燃氣閥門選型選用
一、中國燃氣現(xiàn)狀
上世紀八十年代以前,沒有燃氣專用,只能沿用水。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專用閥門,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)在高壓力用途下砂粒粉塵將對內(nèi)腔形成較強的沖刷用途,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是擺在我們面前的新課題。
二、安裝在地下管網(wǎng)上的應(yīng)滿足的要求
要有足夠的"強度"和"剛度"--"強度"是應(yīng)能承受管線內(nèi)輸配燃氣的最大壓力,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,可靠保證的密封性能:
1、盡可能降低閥門的結(jié)構(gòu)高度(指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所處狀態(tài),是安全操作的重要條件;
3、全口徑設(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)燃氣的實驗與試驗》標準規(guī)定:軟密封在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、硬密封在1.1倍公稱額定使用壓力下允許的內(nèi)泄漏率小于0.3DNmm3/s,這個要求是比較嚴格的,例如:500mm公稱口徑的燃氣每分鐘的內(nèi)泄漏率不能大于9毫升(普通飲水杯的容量是200毫升)至于外泄漏是絕對不允許的;
5、使用于地下管網(wǎng)的燃氣閥門的閥體要耐腐蝕,建議根據(jù)管線的輸送介質(zhì)和使用壓力采用不同的閥體材料;
6、閥門的零件設(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,因此推薦直埋式閥門。
三、燃氣的殼體材料選用
根據(jù)燃氣管線的使用壓力合理選用閥體材料,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,其最高的特點是防腐蝕性能好,而且價格便宜,非常運用于地下管線;
2、中壓A級(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)重推薦選用球墨鑄鐵。例如:球墨鑄鐵牌號QT400--18與鑄鋼牌號碳鋼相比較,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料重量的監(jiān)控;
3、在高壓A級(1.6MPa)或壓力級別更高的地方,建議選用鑄鋼制閥門,制造4MPa壓力級別以下的一般選用碳鋼牌號;
4、最近幾年,各地煤氣公司開始使用PE管,PE管目前使用于0.4MPa壓力級別以下。
PE也已問世,該系列可直埋,密封性能較好。但是目前PE價格較高,尤其是大于100mm口徑以上的,PE目前處于推廣試用階段。
四、中國燃氣行業(yè)目前使用的幾種燃氣簡介
1、RX系列油密封式
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(zhì)和"煤氣膠",原來傳統(tǒng)使用的單閥板契式水越來越不能適應(yīng)燃氣工況的需要,這類普遍存在"關(guān)不嚴"和閥桿咬死的問題,我們參考日本技術(shù)研制而成的RX系列燃氣用油密封式,解決了關(guān)不嚴和閥桿咬死的問題。其主要性能優(yōu)點:
采用硬密封結(jié)構(gòu),使其具有刮膠用途;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,油密封式也有其弱點,第一、不與管線同口徑,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、啟閉前需加注油脂,給使用者帶來不便;第三、公稱口徑一般為DN300以下,DN400以制造難度較大,DN600以上太重用戶不歡迎;
2、RZ系列燃氣用平行雙閥板
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口徑的燃氣專用閥門,RZ系列燃氣用平行雙閥板針對人工煤氣形成的問題給予一一解決,最高口徑達1600mm。
第一、平行雙閥板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、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、全口徑設(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"減輕了閥門總體質(zhì)量,增強了閥體強度和剛度;
第六、RZ系列燃氣閥體選用灰鑄鐵制造,價格低廉;第七、該系列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閥板
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)天然氣的優(yōu)點又研制了RQZ球墨鑄鐵制燃氣用平行雙閥板,該除保留了RZ系列的優(yōu)點外,選用的材料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、
相比上述幾種輕便,直徑大,價格較低,八十年代初期部分煤氣公司曾-度采用,經(jīng)過十年左右的使用,普遍認為效果不好。第一、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,一些已經(jīng)使用的煤氣公司正在(或考慮)更換其他;
5、平板
平板是燃氣管道近年來才開始使用的通用閥門,全口徑時流阻小,兩邊的密封由聚四氟乙烯或橡膠O型環(huán)壓緊在閥板上形成,這種在全關(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,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直徑,內(nèi)徑只有150mm,用戶特別要注意。因此這種平板運用于壓力級制較低,公稱口徑較小的場合。
6、TRZ系列彈性密封燃氣
TRZ系列彈性密封燃氣是區(qū)別于平板的一種燃氣專用閥門。該閥的優(yōu)點與固定球的彈性閥座結(jié)構(gòu)相似,閥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,運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系列彈性密封燃氣的連接型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系列彈性密封燃氣全開時,似管線同口徑的一段管道,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件上。
總而言之,TRZ系列彈性密封燃氣運用于燃氣管線,特別運用于地下燃氣管線,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,同公稱口徑彈性平板與相比,都有防火功能,而價格比低30%左右,使用效果相同。TRZ系列彈性密封燃氣的缺點是結(jié)構(gòu)高度較大,有4個公稱口徑的高度,因為埋在地下,管線中軸線上面的高度與通常相同,其缺點還不明顯,主要是下半部高度較通常大-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
是因其流阻小、結(jié)構(gòu)高度小、密封性能好等特點而得到廣泛應(yīng)用,近年來得到迅速發(fā)展。
有兩種,一種是浮動,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。這種只能用于公稱口徑較小(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。
在公稱口徑大于DN200或壓力級制較高的場合,需用固定球結(jié)構(gòu),固定在全關(guān)時,壓在球體上的用途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。
RQ系列固定球是專門為燃氣行業(yè)設(shè)計制作的,該閥結(jié)合了國內(nèi)外各類的優(yōu)點,再根據(jù)中國國情開發(fā)研制,運用于燃氣長輸干線、城市燃氣設(shè)施。該閥除具有一般的特點外還有明顯的優(yōu)點。第一、耐火性,火災(zāi)高溫?zé)龤芊庾系木鬯姆蚁┎馁|(zhì)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(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,在啟閉過程中形成的靜電極易點燃燃氣,該將靜電導(dǎo)入地下,確保設(shè)備安全;第三、限位加鎖,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、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,力矩比同類小,操作輕便,啟閉快速。
五、幾種特殊作用的燃氣閥門介紹
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)壓器本體連成一個整體,也有與連成一個整體,其用途是在調(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。RAQ系列燃氣緊急切斷閥是與連為一體,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,據(jù)現(xiàn)有資料反映該類閥門有兩大類型,一類是,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、直徑規(guī)格安等,現(xiàn)有的、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、,目前大多選用進口,速度快,但是流阻大,是中流阻最高的,壓力損失大,而且直徑小,大直徑的制造困難,一般只能做到DN150以下,價格昂貴,如配備大直徑的以滿足口徑要求,技術(shù)經(jīng)濟比指標就很差。有些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,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,價格較低,容易做成大直徑,啟閉速度較快,較慢;流陰較小,較大;密封性較和都差,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,價格較電動高,流阻小,密封性好,但是速度慢,達不到緊急切斷的要求;
第四、,流阻小,密封性好,但是市場上國產(chǎn)或進口的電動,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),電動有許多特點,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緊急切斷電動集合了的特點,啟閉速度達到3.75秒,填補了國內(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性能規(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
燃氣儲配站的壓縮機往往需要配置,防止燃氣回流進壓縮機。水用在燃氣行業(yè)已經(jīng)淘汰,一般燃氣的主要缺點是閘板隨著壓縮機往復(fù)運動而顫動,與殼體碰撞發(fā)生很大的響聲,容易損壞閘板;第二是密封性差。R型系列燃氣較好地解決了這些問題。該系列的密封付將其他的90度改為75度,使閘板向閥座形成-個自然壓力,同時閘板外結(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型燃氣問世以來已逾十年,使用效果很好。
六、燃氣有關(guān)標準
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),燃氣閥門的行業(yè)標準有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)燃氣用的檢驗與試驗》、CJ3056--1995《城鎮(zhèn)燃氣用球墨鑄鐵和鑄鋼制的通用性能參數(shù)》、2002年6月又通過了《家用手動燃氣閥門》的行業(yè)標準。這些標準的制訂和頒布規(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);提高了對燃氣與通用閥門區(qū)別的認識,保證了燃氣的安全裕度;受到了燃氣同行們的歡迎。
燃氣閥門結(jié)論
根據(jù)我國國情和燃氣現(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,推薦使用直埋式RZ系列灰鑄鐵平行雙閥板;
2、地下管網(wǎng)中壓A級以下壓力級制,推薦使用直埋式RZ、RQZ系列平行雙閥板或TRZ系列彈性平板;
3、地下管網(wǎng)高壓B級以下或高壓A級壓力級制,推薦使用直埋式TRZ系列彈性平板和固定球燃氣;
4、地下管網(wǎng)高壓A級以上壓力級制,推薦使用固定球燃氣;
5、儲配站或地面設(shè)備上由于壓力在0.4MPa以下,大于DN500直徑的,盡量使用,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平行雙閥板,燃氣可采用浮動型燃氣,如壓力級制低于1.6MPa,可用固定型燃氣和TRZ彈性平板。
7、在調(diào)壓箱內(nèi),因空間條件限制,必須選用時,應(yīng)選用多偏心優(yōu)質(zhì),密封材質(zhì)選用聚四氟乙烯或硬密封,調(diào)試時必須準確調(diào)整到關(guān)閉位置。
我國的燃氣事業(yè),尤其是天然氣的快速發(fā)展和普及,帶動了燃氣閥門制造業(yè)的進步和發(fā)展。隨著西氣東輸、海洋天然氣上岸、俄羅斯氣源的引進,新型的燃氣將會問世,以適應(yīng)廣大燃氣用戶的需要
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