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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