燃氣閥門選型選用

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燃氣閥門選型選用簡介
    隨著中國環境意識的加強和能源結構的改變,我國城市燃氣事業有了長足的發展,燃氣種類從單純煤制發展到多種氣源並舉,九十年代後期,中國天然氣資源的連續開發、建……
燃氣閥門選型選用正文
    

隨著中國環境意識的加強和能源結構的改變,我國城市燃氣事業有了長足的發展,燃氣種類從單純煤制發展到多種氣源並舉,九十年代後期,中國天然氣資源的連續開發、建設和利用,促使中國城鎮天然氣發展進入了一個新的時期。

天然氣輸配儲存的壓力相對人工制燃氣高,在人口密集的城鎮中安全儲存和輸送是極為重要的。試想如果因燃氣閥門選型不當或質量不佳,以至引發的泄漏、停產事故,輕者影響社會正常生活、生產,重者給國家、人民生命財產帶來重大損失。因此筆者認為:閥門是燃氣輸配、存儲系統安全運行和檢修、改造、發展必不可少的重要設備,從事燃氣行業的領導和技術人員對燃氣閥門的選用必須引起足夠的重視。本文將對燃氣閥門的材質選用、結構造型、工況選型和有關標準提出看法,僅供燃氣行業工程選型參考。

一、中國燃氣閥門現狀

上世紀八十年代以前,沒有燃氣專用閥門,只能沿用水閥門。改革開放以來,經濟建設的發展促進了燃氣製造業的發展,閥門生產廠家注重了研偉燃氣專用閥門,當時主要從結構的設計上來克服煤制氣中含有較多的雜質,尤其是焦油、芳香烴和粉塵混合形成的"煤氣膠"影響閥門密封或"咬死"閥桿的問題。天然氣的開發和應用,使燃氣的性質發生了變化。天然氣較煤制氣潔凈乾燥,但含有砂粒質粉塵,壓力也較煤制氣高(煤制氣壓力一般在0.05~0.3MPa,天然氣一般在0.4~1.6MPa甚至更高)在高壓力作用下砂粒粉塵將對閥門內腔形成較強的沖刷作用,多種氣源工況條件下,因此如何在城鎮市區、門站、儲存設備、地下管道上選用燃氣閥門是擺在我們面前的新課題。

二、安裝在地下管網上的閥門應滿足的要求

要有足夠的"強度"和"剛度"--"強度"是閥門應能承受管線內輸配燃氣的最高壓力,更重要的是必須具備足夠的"剛度"即在承受地下管網受到各種外力情況下仍能保持閥門不發生變形,可靠保證閥門的密封性能:

1、儘可能降低閥門的結構高度(指閥門流通斷面中心線到閥頂的高度)以減少埋管深度;

2、閥門頂部應裝有全封閉的啟閉指示器,便於操作者隨時看清閥門所處狀態,是安全操作的重要條件;

3、全通徑設計,降低流阻,便於通過管道清掃器或管道探測器,還應滿足不停輸封閉式開孔機在管道上開孔;

4、可靠的密封性能,CJ3055-95《城鎮燃氣閥門的實驗與檢驗》標準規定:軟密封閥門在1.1倍公稱額定使用壓力下不允許有任何察覺的內泄漏、硬密封閥門在1.1倍公稱額定使用壓力下允許的內泄漏量小於0.3DNmm3/s,這個要求是比較嚴格的,例如:500mm公稱通徑的燃氣閥門每分鐘的內泄漏量不能大於9毫升(普通飲水杯的容量是200毫升)至於外泄漏是絕對不允許的;

5、使用於地下管網的燃氣閥門的殼體要耐腐蝕,建議根據管線的輸送介質和使用壓力採用不同的殼體材質;

6、閥門的零部件設計應考慮採用少維護、免維護結構,儘可能減少檢修保養的工作量,減少因閥門檢修保養而封閉道路,影響交通;

7、地下管線閥門絕大多數為人力啟閉,要求閥門的啟閉扭矩小,全程轉圈數不能太多,事故發生后能夠儘快切斷氣源;

8、我國城市道路地下各種管線擁擠,錯綜複雜,不宜開挖地下室窨井,因此推薦直埋式閥門。

三、燃氣閥門的閥體材質選用

根據燃氣管線的使用壓力合理選用閥門殼體材質,既宮滿足管線的安全運行又能達到減少造價,物盡其用的目的。
1、中壓B級(0.2MPa)以下的輸配管線,建議採用灰鑄鐵制閥門,其最大的優點是防腐蝕性能好,而且價格便宜,非常適用於地下管線;
2、中壓A級(0.4MPa)以下,甚至於高壓B級(0.8MPa)以下,建議選用球墨鑄鐵或鑄鋼製造,側重推薦選用球墨鑄鐵。例如:球墨鑄鐵牌號QT400--18與鑄鋼牌號WCB相比較,前者的機械性能不亞於後者,而防腐蝕性能和鑄造工藝都優於鑄鋼,價格也低於鑄鋼(一般是鑄鋼的70%左右)因此球墨鑄鐵閥門的整體性能和價格都優於鑄鋼閥門,在上述壓力範圍內盡可選用球墨鑄鐵閥門,但是特別要注意對球墨鑄鐵材質質量的監控;
3、在高壓A級(1.6MPa)或壓力級別更高的地方,建議選用鑄鋼製閥門,製造4MPa壓力級別以下的閥門一般選用WCB牌號;
4、最近幾年,各地煤氣公司開始使用PE管,PE管目前使用於0.4MPa壓力級別以下。
PE球閥也已問世,該系列球閥可直埋,密封性能較好。但是目前PE球閥價格較高,尤其是大於100mm通徑以上的球閥,PE球閥目前處於推廣試用階段。

四、中國燃氣行業目前使用的幾種燃氣閥門簡介

1、RX系列油密封式旋塞閥

上世紀八十年代,我國燃氣主要是人工煤制氣,人工煤制氣中有較多的雜質和"煤氣膠",原來傳統使用的單閘板契式水閘閥越來越不能適應燃氣工況的需要,這類閥門普遍存在"關不嚴"和閥桿咬死的問題,我們參考日本技術研製而成的RX系列燃氣用油密封式旋塞閥,解決了關不嚴和閥桿咬死的問題。其主要技術特點:
採用硬密封結構,使其具有刮膠作用;密封面與煤氣雜質不接觸,腔內無閥桿,不存在閥桿咬死的問題:專門研製了抗煤氣介質侵蝕的密封油脂和O型圈,提高了旋塞閥性能,適應我國燃氣工況,得到了同行們的好評。但是,油密封式旋塞閥也有其弱點,第一、不與管線同通徑,是管線流通面積的75%左右,增加了流阻和渦流,也無法通過清管器;第二、啟閉閥門前需加註油脂,給使用者帶來不便;第三、公稱通徑一般為DN300以下,DN400以製造難度較大,DN600以上太重用戶不歡迎;

2、RZ系列燃氣用平行雙閘板閘閥

隨著燃氣事業的發展和煤氣廠的紛紛建立,需要較大甚至特大公稱通徑的燃氣專用閥門,RZ系列燃氣用平行雙閘板閘閥針對人工煤氣形成的問題給予一一解決,最大通徑達1600mm。
第一、平行雙閘板閘閥在啟閉過程中能颳去密封面上的"煤氣膠",解決了煤氣雜質黏附在密封面上影響閥門密封的大問題;
第二、裝有閥桿保護套,使閥桿不受"煤氣膠"的侵蝕;
第三、閥門下部帶有排污孔側蓋,可以清掃落在閥腔底部的垃圾;
第四、全通徑設計流阻小,又能通清管器;
第五、閥體採用特殊設計的"鼠籠框架式加強筋"減輕了閥門總體重量,增強了殼體強度和剛度;
第六、RZ系列燃氣閘閥殼體選用灰鑄鐵製造,價格低廉;第七、該系列閘閥帶有全封閉的啟閉指示器,使操作者清楚了解閥門所處狀態。

該系列閘閥問世以來,迅速在全國煤氣行業推廣使用,得到了較好的評價,至今仍在各地煤氣公司中壓管線上使用;

3、RQZ系列球墨鑄鐵制燃氣用平行雙閘板閘閥

隨著我國天然氣進入城鎮,筆者與上海煤氣總公司、蘇州市燃氣設備閥門製造有限公司根據天然氣的特點又研製了RQZ球墨鑄鐵制燃氣用平行雙閘板閘閥,該閘閥除保留了RZ系列閘閥的特點外,選用的材質增強了閥門的耐磨性,同時將壓力等級提高到了高壓B級;

4、蝶閥

蝶閥相比上述幾種閥門輕便,口徑大,價格較低,八十年代初期部分煤氣公司曾一度採用蝶閥,經過十年左右的使用,普遍認為效果不好。第一、蝶閥的密封付隔離寬度太窄,容易造成閥瓣關閉過程中過頭或不到位,影響密封;第二、閥瓣在閥腔中部,流阻大,不能通過清掃器;第三、由於密封付中-部分是橡膠或聚四氟乙烯,在氣體沖刷中易損壞或脫落,使用年限短。實踐證明除特殊位置,燃氣管線上不宜採用蝶閥,一些已經使用蝶閥的煤氣公司正在(或考慮)更換其他閥門;

5、平板閘閥

平板閘閥是燃氣管道近年來才開始使用的通用閥門,全通徑時流阻小,兩邊的密封由聚四氟乙烯或橡膠O型環壓緊在閘板上形成,這種閥門在全關或全開時不能做到中腔無氣,不便於用戶搶修時迅速判斷閥門是否關嚴,要達到中腔無氣則啟閉扭矩會迅速增加;有些廠家製成縮徑的,列如DN200口徑,內徑只有150mm,用戶特別要注意。因此這種平板閘閥適用於壓力級制較低,公稱通徑較小的場合。

6、TRZ系列彈性密封燃氣閘閥

TRZ系列彈性密封燃氣閘閥是區別於平板閘閥的一種燃氣專用閥門。該閥的特點與固定球球閥的彈性閥座結構相似,閘板兩邊密封座圈採用彈性浮動式結構,密封面在啟閉及啟閉過程中始終緊貼在一起,而且能補償密封付的磨損,適用於高壓力級制的場合;該閥在全開、全關時閥腔內可達到無氣,即使放散完閥腔中剩餘的燃氣,閥腔內仍無壓力,使用者可放心在閥門下游管道施工,大大縮短了施工前的停氣準備工時,得到了用戶的首肯。

TRZ系列彈性密封燃氣閘閥的連接形式有法蘭式和焊接式兩種,法蘭式是傳統的連接方式,焊接式可將閥門與管道直接焊接,節約鋪管費用;兩種閥門均可直埋,避免了不必要的窨井,給施工帶來了方便。

TRZ系列彈性密封燃氣閘閥全開時,似管線同通徑的一段管道,流阻極小;且所有密封面暗藏,不與介質接觸,對人工煤制氣來講,"煤氣膠"不可能黏附在密封面上,對天然氣來講粉塵砂礫沖刷不到零部件上。

總而言之,TRZ系列彈性密封燃氣閘閥適用於燃氣管線,特別適用於地下燃氣管線,從國外考察的情況來看,許多國家的天然氣管線上都採用彈性平板閘閥,同公稱通徑彈性平板閘閥與球閥相比,都有防火功能,而價格比球閥低30%左右,使用效果相同。TRZ系列彈性密封燃氣閘閥的缺點是結構高度較大,有4個公稱通徑的高度,因為埋在地下,管線中軸線上面的高度與通常閘閥相同,其缺點還不明顯,主要是下半部高度較通常閘閥大-些,施工時埋設深度大些,但-般不影響管線鋪設;

7、RQ系列球閥

球閥是因其流阻小、結構高度小、密封性能好等優點而得到廣泛應用,近年來得到迅速發展。

球閥有兩種,一種是浮動球閥,即球體在閥腔內可浮動,依靠兩端的密封座壓緊球體而穩定。這種球閥只能用於公稱通徑較小(150mm以下)或壓力級制較低(0.8MPa以下)的場合,否則啟閉扭矩會很大,給使用者帶來困難。

在公稱通徑大於DN200或壓力級制較高的場合,需用固定球結構,固定球閥在閥門全關時,壓在球體上的作用力傳遞到上下兩個球體支撐軸上,大大減少操作力矩,壓力增加而扔矩不會明顯增加,便於操作者使用。

RQ系列固定球球閥是專門為燃氣行業設計製造的,該閥結合了國內外各類球閥的特點,再根據中國國情開發研製,適用於燃氣長輸幹線、城市燃氣設施。該閥除具有一般球閥的優點外還有明顯的特點。第一、耐火性,火災高溫燒毀密封座上的聚四氟乙烯材料后,金屬密封座及各個密封部位均能形成金屬對金屬的密封結構,阻止燃氣介質擴散,防止災情繼續擴大;第二、防靜電,球閥在啟閉過程中形成的靜電極易點燃燃氣,該球閥將靜電導入地下,確保設備安全;第三、限位加鎖,球閥是旋轉機構,容易造成360度旋轉,除了有限位機構外再可加鎖,防止操作人員誤操作或非操作人員擅自操作而引發的事故;第四、球閥閥桿密封設計有防閥桿衝擊裝置,並採用特殊O型圈密封,力矩比同類球閥小,操作輕便,啟閉快速。

五、幾種特殊用途的燃氣閥門介紹

1、調壓器用緊急切斷閥

調壓器用緊急切斷閥是燃氣輸配系統中的重要安全保護裝置。緊急切斷閥是在截止閥上位或側位安裝緊急脫扣機構,也有與調壓器本體連成一個整體,也有與過濾器連成一個整體,其作用是在調壓器失靈,造成超壓或失壓后緊急關閉氣源,保證安全。天然氣在城市中的大量使用,提高了管網壓力級制,調壓器的失靈將給城市帶來災難性的後果,國內燃氣行業對此越來越重視。國內選用的產品還沒有形成一定的趨向,進口的、合資的、國產的,良莠難分,選用需謹慎。RAQ系列燃氣緊急切斷閥是與過濾器連為一體,結構新穎緊湊,靈敏度高,能在設定的超壓(300mm/H2O)和失壓(180mm/H2O)迅速切斷調壓器氣源,確保用戶安全;

2、燃氣緊急切斷閥

燃氣鍋爐、燃氣空調、燃氣設備在發生燃氣泄漏或其他災情時,緊急切斷閥快速切斷燃氣來源,防止災情擴大。目前燃氣緊急切斷閥在國內還沒有普及,隨著環保意識和安全意識的加強,以及燃氣事業的發展,燃氣緊急切斷閥必定會得到人們的重視。燃氣緊急切斷閥是保障安全性質的閥門,與自動化監控設備連機,執行關閥指令,因此燃氣緊急切斷閥都是電動閥門,據現有資料反映該類閥門有兩大類型,一類是電磁閥,一類是電動閥。由於燃氣緊急切斷閥要求高,主要是快速、密封、流阻小、口徑規格安等,現有的電磁閥、電動閥都有一定的缺陷,不能滿足其所有要求。下面對這些閥門逐一進行分析:
第一、電磁閥,目前大多選用進口電磁閥,電磁閥速度快,但是流阻大,是截止閥中流阻最大的,壓力損失大,而且口徑小,大口徑的電磁閥製造困難,一般只能做到DN150以下,價格昂貴,如配備大口徑的電磁閥以滿足通徑要求,技術經濟比指標就很差。有些電磁閥是靠電磁場吸住開閥,一旦失電,哪怕瞬間失電閥門就關閉,不符合工況實際。脫鉤式電磁閥,通電脫鉤關閥,靈敏度很高,速度很快,因為用直流低電壓,有一點干擾或電源"晃動"就會產生誤動作,影響正常生活和生產;
第二、電動蝶閥,價格較低,容易做成大口徑,啟閉速度較閘閥快,較電磁閥慢;流陰較電磁閥小,較閘閥大;密封性較電磁閥和閘閥都差,而且由於密封隔離寬度小,快速啟閉的速度衝擊容易造成啟閉不足或過頭的現象;
第三、電動閘閥,價格較電動蝶閥高,流阻小,密封性好,但是速度慢,達不到緊急切斷的要求;
第四、球閥,流阻小,密封性好,但是市場上國產或進口的電動球閥,啟閉速度一般在15~30秒,還不能滿足快速的要求,用戶對緊急切斷閥啟閉速度要求一般在10秒以內,電動球閥有許多優點,只要在啟閉速度上改進提高就能成為理想的緊急切斷閥。


RKQ緊急切斷電動球閥集合了球閥的優點,啟閉速度達到3.75秒,填補了國內外空白,而且在結構上設計有防靜電和防火功能,電器設備可與燃氣泄漏報警器、災情控制設備連機,又可與風機等輔助設備連控,整體設計符合DBJ08--65--97《城市天然氣管道工程技術規範》價格比同類進口產品低得多。一經問世即被燃氣用戶所接受,並得到好評。

3、燃氣止回閥

燃氣儲配站的壓縮機往往需要配置止回閥,防止燃氣迴流進壓縮機。水用止回閥在燃氣行業已經淘汰,一般燃氣止回閥的主要缺點是閥板隨著壓縮機往複運動而顫動,與閥體碰撞發生很大的響聲,容易損壞閥板;第二是密封性差。R型系列燃氣止回閥較好地解決了這些問題。該系列止回閥的密封付將其他止回閥的90度改為75度,使閥板向閥座形成-個自然壓力,同時閥板外結構再加上可調節平衡錘,解決了聲響問題;密封付改用聚四氟乙烯改善了密封性能,杜絕了"回氣"現象,R型燃氣止回閥問世以來已逾十年,使用效果很好。

六、燃氣閥門有關標準

燃氣閥門在燃氣行業中佔有重要的地位,建設部十分重視對燃氣閥門的規範性建設,燃氣閥門的行業標準有CJ3005-1992《城鎮燃氣用灰鑄鐵閥門的通用技術要求》、CJ3055-1995《城鎮燃氣用閥門的試驗與檢驗》、CJ3056--1995《城鎮燃氣用球墨鑄鐵和鑄鋼製閥門的通用技術條件》、2002年6月又通過了《家用手動燃氣閥門》的行業標準。這些標準的制訂和頒布規範了閥門行業、推動了燃氣閥門的進步和發展、促進了燃氣事業的發展;為研製、生產、使用單位提供了參考依據;提高了對燃氣閥門與通用閥門區別的認識,保證了燃氣閥門的安全裕度;受到了燃氣同行們的歡迎。

燃氣閥門結論


根據我國國情和燃氣閥門現狀的分析,可以得出以下基本結論。
1、地下管網中壓B級以下壓力級制,推薦使用直埋式RZ系列灰鑄鐵平行雙閘板閘閥;
2、地下管網中壓A級以下壓力級制,推薦使用直埋式RZ、RQZ系列平行雙閘板閘閥或TRZ系列彈性平板閘閥;
3、地下管網高壓B級以下或高壓A級壓力級制,推薦使用直埋式TRZ系列彈性平板閘閥和固定球燃氣球閥;
4、地下管網高壓A級以上壓力級制,推薦使用固定球燃氣球閥;
5、儲配站或地面設備上由於壓力在0.4MPa以下,大於DN500口徑的,盡量使用閘閥,可降低價格。
6、在調壓器或調壓站內,壓力級制較低(0.4MPa以下)建議採用RZ或RQZ平行雙閘板閘閥,燃氣球閥可採用浮動型燃氣球閥,如壓力級制低於1.6MPa,可用固定型燃氣球閥和TRZ彈性平板閘閥。
7、在調壓箱內,因空間條件限制,必須選用蝶閥時,應選用多偏心優質蝶閥,密封材料選用聚四氟乙烯或硬密封,調試時必須準確調整到關閉位置。

我國的燃氣事業,尤其是天然氣的快速發展和普及,帶動了燃氣閥門製造業的進步和發展。隨著西氣東輸、海洋天然氣上岸、俄羅斯氣源的引進,新型的燃氣閥門將會問世,以適應廣大燃氣用戶的需要。


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