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硬密封球閥的發展趨勢

發布時間:2019-08-27   點擊次數:982次

        長輸管線的發展,經過幾十年的時間,在我國以初具規模,尤其硬密封球閥的發展,目前在國內管線上應用的國產硬密封球閥,參數已達到了PN6.4MPaDN1000mm,但與西氣東輸工程中要求的參數,還有一段距離,

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在長輸管線中,要求線路截斷閥——硬密封球閥能夠控制管道中的介質,具有開關作用,改變介質流向和防止倒流,發送或通過管道清洗球,防止事故發生,自動、緊急切斷,封閉或打開管線等。

4.1密封性能可靠

長輸管線只能定期巡查,而且有時需要通過人跡罕至的高山、沙漠、草原及地震等地區。微小的漏失就會造成大量介質的漏失,浪費能量,尤其是西氣東輸工程中,對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

管線一旦投入運行,幾年內甚至幾十年內不允許停止運行,運行的時間越長越好,天然氣面對的是大用戶,是大工廠、企業的原料或能源,不允許有片刻的閘斷,所以,要求主要關鍵件如閥座等有很長的壽命。

4.3管線閥門的高強度、抗外力的安全性

西氣東輸工程中,硬密封球閥的壓力高達10.0MPa。口徑達到1000mm。且管線的站距較長,長度達到20公里左右,在使用中,受溫度的熱脹冷縮、設備振動、地震災害、地基變動等復雜的外力,閥門在管道中經常受到拉伸、彎曲壓縮等綜合應力,要確保閥門的正常使用,必須具備足夠的強度。

4.4硬密封球閥應耐腐蝕

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

4.5自動化程度高

硬密封球閥的控制都是在中央控制室,距離較遠,應能實施遠距離控制或遙控,且在事故狀態下能緊急關斷。關斷時間要求達到15秒左右,在管線正常運行時,可能幾年內都不會動作,一旦動作,必須準確、可靠。

4.6管線閥門要求重量輕、結構緊湊、全通徑

為了保證閥門能在復雜的現場安裝、埋地要求、檢修方便,因此要求閥門重量輕,結構緊湊,并且是全通徑,便于在管線正常運行時,能夠清管。

5.設計研究

根據使用和標準的要求,以及長輸硬密封球閥的要求,結合硬密封球閥的技術參數,我們作了如下的設計研究:

5.1全焊接式硬密封球閥

為了杜絕閥門的外漏、提高閥門的抗變形能力、減輕重量,需采用全鍛焊式結構。

全鍛焊式結構,采用鍛造的閥體,在裝配后焊接而成,改變了過去的鑄造、螺栓連接結構,不會有閥體部分的外漏;相對于鑄件來看,鍛件的壁厚可以減薄,且強度高,省去了中法蘭和幾十對螺栓的連接,重量大大減輕,據測試,將減輕四分之一的重量。

5.2密封結構

密封結構是球閥密封性能的關鍵設計,提供一個好的密封結構,直接影響球閥的使用壽命,據研究,我們提供了下列幾種符合實際要求的結構:

5.2.1.雙活塞效應閥座

雙活塞效應的閥座基本原理即閥門有二個閥座密封,假如上游閥座損壞,介質進入中腔,而中腔的壓力仍然能使下游閥座達到密封。

所以,當中腔有壓力時,介質力能夠使閥座壓向球體,達到密封的目的。

5.2.2.雙重密封

硬密封球閥為使閥門更有效地密封,該結構采用雙重密封結構,即聚四氟乙烯密封軟密封。加上金屬硬密封,如果軟密封出現問題,金屬密封也能起到作用。

同時金屬硬密封還是防火結構的設計,即當軟密封遭到火災燃燒時,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可提供一種快速簡單的恢復緊密關斷的方法。加注密封脂達到密封。另外,加注系統也可以用于周期情況閥座的密封區域。 fmlsm1109

同時,在閥桿密封中也增加緊急注脂密封補充。見圖3(暫無,歡迎提供)

5.3防靜電、防火結構

標準中要求該球閥必須具有防靜電、防火結構,閥門在球體、閥桿和閥體之間設置靜電結構,在密封圈設置防火結構,當發生火災時,金屬密封圈仍能達到密封,結構如圖1所示(暫無,歡迎提供)

5.4緊急切斷裝置

當管道發生事故時,要求該事故管道兩端的球閥實行緊急切斷,一般要求在15秒之內關閉兩端閥門,或者在更短的時間,現在,各閥門制造廠大部分選用國外的氣液聯動的緊急切斷裝置,該裝置直接利用管道輸送的介質,利用介質的壓力,由感應裝置或由主控室的指令,感應事故信號,直接控制閥門,達到緊急切斷閥門的目的。

5.5固定球結構

為減少介質壓力對球體及閥桿造成的彎曲應力,將閥桿與球體的連接設計成分段結構,避免介質壓力直接作用在閥桿上,造成閥門開關的難度,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,能夠符合標準對閥門的要求,同時,也能符合工程的需要。

6.硬密封球閥的發展趨勢

近年來,隨著長輸管線的快速發展,硬密封球閥作為緊急切斷的閥門之一,發展速度也非常快,主要呈現以下幾個方面的發展趨勢:

6.1大型化、高參數

目前,硬密封球閥已發展大公稱壓力PN=14.0MPaDN=1400mm,大型化、高參數將給輸送帶來更大的經濟效益。

6.2高強度的耐腐蝕材料

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

6.3多重密封結構

為保證閥門的密封,正在研究一種多重復合材料的密封結構,以確保閥門在使用中能夠有足夠長的使用壽命,能達到50年的使用壽命。

6.4高可靠性及快速關閉

緊急切斷球閥,在輸氣管道中長時間出于開啟狀態,有時十年也不動作,但是,一旦動作,便要準確可靠,保證更高的可靠性,并且能夠在更短的時間內快速關閉。

6.5自動化程度更高

緊急切斷球閥,能感知事故的發生,自動關閉,感知距離更長。

7.結束語

硬密封球閥在長輸管線中,已經得到越來越廣泛地應用,采用上述設計結構,可以滿足長輸管線的要求。

 

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