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摘 要： 摘要：針對(duì)北京燃?xì)馊霊艄墁F(xiàn)狀和安全管理需求，通過(guò)對(duì)北京市區(qū)域低壓燃?xì)馊霊艄艿囊肟陂y門(mén)類(lèi)型及應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，優(yōu)化了引入口閥門(mén)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(shí)現(xiàn)自切斷的小區(qū)引入口閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)了小區(qū)入戶管遇火災(zāi)時(shí)內(nèi)外管網(wǎng)的及時(shí)切斷，為城市
摘要：針對(duì)北京燃?xì)馊霊艄墁F(xiàn)狀和安全管理需求，通過(guò)對(duì)北京市區(qū)域低壓燃?xì)馊霊艄艿囊肟陂y門(mén)類(lèi)型及應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，優(yōu)化了引入口閥門(mén)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(shí)現(xiàn)自切斷的小區(qū)引入口閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)了小區(qū)入戶管遇火災(zāi)時(shí)內(nèi)外管網(wǎng)的及時(shí)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(yùn)行提供了有力保障。
關(guān)鍵詞：城市燃?xì)?引入口閥門(mén) 高溫自切斷 安全運(yùn)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(cái)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(zhǎng)度和覆蓋范圍也迅猛地增加。自 1987 年以來(lái)，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(zhǎng)度已超 2.1 萬(wàn) 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(chǎng)站管道受到腐蝕、第三方破壞等各類(lèi)因素引起的泄漏事件日益增加。比如，杭州市燃?xì)庖牍苤?95% 存在腐蝕現(xiàn)象，70%存在中度及以上腐蝕現(xiàn)象(楊國(guó)華等《杭州市引入管腐蝕原因調(diào)查及應(yīng)對(duì)措施》)。港華燃?xì)?009年~2011年的泄漏統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明地下燃?xì)夤艿佬孤┦录杏?56%發(fā)生在燃?xì)庖牍?談虹《燃?xì)庖牍苄孤┰蚍治黾皯?yīng)對(duì)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(guó)內(nèi)大部分燃?xì)夤茉趹魞?nèi)管和外線聯(lián)接點(diǎn)的引入口處仍存在薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)北京地區(qū)低壓燃?xì)夤芤肟诔^(guò) 40 萬(wàn)個(gè)，因離燃?xì)庥脩糇罱坏┞猓瑢?huì)發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。
燃?xì)庑孤⿻r(shí)如何在最短時(shí)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(duì)燃?xì)夤艿酪肟陂y門(mén)的管理提出了更高的要求。
本文對(duì)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(diǎn)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(duì)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(lèi)型及閥門(mén)控制方式如下：
(1)燃?xì)庖肟诹⒐苌纤褂玫拈y門(mén)主要為普通鑄鋼球閥、銅球閥或者閘閥，這些閥門(mén)的防腐涂層普遍采用普通防銹漆，一般在運(yùn)輸及安裝過(guò)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(shí)已將閥門(mén)操作桿連接在閥門(mén)開(kāi)關(guān)處，這樣無(wú)論是專(zhuān)業(yè)人員還是普通居民都能實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的操作。若非專(zhuān)業(yè)人員誤操作使燃?xì)馔］敚瑫?huì)造成居民用氣糾紛，嚴(yán)重時(shí)會(huì)帶來(lái)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(mén)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(jiàn)圖 1)。這種涂層是通過(guò)粉刷的方式涂于閥門(mén)表面，耐磨性、粘結(jié)性等都不好，在搬運(yùn)和安裝過(guò)程中經(jīng)常因?yàn)榕鲎捕鹜繉觿兟洌斐砷y門(mén)上的涂層破損點(diǎn)。后期使用過(guò)程中，若雨水進(jìn)入閥門(mén)保護(hù)箱，閥門(mén)上涂層剝落部分會(huì)最先銹蝕，給閥門(mén)及燃?xì)馊霊艄芷渌课粠?lái)了較高的腐蝕漏氣風(fēng)險(xiǎn)。
為了增強(qiáng)閥門(mén)涂層的防腐性能，通過(guò)對(duì)多種涂層類(lèi)型的調(diào)研和對(duì)比分析(見(jiàn)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(lèi)型(見(jiàn)圖 2)，閥門(mén)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(duì)閥門(mén)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(mén)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(yùn)及安裝過(guò)程中產(chǎn)生的破壞，延長(zhǎng)了閥門(mén)使用壽命。
2.2 引入口立管閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化
針對(duì)目前燃?xì)庖肟诹⒐荛y的閥門(mén)操作桿在安裝過(guò)程中已經(jīng)連接在閥門(mén)開(kāi)關(guān)處的問(wèn)題，為避免普通居民及其他非專(zhuān)業(yè)人員對(duì)閥門(mén)的誤操作導(dǎo)致的燃?xì)馔］敗⑷細(xì)庑孤┑劝踩[患，對(duì)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(gè)方面：
2.2.1 密封結(jié)構(gòu)
閥門(mén)的閥座采用組合式結(jié)構(gòu)，分為外閥座與內(nèi)閥座兩個(gè)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(wú)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(shí)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(mén)的操作端口采用特殊的水滴形狀啟閉結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖 4)，若想對(duì)閥門(mén)實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉，需配合專(zhuān)用的手柄進(jìn)行操作，防止非專(zhuān)業(yè)人員隨意操作閥門(mén)帶來(lái)燃?xì)膺\(yùn)輸中不必要的糾紛及安全隱患，閥門(mén)頂部設(shè)置的防腐蓋可阻擋雨水等雜物，對(duì)閥門(mén)起到很好的保護(hù)作用。
2.2.3 低操作扭矩
閥門(mén)采用特殊設(shè)計(jì)的帶環(huán)形放射狀的開(kāi)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(mén)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(mén)的研究
通過(guò)對(duì)現(xiàn)有引入口閥門(mén)及其管理模式的現(xiàn)狀分析可知，目前使用的引入口閥門(mén)都只能在人工操作時(shí)才能關(guān)閉。若發(fā)生火災(zāi)，工作人員無(wú)法近身進(jìn)行閥門(mén)關(guān)閉，則可能造成火勢(shì)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?shí)際需求，開(kāi)發(fā)了一種具有高溫感應(yīng)自切斷功能的引入口閥門(mén)。該閥門(mén)能夠在管道達(dá)到一定溫度時(shí)，通過(guò)內(nèi)部熔斷結(jié)構(gòu)將閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，阻隔入戶管與樓前管之間的燃?xì)馐柰ǎ苊饣馂?zāi)環(huán)境中燃?xì)庑孤┮l(fā)次生災(zāi)害所帶來(lái)的損失，避免火勢(shì)擴(kuò)大蔓延導(dǎo)致更大事故發(fā)生，為燃?xì)獍踩\(yùn)行提供了保障。高溫自切斷裝置結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。
對(duì)高溫自切斷裝置進(jìn)行樣機(jī)加工和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 (如圖 6 所示)，并進(jìn)行溫度性能測(cè)試，實(shí)驗(yàn)證明，在溫度達(dá)到 70~80 C 時(shí)，熔斷裝置中的熱敏材料會(huì)發(fā)生自熔，渦卷彈簧的扭矩得到釋放，帶動(dòng)閥桿實(shí)現(xiàn)引入口立管閥的自關(guān)閉。
3 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)北京市小區(qū)低壓燃?xì)夤艿酪肟陂y門(mén)類(lèi)型、管理方式等的調(diào)研，總結(jié)了目前使用的閥門(mén)種類(lèi)及管理模式。另通過(guò)對(duì)閥門(mén)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(shí)現(xiàn)了入戶管控制裝置的優(yōu)化。并開(kāi)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(shí)可能會(huì)產(chǎn)生的次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。——論文作者：邢琳琳 高佳偉張繼龍