燃氣閥門選型技術的研究

 上世紀八十年代以來，隨著國家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并舉，九十年代后期，我國天然氣資源的連續開發、建設和利用，促使我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。
   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選用、結構造型、工況選型和有關標準提出自己的看法，僅供燃氣行業的同仁們參考。

            一、我國燃氣閥門現狀
  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制造業的發展，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干燥，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、盡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，便于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，便于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于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采用不同的殼體材質；
6、閥門的零部件設計應考慮采用少維護、免維護結構，盡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，事故發生后能夠盡快切斷氣源；
8、我國城市道路地下各種管線擁擠，錯綜復雜，不宜開挖地下室窨井，因此推薦直埋式閥門。

         
   三、燃氣閥門的殼體材質選用
  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，建議采用灰鑄鐵制閥門，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于后者，而防腐蝕性能和鑄造工藝都優于鑄鋼，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于鑄鋼閥門，在上述壓力范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，建議選用鑄鋼制閥門，制造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。