長(zhǎng)輸管線的發(fā)展，經(jīng)過(guò)幾十年的時(shí)間，在我國(guó)以初具規(guī)模，特別是硬密封球閥的發(fā)展，目前在國(guó)內(nèi)管線上應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)硬密封球閥，參數(shù)已達(dá)到了PN6.4MPa，DN1000mm，但與西氣東輸工程中要求的參數(shù)，還有一段距離，另外，硬密封球閥的緊急切斷裝置，國(guó)內(nèi)還不能生產(chǎn)。另外，全焊接的球閥，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有產(chǎn)品應(yīng)用的歷史。

　　硬密封球閥 放料閥 疏水閥 氣動(dòng)閘閥 氣動(dòng)閘閥 氣動(dòng)角座閥 限位開(kāi)關(guān) 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 自力式調(diào)節(jié)閥 氣動(dòng)切斷閥 氣動(dòng)切斷閥 氣動(dòng)截止閥 液動(dòng)球閥 ASCO電磁閥 管夾閥

　　在長(zhǎng)輸管線中，要求線路截?cái)嚅y——硬密封球閥能夠控制管道中的介質(zhì)，具有開(kāi)關(guān)作用，改變介質(zhì)流向和防止倒流，發(fā)送或通過(guò)管道清洗球，防止事故發(fā)生，自動(dòng)、緊急切斷，封閉或打開(kāi)管線等。

　　4.1密封性能可靠

　　長(zhǎng)輸管線只能定期巡查或巡邏，而且有時(shí)需要通過(guò)人跡罕至的高山、沙漠、草原及地震等地區(qū)。微小的漏失就會(huì)造成大量介質(zhì)的漏失，浪費(fèi)能量，尤其是西氣東輸工程中，對(duì)天然氣管道中的密封性更為重要，另外，還要求具有緊急注脂的密封性能。

　　4.2使用壽命要求長(zhǎng)

　　管線一旦投入運(yùn)行，幾年內(nèi)甚至幾十年內(nèi)不允許停止運(yùn)行，運(yùn)行的時(shí)間越長(zhǎng)越好，天然氣面對(duì)的是大用戶，是大工廠、企業(yè)的原料或能源，不允許有片刻的閘斷，所以，要求主要關(guān)鍵件如閥座等有很長(zhǎng)的壽命。

　　4.3管線閥門(mén)的高強(qiáng)度、抗外力的安全性

　　西氣東輸工程中，硬密封球閥的壓力高達(dá)10.0MPa。口徑達(dá)到1000mm。且管線的站距較長(zhǎng)，長(zhǎng)度達(dá)到20公里左右，在使用中，受溫度的熱脹冷縮、設(shè)備振動(dòng)、地震災(zāi)害、地基變動(dòng)等復(fù)雜的外力，閥門(mén)在管道中經(jīng)常受到拉伸、彎曲壓縮等綜合應(yīng)力，要確保閥門(mén)的正常使用，必須具備足夠的強(qiáng)度。

　　4.4硬密封球閥應(yīng)耐腐蝕

　　因天然氣中含有硫化氫，它還能與鐵反應(yīng)生成硫化鐵，腐蝕閥門(mén)，穿蝕機(jī)械，故硬密封球閥應(yīng)選用耐腐蝕的材料。

　　4.5自動(dòng)化程度高

　　硬密封球閥的控制都是在中央控制室，距離較遠(yuǎn)，應(yīng)能實(shí)施遠(yuǎn)距離控制或遙控，且在事故狀態(tài)下能緊急關(guān)斷。關(guān)斷時(shí)間要求達(dá)到15秒左右，在管線正常運(yùn)行時(shí)，可能幾年內(nèi)都不會(huì)動(dòng)作，一旦動(dòng)作，必須準(zhǔn)確、可靠。

　　4.6管線閥門(mén)要求重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、全通徑

　　為了保證閥門(mén)能在復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)安裝、埋地要求、檢修方便，因此要求閥門(mén)重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，并且是全通徑，便于在管線正常運(yùn)行時(shí)，能夠清管。

　　5.設(shè)計(jì)研究

　　根據(jù)使用和標(biāo)準(zhǔn)的要求，以及長(zhǎng)輸硬密封球閥的要求，結(jié)合硬密封球閥的技術(shù)參數(shù)，我們作了如下的設(shè)計(jì)研究：

　　5.1全焊接式硬密封球閥

　　為了杜絕閥門(mén)的外漏、提高閥門(mén)的抗變形能力、減輕重量，需采用全鍛焊式結(jié)構(gòu)。

　　全鍛焊式結(jié)構(gòu)，采用鍛造的閥體，在裝配后焊接而成，改變了過(guò)去的鑄造、螺栓連接結(jié)構(gòu)，不會(huì)有閥體部分的外漏;相對(duì)于鑄件來(lái)看，鍛件的壁厚可以減薄，且強(qiáng)度高，省去了中法蘭和幾十對(duì)螺栓的連接，重量大大減輕，據(jù)測(cè)試，將減輕四分之一的重量。

　　5.2密封結(jié)構(gòu)

　　密封結(jié)構(gòu)是球閥密封性能的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，提供一個(gè)好的密封結(jié)構(gòu)，直接影響球閥的使用壽命，根據(jù)研究，我們提供了下列幾種符合實(shí)際要求的結(jié)構(gòu)：

　　5.2.1.雙活塞效應(yīng)閥座

　　雙活塞效應(yīng)的閥座基本原理即閥門(mén)有二個(gè)閥座密封，假如上游閥座損壞，介質(zhì)進(jìn)入中腔，而中腔的壓力仍然能使下游閥座達(dá)到密封。

　　所以，當(dāng)中腔有壓力時(shí)，介質(zhì)力能夠使閥座壓向球體，達(dá)到密封的目的。

　　5.2.2.雙重密封

　　硬密封球閥為使閥門(mén)更有效地密封，該結(jié)構(gòu)采用雙重密封結(jié)構(gòu)，即聚四氟乙烯密封軟密封。加上金屬硬密封，如果軟密封出現(xiàn)問(wèn)題，金屬密封也能起到作用。

　　同時(shí)金屬硬密封還是防火結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，即當(dāng)軟密封遭到火災(zāi)燃燒時(shí)，金屬硬密封能夠密封。

　　5.2.3.緊急注脂密封

　　如果異物或其他原因損壞密封面，閥座中的密封脂加注系統(tǒng)可提供一種快速簡(jiǎn)單的恢復(fù)緊密關(guān)斷的方法。加注密封脂達(dá)到密封。另外，加注系統(tǒng)也可以用于周期性情況閥座的密封區(qū)域。

　　同時(shí)，在閥桿密封中也增加緊急注脂密封補(bǔ)充。見(jiàn)圖3(暫無(wú)，歡迎提供)：

　　5.3防靜電、防火結(jié)構(gòu)

　　標(biāo)準(zhǔn)中要求該球閥必須具有防靜電、防火結(jié)構(gòu)，閥門(mén)在球體、閥桿和閥體之間設(shè)置靜電結(jié)構(gòu)，在密封圈設(shè)置防火結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，金屬密封圈仍能達(dá)到密封，結(jié)構(gòu)如圖1所示(暫無(wú)，歡迎提供)：

　　5.4緊急切斷裝置

　　當(dāng)管道發(fā)生事故時(shí)，要求該事故管道兩端的球閥實(shí)行緊急切斷，一般要求在15秒之內(nèi)關(guān)閉兩端閥門(mén)，或者在更短的時(shí)間，現(xiàn)在，各閥門(mén)制造廠大部分選用國(guó)外的氣液聯(lián)動(dòng)的緊急切斷裝置，該裝置直接利用管道輸送的介質(zhì)，利用介質(zhì)的壓力，由感應(yīng)裝置或由主控室的指令，感應(yīng)事故信號(hào)，直接控制閥門(mén)，達(dá)到緊急切斷閥門(mén)的目的。

　　5.5固定球結(jié)構(gòu)

　　為減少介質(zhì)壓力對(duì)球體及閥桿造成的彎曲應(yīng)力，將閥桿與球體的連接設(shè)計(jì)成分段結(jié)構(gòu)，避免介質(zhì)壓力直接作用在閥桿上，造成閥門(mén)開(kāi)關(guān)的難度，另外，加大球體的支撐截面積，提高球體的剛性。

　　綜上所述，采取上述幾種方案的特點(diǎn)，能夠符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)閥門(mén)的要求，同時(shí)，也能符合工程的需要。

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　　6.硬密封球閥的發(fā)展趨勢(shì)

　　近年來(lái)，隨著長(zhǎng)輸管線的快速發(fā)展，硬密封球閥作為緊急切斷的閥門(mén)之一，發(fā)展速度也非常快，主要呈現(xiàn)以下幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì)：

　　6.1大型化、高參數(shù)

　　目前，硬密封球閥已發(fā)展大公稱壓力PN=14.0MPa，DN=1400mm，大型化、高參數(shù)將給輸送帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　6.2高強(qiáng)度的耐腐蝕材料

　　閥門(mén)尺寸的增大，壓力的增高，迫切需要研究高強(qiáng)度的耐腐蝕的新型鍛材，以適應(yīng)閥門(mén)尺寸不斷加大的需要。

　　6.3多重密封結(jié)構(gòu)

　　為保證閥門(mén)的密封，正在研究一種多重復(fù)合材料的密封結(jié)構(gòu)，以確保閥門(mén)在使用中能夠有足夠長(zhǎng)的使用壽命，能達(dá)到50年的使用壽命。

　　6.4高可靠性及快速關(guān)閉

　　緊急切斷球閥，在輸氣管道中長(zhǎng)時(shí)間出于開(kāi)啟狀態(tài)，有時(shí)十年也不動(dòng)作，但是，一旦動(dòng)作，便要準(zhǔn)確可靠，保證更高的可靠性，并且能夠在更短的時(shí)間內(nèi)快速關(guān)閉。

　　6.5自動(dòng)化程度更高

　　緊急切斷球閥，能感知事故的發(fā)生，自動(dòng)關(guān)閉，感知距離更長(zhǎng)。

　　7.結(jié)束語(yǔ)

　　硬密封球閥在長(zhǎng)輸管線中，已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，采用上述設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以滿足長(zhǎng)輸管線的要求。