城鎮(zhèn)燃氣用閥門選型

之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應(yīng)用案例，現(xiàn)在介紹城鎮(zhèn)燃氣用閥門選型上世紀(jì)八十年代以來，隨著國家環(huán)境意識的加強和能源結(jié)構(gòu)的改變，我國城市燃氣事業(yè)有了長足的發(fā)展，燃氣種類從單純煤制發(fā)展到多種氣源并舉，九十年代后期，我國天然氣資源的連續(xù)開發(fā)、建設(shè)和利用，促使我國城鎮(zhèn)天然氣發(fā)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(zhèn)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(dāng)或質(zhì)量不佳，以至引發(fā)的泄漏、停產(chǎn)事故，輕者影響社會正常生活、生產(chǎn)，重者給國家、人民生命財產(chǎn)帶來重大損失。因此筆者認為：閥門是燃氣輸配、存儲系統(tǒng)安全運行和檢修、改造、發(fā)展*的重要設(shè)備，從事燃氣行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員對燃氣閥門的選用必須引起足夠的重視。
　　上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,筆者從事燃氣閥門的研制工作已近20年，本文將對燃氣閥門的材質(zhì)選用、結(jié)構(gòu)造型、工況選型和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出自己的看法，僅供燃氣行業(yè)的同仁們參考。
正　文

一、城鎮(zhèn)燃氣用閥門選型我國燃氣閥門現(xiàn)狀
　　上世紀(jì)八十年代以前，沒有燃氣閥門，只能沿用水閥門。改革開放以來，經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展促進了燃氣制造業(yè)的發(fā)展，閥門生產(chǎn)廠家注重了研偉燃氣閥門，當(dāng)時主要從結(jié)構(gòu)的設(shè)計上來克服煤制氣中含有較多的雜質(zhì)，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(fā)和應(yīng)用，使燃氣的性質(zhì)發(fā)生了變化。天然氣較煤制氣潔凈干燥，但含有砂粒質(zhì)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(nèi)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(zhèn)市區(qū)、門站、儲存設(shè)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(wǎng)上的閥門應(yīng)滿足的要求
　　要有足夠的"強度"和"剛度"--"強度"是閥門應(yīng)能承受管線內(nèi)輸配燃氣的壓力，更重要的是必須具備足夠的"剛度"即在承受地下管網(wǎng)受到各種外力情況下仍能保持閥門不發(fā)生變形，可靠保證閥門的密封性能：
　　1、盡可能降低閥門的結(jié)構(gòu)高度(指閥門流通斷面中心線到閥頂?shù)母叨?以減少埋管深度；
　　2、閥門頂部應(yīng)裝有全封閉的啟閉指示器，便于操作者隨時看清閥門所處狀態(tài)，是安全操作的重要條件；
　　3、全通徑設(shè)計，降低流阻，便于通過管道清掃器或管道探測器，還應(yīng)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(zhèn)燃氣閥門的實驗與檢驗》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(nèi)泄漏、硬密封閥門在1.1倍公稱額定使用壓力下允許的內(nèi)泄漏量小于0.3DNmm3/s，這個要求是比較嚴(yán)格的，例如：500mm公稱通徑的燃氣閥門每分鐘的內(nèi)泄漏量不能大于9毫升(普通飲水杯的容量是200毫升)至于外泄漏是不允許的；
　　5、使用于地下管網(wǎng)的燃氣閥門的殼體要耐腐蝕，建議根據(jù)管線的輸送介質(zhì)和使用壓力采用不同的殼體材質(zhì)；
　　6、閥門的零部件設(shè)計應(yīng)考慮采用少維護、免維護結(jié)構(gòu)，盡可能減少檢修保養(yǎng)的工作量，減少因閥門檢修保養(yǎng)而封閉道路，影響交通；
　　7、地下管線閥門絕大多數(shù)為人力啟閉，要求閥門的啟閉扭矩小，全程轉(zhuǎn)圈數(shù)不能太多，事故發(fā)生后能夠盡快切斷氣源；
　　8、我國城市道路地下各種管線擁擠，錯綜復(fù)雜，不宜開挖地下室窨井，因此直埋式閥門。

三、燃氣閥門的殼體材質(zhì)選用
　　根據(jù)燃氣管線的使用壓力合理選用閥門殼體材質(zhì)，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，建議采用灰鑄鐵制閥門，其大的優(yōu)點是防腐蝕性能好，而且價格便宜，非常適用于地下管線；
2、中壓*(0.4MPa)以下，甚至于高壓B級(0.8MPa)以下，建議選用球墨鑄鐵或鑄鋼制造，側(cè)重選用球墨鑄鐵。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于后者，而防腐蝕性能和鑄造工藝都優(yōu)于鑄鋼，價格也低于鑄鋼(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(yōu)于鑄鋼閥門，在上述壓力范圍內(nèi)盡可選用球墨鑄鐵閥門，但是特別要注意對球墨鑄鐵材質(zhì)質(zhì)量的監(jiān)控；
3、在高壓*(1.6MPa)或壓力級別更高的地方，建議選用鑄鋼制閥門，制造4MPa壓力級別以下的閥門一般選用WCB牌號；
4、近幾年，各地煤氣公司開始使用PE管，PE管目前使用于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，尤其是大于100mm通徑以上的球閥，PE球閥目前處于推廣試用階段。

四、城鎮(zhèn)燃氣用閥門選型我國燃氣行業(yè)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(jì)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(zhì)和"煤氣膠"，原來傳統(tǒng)使用的單閘板契式水閘閥越來越不能適應(yīng)燃氣工況的需要，這類閥門普遍存在"關(guān)不嚴(yán)"和閥桿咬死的問題，我們參考研制而成的RX系列燃氣用油密封式旋塞閥，解決了關(guān)不嚴(yán)和閥桿咬死的問題。其主要技術(shù)特點：
采用硬密封結(jié)構(gòu)，使其具有刮膠作用；密封面與煤氣雜質(zhì)不接觸，腔內(nèi)無閥桿，不存在閥桿咬死的問題：專門研制了抗煤氣介質(zhì)侵蝕的密封油脂和O型圈，提高了旋塞閥性能，適應(yīng)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，、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、啟閉閥門前需加注油脂，給使用者帶來不便；第三、公稱通徑一般為DN300以下，DN400以制造難度較大，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(yè)的發(fā)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閥門，八十年代筆者與上海煤氣總公司、江蘇省蘇州燃氣設(shè)備閥門制造有限公司(當(dāng)時為吳縣閥門廠)聯(lián)合研制RZ系列燃氣用平行雙閘板閘閥，大通徑達1600mm，該系列燃氣閘閥針對人工煤氣形成的問題給予一一解決。、平行雙閘板閘閥在啟閉過程中能刮去密封面上的"煤氣膠"，解決了煤氣雜質(zhì)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(cè)蓋，可以清掃落在閥腔底部的垃圾；第四、全通徑設(shè)計流阻小，又能通清管器；第五、殼體采用特殊設(shè)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制造，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(tài)。
　　該系列閘閥問世以來，迅速在全國煤氣行業(yè)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(zhèn)，筆者與上海煤氣總公司、蘇州市燃氣設(shè)備閥門制造有限公司根據(jù)天然氣的特點又研制了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(zhì)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-度采用蝶閥，經(jīng)過十年左右的使用，普遍認為效果不好。、蝶閥的密封付隔離寬度太窄，容易造成閥瓣關(guān)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、由于密封付中-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，燃氣管線上不宜采用蝶閥，一些已經(jīng)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(huán)壓緊在閘板上形成，這種閥門在全關(guān)或全開時不能做到中腔無氣，不便于用戶搶修時迅速判斷閥門是否關(guān)嚴(yán)，要達到中腔無氣則啟閉扭矩會迅速增加；有些廠家制成縮徑的，列如DN200口徑，內(nèi)徑只有150mm，用戶特別要注意。因此這種平板閘閥適用于壓力級制較低，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(qū)別于平板閘閥的一種燃氣閥門。上海市公用事業(yè)研究所與北京市煤氣公司、蘇州市燃氣設(shè)備閥門制造有限公司參照國外同類型閥門的技術(shù)和吸收其他閥門的優(yōu)點，于1998年聯(lián)合研制出了TRZ系列彈性密封燃氣閘閥。該閥的特點與固定球球閥的彈性閥座結(jié)構(gòu)相似，閘板兩邊密封座圈采用彈性浮動式結(jié)構(gòu)，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，適用于高壓力級制的場合；該閥在全開、全關(guān)時閥腔內(nèi)可達到無氣，即使放散完閥腔中剩余的燃氣，閥腔內(nèi)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(zhǔn)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(tǒng)的連接方式，焊接式可將閥門與管道直接焊接，節(jié)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?。磺宜忻芊饷姘挡?，不與介質(zhì)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于燃氣管線，特別適用于地下燃氣管線，從國外考察的情況來看，許多國家的天然氣管線上都采用彈性平板閘閥，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(jié)構(gòu)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(shè)深度大些，但-般不影響管線鋪設(shè)；
7、RQ系列球閥
　　球閥是一種近年來迅速發(fā)展起來的新閥種，因其流阻小、結(jié)構(gòu)高度小、密封性能好等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。
　　球閥有兩種，一種是浮動球球閥，即球體在閥腔內(nèi)可浮動，依靠兩端的密封座壓緊球體而穩(wěn)定。這種球閥只能用于公稱通徑較小(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。
　　在公稱通徑大于DN200或壓力級制較高的場合，需用固定球結(jié)構(gòu)，固定球結(jié)構(gòu)的球閥在閥門全關(guān)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，便于操作者使用。
　　上海市公用事業(yè)研究所與蘇州市燃氣設(shè)備閥門制造有限公司近年來研制RQ系列固定球球閥是專門為燃氣行業(yè)設(shè)計制造的，該閥結(jié)合了國內(nèi)外各類球閥的特點，再根據(jù)中國國情開發(fā)研制，適用于燃氣長輸干線、城市燃氣設(shè)施。該閥除具有一般球閥的優(yōu)點外還有明顯的特點。、耐火性，火災(zāi)高溫?zé)龤芊庾系木鬯姆蚁┎牧虾?，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(jié)構(gòu)，阻止燃氣介質(zhì)擴散，防止災(zāi)情繼續(xù)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(dǎo)入地下，確保設(shè)備安全；第三、限位加鎖，球閥是旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，容易造成360度旋轉(zhuǎn)，除了有限位機構(gòu)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(fā)的事故；第四、球閥閥桿密封設(shè)計有防閥桿沖擊裝置，并采用特殊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(diào)壓器用緊急切斷閥
　　調(diào)壓器用緊急切斷閥是燃氣輸配系統(tǒng)中的重要安全保護裝置。緊急切斷閥是在截止閥上位或側(cè)位安裝緊急脫扣機構(gòu)，也有與調(diào)壓器本體連成-個整體，也有與過濾器連成一個整體，其作用是在調(diào)壓器失靈，造成超壓或失壓后緊急關(guān)閉氣源，保證安全。天然氣在城市中的大量使用，提高了管網(wǎng)壓力級制，調(diào)壓器的失靈將給城市帶來災(zāi)難性的后果，國內(nèi)燃氣行業(yè)對此越來越重視。國內(nèi)選用的產(chǎn)品還沒有形成一定的趨向，進口的、合資的、國產(chǎn)的，良莠難分，選用需謹慎。筆者參與蘇州市燃氣設(shè)備閥門制造有限公司研究的RAQ系列燃氣緊急切斷閥是與過濾器連為一體，結(jié)構(gòu)新穎緊湊，靈敏度高，能在設(shè)定的超壓(300mm/H2O)和失壓(180mm/H2O)迅速切斷調(diào)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(diào)、燃氣設(shè)備在發(fā)生燃氣泄漏或其他災(zāi)情時，緊急切斷閥快速切斷燃氣來源，防止災(zāi)情擴大。目前燃氣緊急切斷閥在國內(nèi)還沒有普及，隨著環(huán)保意識和安全意識的加強，以及燃氣事業(yè)的發(fā)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(zhì)的閥門，與自動化監(jiān)控設(shè)備連機，執(zhí)行關(guān)閥指令，因此燃氣緊急切斷閥都是電動閥門，據(jù)現(xiàn)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。由于燃氣緊急切斷閥要求高，主要是快速、密封、流阻小、口徑規(guī)格安等，現(xiàn)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：、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，是截止閥中流阻大的，壓力損失大，而且口徑小，大口徑的電磁閥制造困難，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(shù)經(jīng)濟比指標(biāo)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(guān)閉，不符合工況實際。脫鉤式電磁閥，通電脫鉤關(guān)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(chǎn)生誤動作，影響正常生活和生產(chǎn)；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，而且由于密封隔離寬度小，快速啟閉的速度沖擊容易造成啟閉不足或過頭的現(xiàn)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(chǎn)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(nèi)，電動球閥有許多優(yōu)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。
　　上海市公用事業(yè)研究所、北京市琛勢達科技發(fā)展有限公司、蘇州市燃氣設(shè)備閥門制造有限公司聯(lián)合研制的RKQ緊急切斷電動球閥集合了球閥的優(yōu)點，啟閉速度達到3.75秒，*國內(nèi)外空白，而且在結(jié)構(gòu)上設(shè)計有防靜電和防火功能，電器設(shè)備可與燃氣泄漏報警器、災(zāi)情控制設(shè)備連機，又可與風(fēng)機等輔助設(shè)備連控，整體設(shè)計符合DBJ08--65--97《城市天然氣管道工程技術(shù)規(guī)范》價格比同類進口產(chǎn)品低得多。一經(jīng)問世即被燃氣用戶所接受，并得到好評。
3、燃氣止回閥
　　燃氣儲配站的壓縮機往往需要配置止回閥，防止燃氣回流進壓縮機。水用止回閥在燃氣行業(yè)已經(jīng)淘汰，一般燃氣止回閥的主要缺點是閥板隨著壓縮機往復(fù)運動而顫動，與閥體碰撞發(fā)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(jié)構(gòu)再加上可調(diào)節(jié)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(xiàn)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)
　　燃氣閥門在燃氣行業(yè)中占有重要的地位，建設(shè)部十分重視對燃氣閥門的規(guī)范性建設(shè)，上世紀(jì)八十年代以來，筆者主持和參與了有關(guān)燃氣閥門的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制。其中有CJ3005-1992《城鎮(zhèn)燃氣用灰鑄鐵閥門的通用技術(shù)要求》、CJ3055-1995《城鎮(zhèn)燃氣用閥門的試驗與檢驗》、CJ3056--1995《城鎮(zhèn)燃氣用球墨鑄鐵和鑄鋼制閥門的通用技術(shù)條件》、2002年6月又通過了《家用手動燃氣閥門》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
這些標(biāo)準(zhǔn)的制訂和頒布規(guī)范了閥門行業(yè)、推動了燃氣閥門的進步和發(fā)展、促進了燃氣事業(yè)的發(fā)展；為研制、生產(chǎn)、使用單位提供了參考依據(jù)；提高了對燃氣閥門與通用閥門區(qū)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。
城鎮(zhèn)燃氣用閥門選型結(jié) 論

　　根據(jù)我國國情和燃氣閥門現(xiàn)狀的分析，可以得出以下基本結(jié)論。
1、地下管網(wǎng)中壓B級以下壓力級制，使用直埋式RZ系列灰鑄鐵平行雙閘板閘閥；
2、地下管網(wǎng)中壓*以下壓力級制，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(wǎng)高壓B級以下或高壓*壓力級制，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(wǎng)高壓*以上壓力級制，使用固定球燃氣球閥；
5、儲配站或地面設(shè)備上由于壓力在0.4MPa以下，大于DN500口徑的，盡量使用閘閥，可降低價格。
6、在調(diào)壓器或調(diào)壓站內(nèi)，壓力級制較低(0.4MPa以下)建議采用RZ或RQZ平行雙閘板閘閥，燃氣球閥可采用浮動型燃氣球閥，如壓力級制低于1.6MPa，可用固定型燃氣球閥和TRZ彈性平板閘閥。
7、在調(diào)壓箱內(nèi)，因空間條件限制，必須選用蝶閥時，應(yīng)選用多偏心蝶閥，密封材料選用聚四氟乙烯或硬密封，調(diào)試時必須準(zhǔn)確調(diào)整到關(guān)閉位置。與本文相關(guān)的論文：自力式煤氣調(diào)壓閥組?