引言
随着当前社会的快速发展，环境污染受到社会的关注，液化天然气（LNG） 是一种比较安全、高效、清洁和低污染的能源，得到广泛使用。车载LNG气瓶的应用也越来越普便使用，而增压调节阀作为车载LNG气瓶系统有效控制的必要组件，广泛应用于车载LNG气瓶系统中。
1 LNG气瓶增压调节阀结构和工作原理
增压调节阀是一种超低温阀门，自动提升LNG气瓶内部压力的装置，材料选择非常重要，具有足够的韧性和组织稳定性，需保证长期在低温工况下使用不会影响阀门的密封效果。增压调节阀出厂前根据用户的使用工况，需设定好一个压力（锁紧压力），当气瓶内部压力低于增压调节阀锁紧压力时，增压调节阀自动打开，气瓶内的液体流出通过和外部环境发生热交换，变换为气体，提高气瓶内部压力，从而满足汽车发动机所需的供气压力，当气瓶内部压力高于增压调节阀锁紧压力时，增压调节阀自动关闭，处于常闭状态，避免气瓶无休止的增压，使气瓶压力持续升高，发生安全事故。
车载LNG增压调节阀主要是由阀体、膜片组件、锁紧螺母、调节杆、弹簧座、大弹簧、阀盖、阀芯组件、小弹簧，如图1所示。增压调节阀通过调节杆挤压大弹簧，从而使大弹簧作用于膜片组件上的力和增压阀出口端通过内腔连接流入腔内介质作用于膜片的力相等，此时增压调节阀处于常闭状态。当出口压力低于阀门设定的锁紧压力，大弹簧作用在膜片组件上的力小于出口处介质作用在膜片组件上的力，形成一个压力差，膜片组件向上挤压阀芯组件，形成一个通路，阀门打开，介质从进口进入通过阀门，使气瓶内部压力升高。当气瓶内部压力升高后，大于阀门设定锁紧压力时，相对应出口端压力大于锁紧压力，出口端介质作用在膜片组件上的力大于大弹簧作用在膜片组件上的力，膜片组件挤压大弹簧向下运动，同时小弹簧挤压阀芯组件也向下运动，阀芯组件关闭通道，增压调节阀关闭。通常，LNG车载气瓶根据所匹配的车型设定增压调节阀的锁紧压力值，稍大于汽车发动机进气压力。
2 LNG气瓶增压调节阀失效形式
2.1 阀门密封损坏
阀体与阀盖螺纹连接处大密封垫损坏，造成阀体与阀盖螺纹连接处泄露；阀座密封和阀芯密封密损坏，造成阀门进口和出口流道形成通路，形成LNG气瓶持续增压，致使气瓶压力不断上升，设定在气瓶上的安全阀频繁开启排气，严重影响使用性能，主要包含以下几点原因：（1）在使用过程中，气瓶内部本身的杂质和液体中的杂质滞留在密封面附近，造成密封失效，（2）密封件使用材质的选择，大部分非金属材质在低温状态下发生脆性转变，出现冷流现象，导致密封失效；可以采用改善了冷流特性的改性PTFE，首先保证密封件的化学性能稳定。
2.2 增压调节阀设定的锁紧压力发生偏差
增压调节阀设定的锁紧压力偏高或偏低，会造成LNG气瓶内部压力不稳定，达不到正常使用要求，主要包含以下几点原因：（1）弹簧压盖严重锈蚀，产生的锈迹杂质影响了调节杆的调压行程，使得锁紧压力发生偏差，现市场中的弹簧压盖材质为碳钢（表面镀锌），抗腐蚀能力有限。因此，可选用抗腐蚀能力强的不锈钢作为压盖材质，下表为几种不锈钢材质盐雾试验对照表：
（2）阀门的使用工况为超低温，但阀门的压力设定和试验在常温下进行，常温和使用环境温度存在很大差异，在使用过程中，阀门内部的零件会存在一定程度上的变形，影响其锁緊压力。因此，对阀门还需在低温下进行试验且对相应材料进行合理选取。
3 结束语
增压调节阀现广泛的使用与车载LNG气瓶系统中，本文通过对增压调节阀的结构、原理和失效原因进行了分析，失效的主要原因是阀体内部的杂质引起的，而杂质的主要来源两种方式，LNG气瓶系统内部的杂质、阀门在装配安装过程中产生的杂质和加液中液体介质本身所含有的杂质，可以从以下两个方面解决：
（1）LNG气瓶系统装配时，对所有管路进行超声波清洗，且对其进行吹扫，防止杂质残留在系统中；（2）在增压调节阀前增加过滤芯，防止加液时，多余的杂质进入阀体内，影响密封。
除此之外，还需根据介质特性和最低工作温度先用合适的密封材料，尽可能的采用柔性密封结构，加工前，对金属材料进行深冷处理，并且进行低温试验，从而提高在低温情况下使用性能可靠。
参考文献：
[1]吴堂荣，唐勇.低温阀门密封性能的研究与分析[J].阀门，2009（02）.
[2]孙奇，肖箭，邓德伟.液化天然气用阀门的设计和研究[J].阀门，2013（01）.endprint
