城市燃?xì)馊霊艄芨邷刈郧袛嚅y門研究

北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司 邢琳琳 高佳偉 中國國際工程咨詢有限公司 張繼龍

?

城市燃?xì)馊霊艄芨邷刈郧袛嚅y門研究

北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司 邢琳琳 高佳偉 中國國際工程咨詢有限公司 張繼龍

針對北京燃?xì)馊霊艄墁F(xiàn)狀和安全管理需求，通過對北京市區(qū)域低壓燃?xì)馊霊艄艿囊肟陂y門類型及應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，優(yōu)化了引入口閥門的防腐涂層及防盜鎖閉結(jié)構(gòu)。并提出了一種遇高溫可實現(xiàn)自切斷的小區(qū)引入口閥門，實現(xiàn)了小區(qū)入戶管遇火災(zāi)時內(nèi)外管網(wǎng)的及時切斷，為城市小區(qū)居民安全用氣及低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)安全運行提供了有力保障。

城市燃?xì)?引入口閥門 高溫自切斷 安全運行

0 引言

燃?xì)夤芫W(wǎng)是城市的“生命線”，事關(guān)人民生命財產(chǎn)安全、能源供給安全。隨著城市規(guī)模的迅速擴(kuò)大，城市天然氣管線的長度和覆蓋范圍也迅猛地增加。自1987年以來，北京地區(qū)的天然氣管網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，目前管網(wǎng)長度已超2.1萬km，其中有部分管道服役年限已近30年，城市天然氣管道及場站管道受到腐蝕、第三方破壞等各類因素引起的泄漏事件日益增加。比如，杭州市燃?xì)庖牍苤?5%存在腐蝕現(xiàn)象，70%存在中度及以上腐蝕現(xiàn)象(楊國華等《杭州市引入管腐蝕原因調(diào)查及應(yīng)對措施》)。港華燃?xì)?009年~2011年的泄漏統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明地下燃?xì)夤艿佬孤┦录杏?6%發(fā)生在燃?xì)庖牍?談虹《燃?xì)庖牍苄孤┰蚍治黾皯?yīng)對措施探討》)。

燃?xì)夤艿赖囊牍芡饩€和戶內(nèi)線均采取一定的安全防護(hù)措施，但是目前國內(nèi)大部分燃?xì)夤茉趹魞?nèi)管和外線聯(lián)接點的引入口處仍存在薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計北京地區(qū)低壓燃?xì)夤芤肟诔^40萬個，因離燃?xì)庥脩糇罱?，一旦漏氣，將會發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。

燃?xì)庑孤r如何在最短時間內(nèi)切斷戶內(nèi)和戶外的燃?xì)廨斔途€路，避免更大的安全事故，對燃?xì)夤艿酪肟陂y門的管理提出了更高的要求。

本文對現(xiàn)有引入口管理現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，提出了一種具有高溫感應(yīng)自熔斷功能的引入口立管閥，并從結(jié)構(gòu)、防護(hù)涂層、管理等方面提出優(yōu)化改進(jìn)措施，為燃?xì)鈶魞?nèi)管和外管聯(lián)接點的薄弱環(huán)節(jié)提供新的技術(shù)途徑和支撐。

1 城市燃?xì)庖肟诂F(xiàn)狀分析

根據(jù)北京燃?xì)馊霊艄墁F(xiàn)狀和安全管理需求，對北京立管閥應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，深入分析后發(fā)現(xiàn)北京地區(qū)城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中引入口立管閥的類型及閥門控制方式如下：

(1)燃?xì)庖肟诹⒐苌纤褂玫拈y門主要為普通鑄鋼球閥、銅球閥或者閘閥，這些閥門的防腐涂層普遍采用普通防銹漆，一般在運輸及安裝過程中極容易產(chǎn)生涂層破損，造成立管閥體腐蝕加速，影響其正常使用。

(2)燃?xì)庖肟诹⒐荛y安裝時已將閥門操作桿連接在閥門開關(guān)處，這樣無論是專業(yè)人員還是普通居民都能實現(xiàn)對閥門的操作。若非專業(yè)人員誤操作使燃?xì)馔］敚瑫斐删用裼脷饧m紛，嚴(yán)重時會帶來燃?xì)獍踩鹿省?/p>

2 引入口立管閥優(yōu)化及高溫自切斷閥門研究

2.1 引入口立管閥防腐涂層優(yōu)化

目前北京市燃?xì)庖肟诹⒐荛y的防腐涂層普遍為普通聚氨酯防腐漆(見圖1)。這種涂層是通過粉刷的方式涂于閥門表面，耐磨性、粘結(jié)性等都不好，在搬運和安裝過程中經(jīng)常因為碰撞而引起涂層剝落，造成閥門上的涂層破損點。后期使用過程中，若雨水進(jìn)入閥門保護(hù)箱，閥門上涂層剝落部分會最先銹蝕，給閥門及燃?xì)馊霊艄芷渌课粠砹溯^高的腐蝕漏氣風(fēng)險。

圖1 普通聚氨酯防腐漆涂層

為了增強(qiáng)閥門涂層的防腐性能，通過對多種涂層類型的調(diào)研和對比分析(見表1)，最終確定了最適用于北京燃?xì)馊霊艄芤肟诹⒐荛y的閥體材料及防腐涂層類型(見圖2)，閥門殼體材料選用鑄鋼WCB，外防腐涂層采用陰極電泳氨基甲酸酯涂料，對閥門內(nèi)外及控制端口的異性面都能起到良好的防腐蝕作用，有效防止閥門在使用環(huán)境下產(chǎn)生氧化及銹蝕現(xiàn)象，且該涂層較普通防腐涂層耐磕碰，避免了搬運及安裝過程中產(chǎn)生的破壞，延長了閥門使用壽命。

表1 閥門涂層類型調(diào)研和對比分析

圖2 陰極電泳氨基甲酸酯涂料防腐涂層

2.2 引入口立管閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化

針對目前燃?xì)庖肟诹⒐荛y的閥門操作桿在安裝過程中已經(jīng)連接在閥門開關(guān)處的問題，為避免普通居民及其他非專業(yè)人員對閥門的誤操作導(dǎo)致的燃?xì)馔］敗⑷細(xì)庑孤┑劝踩[患，對引入口立管閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，具體體現(xiàn)在以下三個方面：

2.2.1 密封結(jié)構(gòu)

閥門的閥座采用組合式結(jié)構(gòu)，分為外閥座與內(nèi)閥座兩個部分。外閥座采用的是高抗壓強(qiáng)度的聚合材料NBR，內(nèi)閥座采用PTEE材質(zhì)。在蝶形彈簧作用下外閥座與球體、內(nèi)閥座與球體、內(nèi)閥座與副閥體形成密封。燃?xì)夤艿乐谢蚨嗷蛏俅嬖谥s質(zhì)，內(nèi)閥座具有密封的作用，還能起到攔截雜質(zhì)的作用，使雜質(zhì)無法侵入到外閥座中，從而保護(hù)外閥座不受雜質(zhì)破壞，能有效地實施密封。閥體上設(shè)置了金屬密封面，一旦失火閥座被燒毀后，球體在蝶形彈簧的作用下與閥體金屬密封面形成封閉。

2.2.2 防盜用操作結(jié)構(gòu)

在閥門的操作端口采用特殊的水滴形狀啟閉結(jié)構(gòu)(見圖4)，若想對閥門實現(xiàn)開閉，需配合專用的手柄進(jìn)行操作，防止非專業(yè)人員隨意操作閥門帶來燃?xì)膺\輸中不必要的糾紛及安全隱患，閥門頂部設(shè)置的防腐蓋可阻擋雨水等雜物，對閥門起到很好的保護(hù)作用。

圖4 燃?xì)馊霊艄芰⒐荛y特殊操作端口結(jié)構(gòu)

2.2.3 低操作扭矩

閥門采用特殊設(shè)計的帶環(huán)形放射狀的開槽蝶形彈簧及閥座結(jié)構(gòu)，彈簧只需提供較小的密封力就可形成密封，因此啟閉扭矩極低。且閥桿采用倒裝式閥桿，可以防止被閥腔內(nèi)壓吹出，避免安全隱患。閥門內(nèi)部采用兩道自緊式O形圈保證了閥桿密封。

2.3 高溫自切斷閥門的研究

通過對現(xiàn)有引入口閥門及其管理模式的現(xiàn)狀分析可知，目前使用的引入口閥門都只能在人工操作時才能關(guān)閉。若發(fā)生火災(zāi)，工作人員無法近身進(jìn)行閥門關(guān)閉，則可能造成火勢擴(kuò)大從而引發(fā)其他次生災(zāi)害和人員傷亡。本文根據(jù)北京燃?xì)夤艿腊踩芾淼膶嶋H需求，開發(fā)了一種具有高溫感應(yīng)自切斷功能的引入口閥門。該閥門能夠在管道達(dá)到一定溫度時，通過內(nèi)部熔斷結(jié)構(gòu)將閥門自動關(guān)閉，阻隔入戶管與樓前管之間的燃?xì)馐柰?，避免火?zāi)環(huán)境中燃?xì)庑孤┮l(fā)次生災(zāi)害所帶來的損失，避免火勢擴(kuò)大蔓延導(dǎo)致更大事故發(fā)生，為燃?xì)獍踩\行提供了保障。

高溫自切斷裝置結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1——殼體 2——轉(zhuǎn)軸 3——截錐渦卷彈簧 4——熱敏材料 5——閥桿連接器 6——連接螺釘 7——閥體 8——定位凸起裝置 9——閥桿

對高溫自切斷裝置進(jìn)行樣機(jī)加工和現(xiàn)場應(yīng)用(如圖6所示)，并進(jìn)行溫度性能測試，實驗證明，在溫度達(dá)到70~80°C時，熔斷裝置中的熱敏材料會發(fā)生自熔，渦卷彈簧的扭矩得到釋放，帶動閥桿實現(xiàn)引入口立管閥的自關(guān)閉。

圖6 高溫自切斷功能閥及現(xiàn)場應(yīng)用

3 結(jié)語

通過對北京市小區(qū)低壓燃?xì)夤艿酪肟陂y門類型、管理方式等的調(diào)研，總結(jié)了目前使用的閥門種類及管理模式。另通過對閥門使用現(xiàn)狀的分析，提出了一種具有更優(yōu)結(jié)構(gòu)、更好性能的引入口立管閥，實現(xiàn)了入戶管控制裝置的優(yōu)化。并開發(fā)了一種具有高溫感應(yīng)自切斷功能的引入口立管閥，提高了燃?xì)馊霊艄艿陌踩裕档土巳細(xì)獍l(fā)生火災(zāi)時可能會產(chǎn)生的次生災(zāi)害風(fēng)險。

Study on High Temperature Self Shut-off Valve for Urban Gas Pipeline

Beijing Gas Group CO., Ltd. Xing Linlin Gao Jiawei China International Engineering Consulting CO., Ltd. Zhang Jilong

According to the present situation and safety management requirement of Beijing gas inlet pipe, through the analysis of inlet valve type and application status of Beijing low-pressure gas inlet pipe, the anticorrosive coating and anti-theft locking structure of inlet valve are optimized. A self-cutting inlet valve with high temperature is proposed, and the inner and outer pipe networks are cut off in time when the inlet pipe meets fire, which provides a powerful guarantee for the safe use of gas and the safe operation of low-pressure gas pipeline networks in urban residential areas.

urban gas, inlet valve, high temperature self-cutting, safe operation