文献综述

1 研究背景及意义

近几年,由于石油价格持续上涨,石油危机的冲击,并且为了改善环境污染，保证能源供应多元化，改善能源结构^[1]，寻求替代能源,实现能源需求多元化的要求日趋迫切。天然气作为最清洁低碳的化石能源,在世界能源转型升级过程中将发挥越来越重要的作用。1996到2006年的10年间,世界石油探明储量增加了15.2% ,而天然气探明储量却增加了22.7% ，世界石油产量增加了16.8% ,而天然气产量则增加了28.6%^[2]。当前,石油、煤炭、天然气在全球一次能源消费中,分别占37.5% 、25.5%和24.3%，天然气的比例已接近煤炭。然而，石油和煤炭的消费比重近年来一直呈下降趋势,只有天然气保持着旺盛的增长势头^[3]。各大国际石油公司纷纷将新的业务转向LNG，LNG必将成为石油之后又一全球争夺的热门能源^[4]。根据主要研究机构的预测,2030年前全球天然气消费将处于快速发展期。在此背景下,中国LNG产业有着良好的发展机遇,但同时面临着不可忽视的挑战^[5]。 因此，必须对LNG用阀门的结构进行安全性评估。考核阀门是否符合要求，才能更好、更安全的使用天然气。

2 国内外LNG阀体结构分析现状

2.1 国内LNG阀体结构分析现状

近年来，国内液化天然气（Liquefued Ntural Gas，LNG)行业得到快速发展^[6]。2001年，我国建成了首座商业化运行的液化天然气工厂，即河南省的中原液化天然气工厂，随后新疆广汇、海南福山、北海涠洲岛、江阴、苏州、成都、泰安液化天然气工厂相继投产^[7]到目前国内建成并投入运营的液化天然气接收站已达11座，另有近10余座接收站正在建设或规划之中。作为最清洁的化石能源^[8]，液化天然气的消费量正以每年10%以上的速度增长。但由于液化天然气的超低温特性，该产业链中设备的材料及其加工制造要求严格，液化天然气行业通常使用的低温阀门中的止回阀亦是如此。

由于液化天然气的分子量小，浸透性强，粘度低，而且具有易燃、易爆、易气化等特性^[9]所以LNG用止回阀零部件的综合力学性能和密封性能非常重要，材料不符合要求会造成阀体外漏或密封面内漏，严重时引起爆炸。因此，在LNG用止回阀的研发设计过程中，结构设计和材料选择是首要问题。目前，LNG用阀门的模态分析一般采用计算机软件计算和经验公式计算相结合的方法。

随着基础理论及现代技术的发展，在LNG阀体的结构设计中，有限元已成为各类相关设备结构分析与评价的主要仿真工具。

2.2 国外LNG结构分析的发展状况