發布時間：2021-12-28所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：針對北京燃氣入戶管現狀和安全管理需求，通過對北京市區域低壓燃氣入戶管的引入口閥門類型及應用現狀的分析，優化了引入口閥門的防腐涂層及防盜鎖閉結構。并提出了一種遇高溫可實現自切斷的小區引入口閥門，實現了小區入戶管遇火災時內外管網的及時切斷，為城市
摘要：針對北京燃氣入戶管現狀和安全管理需求，通過對北京市區域低壓燃氣入戶管的引入口閥門類型及應用現狀的分析，優化了引入口閥門的防腐涂層及防盜鎖閉結構。并提出了一種遇高溫可實現自切斷的小區引入口閥門，實現了小區入戶管遇火災時內外管網的及時切斷，為城市小區居民安全用氣及低壓燃氣管網安全運行提供了有力保障。
關鍵詞：城市燃氣 引入口閥門 高溫自切斷 安全運行
0 引言
燃氣管網是城市的“生命線”，事關人民生命財產安全、能源供給安全。隨著城市規模的迅速擴大，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，北京地區的天然氣管網規模不斷擴大，目前管網長度已超 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，杭州市燃氣引入管中 95% 存在腐蝕現象，70%存在中度及以上腐蝕現象(楊國華等《杭州市引入管腐蝕原因調查及應對措施》)。港華燃氣2009年~2011年的泄漏統計數據表明地下燃氣管道泄漏事件中有 56%發生在燃氣引入管(談虹《燃氣引入管泄漏原因分析及應對措施探討》)。
燃氣管道的引入管外線和戶內線均采取一定的安全防護措施，但是目前國內大部分燃氣管在戶內管和外線聯接點的引入口處仍存在薄弱環節。據統計北京地區低壓燃氣管引入口超過 40 萬個，因離燃氣用戶最近，一旦漏氣，將會發生嚴重的安全事故。
燃氣泄漏時如何在最短時間內切斷戶內和戶外的燃氣輸送線路，避免更大的安全事故，對燃氣管道引入口閥門的管理提出了更高的要求。
本文對現有引入口管理現狀進行深入分析，提出了一種具有高溫感應自熔斷功能的引入口立管閥，并從結構、防護涂層、管理等方面提出優化改進措施，為燃氣戶內管和外管聯接點的薄弱環節提供新的技術途徑和支撐。
1 城市燃氣引入口現狀分析
根據北京燃氣入戶管現狀和安全管理需求，對北京立管閥應用現狀進行調研，深入分析后發現北京地區城市燃氣輸配系統中引入口立管閥的類型及閥門控制方式如下：
(1)燃氣引入口立管上所使用的閥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生涂層破損，造成立管閥體腐蝕加速，影響其正常使用。
(2)燃氣引入口立管閥安裝時已將閥門操作桿連接在閥門開關處，這樣無論是專業人員還是普通居民都能實現對閥門的操作。若非專業人員誤操作使燃氣停輸，會造成居民用氣糾紛，嚴重時會帶來燃氣安全事故。
2 引入口立管閥優化及高溫自切斷閥門研究
2.1 引入口立管閥防腐涂層優化
目前北京市燃氣引入口立管閥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、粘結性等都不好，在搬運和安裝過程中經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，若雨水進入閥門保護箱，閥門上涂層剝落部分會最先銹蝕，給閥門及燃氣入戶管其他部位帶來了較高的腐蝕漏氣風險。
為了增強閥門涂層的防腐性能，通過對多種涂層類型的調研和對比分析(見表 1)，最終確定了最適用于北京燃氣入戶管引入口立管閥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境下產生氧化及銹蝕現象，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生的破壞，延長了閥門使用壽命。
2.2 引入口立管閥結構優化
針對目前燃氣引入口立管閥的閥門操作桿在安裝過程中已經連接在閥門開關處的問題，為避免普通居民及其他非專業人員對閥門的誤操作導致的燃氣停輸、燃氣泄漏等安全隱患，對引入口立管閥的結構進行優化，具體體現在以下三個方面：
2.2.1 密封結構
閥門的閥座采用組合式結構，分為外閥座與內閥座兩個部分。外閥座采用的是高抗壓強度的聚合材料 NBR，內閥座采用 PTEE 材質。在蝶形彈簧作用下外閥座與球體、內閥座與球體、內閥座與副閥體形成密封。燃氣管道中或多或少存在著雜質，內閥座具有密封的作用，還能起到攔截雜質的作用，使雜質無法侵入到外閥座中，從而保護外閥座不受雜質破壞，能有效地實施密封。閥體上設置了金屬密封面，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 防盜用操作結構
在閥門的操作端口采用特殊的水滴形狀啟閉結構(見圖 4)，若想對閥門實現開閉，需配合專用的手柄進行操作，防止非專業人員隨意操作閥門帶來燃氣運輸中不必要的糾紛及安全隱患，閥門頂部設置的防腐蓋可阻擋雨水等雜物，對閥門起到很好的保護作用。
2.2.3 低操作扭矩
閥門采用特殊設計的帶環形放射狀的開槽蝶形彈簧及閥座結構，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，可以防止被閥腔內壓吹出，避免安全隱患。閥門內部采用兩道自緊式 O 形圈保證了閥桿密封。
2.3 高溫自切斷閥門的研究
通過對現有引入口閥門及其管理模式的現狀分析可知，目前使用的引入口閥門都只能在人工操作時才能關閉。若發生火災，工作人員無法近身進行閥門關閉，則可能造成火勢擴大從而引發其他次生災害和人員傷亡。本文根據北京燃氣管道安全管理的實際需求，開發了一種具有高溫感應自切斷功能的引入口閥門。該閥門能夠在管道達到一定溫度時，通過內部熔斷結構將閥門自動關閉，阻隔入戶管與樓前管之間的燃氣疏通，避免火災環境中燃氣泄漏引發次生災害所帶來的損失，避免火勢擴大蔓延導致更大事故發生，為燃氣安全運行提供了保障。高溫自切斷裝置結構如圖 5 所示。
對高溫自切斷裝置進行樣機加工和現場應用 (如圖 6 所示)，并進行溫度性能測試，實驗證明，在溫度達到 70~80 C 時，熔斷裝置中的熱敏材料會發生自熔，渦卷彈簧的扭矩得到釋放，帶動閥桿實現引入口立管閥的自關閉。
3 結語
通過對北京市小區低壓燃氣管道引入口閥門類型、管理方式等的調研，總結了目前使用的閥門種類及管理模式。另通過對閥門使用現狀的分析，提出了一種具有更優結構、更好性能的引入口立管閥，實現了入戶管控制裝置的優化。并開發了一種具有高溫感應自切斷功能的引入口立管閥，提高了燃氣入戶管的安全性，降低了燃氣發生火災時可能會產生的次生災害風險。——論文作者：邢琳琳 高佳偉張繼龍
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