長輸管線的發(fā)展，經(jīng)過幾十年的時間，在我國以初具規(guī)模，特別是硬密封球閥的發(fā)展，目前在國內(nèi)管線上應(yīng)用的國產(chǎn)硬密封球閥，參數(shù)已達到了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，國內(nèi)還不能生產(chǎn)。另外，全焊接的球閥，國內(nèi)還沒有產(chǎn)品應(yīng)用的歷史。

　　硬密封球閥 放料閥 疏水閥 氣動閘閥 氣動閘閥 氣動角座閥 限位開關(guān) 電動調(diào)節(jié)閥 自力式調(diào)節(jié)閥 氣動切斷閥 氣動切斷閥 氣動截止閥 液動球閥 ASCO電磁閥 管夾閥

　　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(zhì)，具有開關(guān)作用，改變介質(zhì)流向和防止倒流，發(fā)送或通過管道清洗球，防止事故發(fā)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或巡邏，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(qū)。微小的漏失就會造成大量介質(zhì)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(nèi)甚至幾十年內(nèi)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(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?？趶竭_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(shè)備振動、地震災(zāi)害、地基變動等復(fù)雜的外力，閥門在管道中經(jīng)常受到拉伸、彎曲壓縮等綜合應(yīng)力，要確保閥門的正常使用，必須具備足夠的強度。

　　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，穿蝕機械，故硬密封球閥應(yīng)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(yīng)能實施遠距離控制或遙控，且在事故狀態(tài)下能緊急關(guān)斷。關(guān)斷時間要求達到15秒左右，在管線正常運行時，可能幾年內(nèi)都不會動作，一旦動作，必須準(zhǔn)確、可靠。

　　4.6管線閥門要求重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、全通徑

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

　　5.設(shè)計研究

　　根據(jù)使用和標(biāo)準(zhǔn)的要求，以及長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(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，改變了過去的鑄造、螺栓連接結(jié)構(gòu)，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(jù)測試，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，提供一個好的密封結(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有二個閥座密封，假如上游閥座損壞，介質(zhì)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(dāng)中腔有壓力時，介質(zhì)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(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)問題，金屬密封也能起到作用。

　　同時金屬硬密封還是防火結(jié)構(gòu)的設(shè)計，即當(dāng)軟密封遭到火災(zāi)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(tǒng)可提供一種快速簡單的恢復(fù)緊密關(guān)斷的方法。加注密封脂達到密封。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，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(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，金屬密封圈仍能達到密封，結(jié)構(gòu)如圖1所示(暫無，歡迎提供)：

　　5.4緊急切斷裝置

　　當(dāng)管道發(fā)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(nèi)關(guān)閉兩端閥門，或者在更短的時間，現(xiàn)在，各閥門制造廠大部分選用國外的氣液聯(lián)動的緊急切斷裝置，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，直接控制閥門，達到緊急切斷閥門的目的。

　　5.5固定球結(jié)構(gòu)

　　為減少介質(zhì)壓力對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，造成閥門開關(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，能夠符合標(biāo)準(zhǔn)對閥門的要求，同時，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

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

　　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)將給輸送帶來更大的經(jīng)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(yīng)閥門尺寸不斷加大的需要。

　　6.3多重密封結(jié)構(gòu)

　　為保證閥門的密封，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(guān)閉

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

　　6.5自動化程度更高

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

　　7.結(jié)束語

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