长输管线球阀结构的设计

强哥

　　1.概述
1 v$ v) q( k& T　　 为使我国西部的经济得到较快的发展，国家提出开发大西部的重大决策。开发新疆地区的石油和天然气资源，就是开发西部的重大举措之一。要使西部的油、气资源得到充分的利用，唯一的办法是将油、气通过管线输送到我国的东部地区。国家为此将建设“西气东输”管网工程，即铺设主管线，西起塔里木的轮南气田，东到上海地区，全线长约4200公里。管线输送已成为当代物料运输的主要方式之一，利用长距离管线输送油、气等资源已成为当今世界能源输送的最主要的手段。世界上主要油、气生产国和消费国都大量使用长输管线来解决油、气资源的运输问题，其中，天然气的输送95%以上采用管线方式。据统计，目前，世界上已有的油、气长距离输送管线总长度超过260万公里，其中，天然气输送管线总长度约140万公里，占管线总长度的二分之一以上。从国外的建设和运输的经验来看，在相同输送量的情况下，建一条大口径的管线比建几条小口径的管线更为经济；而且采用在一定范围内提高介质的输送压力，同样能够增加效益。所以，西气东输采取的管径为：公称直径DN=1000mm，公称压力PN=10.0MPa。这样的参数在我国以前的输气管网中是从来没有的。
6 f6 ^7 S% e4 Y2 J　　我国西气东输管线距离长，管线经过沙漠、雨林、沼泽、山地、河流(长江、黄河)、平原，所经地区气候恶劣，环境温度变化范围为-30oC——＋80oC，环境条件差。因此。对长输管线阀门的要求比通用阀门的要求要高得多，要求长输管线阀门具有更高的可靠性、更高的密封性、更高的强度，以确保长输管线安全可靠运行。
* m' {: Y* z- W4 u　　2.管线球阀的发展
2 E+ `* f" Y4 Y' X- \$ K+ c　　 长输管线的发展，经过几十年的时间，在我国以初具规模，特别是管线球阀的发展，目前在国内管线上应用的国产管线球阀，参数已达到了PN6.4MPa，DN1000mm，但与西气东输工程中要求的参数，还有一段距离，另外，管线球阀的紧急切断装置，国内还不能生产。另外，全焊接的球阀，国内还没有产品应用的历史。
  }2 \5 ]+ N0 F* S　　3.管线球阀的相关标准
( A) y* B5 [, U6 y/ ]# c+ T　　API 6D管线阀门
) |5 k9 m9 ^- Y9 w' n1 w　　API 6FA阀门的耐火试验
# [: Z/ @) [# y( |. d　　API 607软密封和90o转向阀门的耐火试验
　　API 598阀门的检验和试验
# Y* O# \: m8 Z　　ANSI B 16.34法兰、螺纹和焊接端阀门
9 J* ^" q# T4 |" t5 z1 }- B1 J4 |　　J B/T 7745管线球阀
　　4.管线球阀的特点及要求
　　 在长输管线中，要求线路截断阀——管线球阀能够控制管道中的介质，具有开关作用，改变介质流向和防止倒流，发送或通过管道清洗球，防止事故发生，自动、紧急切断，封闭或打开管线等。
　　4.1密封性能可靠
　　 长输管线只能定期巡查或巡逻，而且有时需要通过人迹罕至的高山、沙漠、草原及地震等地区。微小的漏失就会造成大量介质的漏失，浪费能量，尤其是西气东输工程中，对天然气管道中的密封性更为重要，另外，还要求具有紧急注脂的密封性能。衬氟蝶阀
　　4.2使用寿命要求长
# e( h: |& B2 a' T5 d- R* f; g　　管线一旦投入运行，几年内甚至几十年内不允许停止运行，运行的时间越长越好，天然气面对的是大用户，是大工厂、企业的原料或能源，不允许有片刻的闸断，所以，要求主要关键件如阀座等有很长的寿命。
　　4.3管线阀门的高强度、抗外力的安全性
4 K% c$ c4 z( f- Q( I　　西气东输工程中，管线球阀的压力高达10.0MPa。口径达到1000mm。且管线的站距较长，长度达到20公里左右，在使用中，受温度的热胀冷缩、设备振动、地震灾害、地基变动等复杂的外力，阀门在管道中经常受到拉伸、弯曲压缩等综合应力，要确保阀门的正常使用，必须具备足够的强度。
　　4.4管线球阀应耐腐蚀
8 x' ?; l0 f: }4 C4 H　　因天然气中含有硫化氢，它还能与铁反应生成硫化铁，腐蚀阀门，穿蚀机械，故管线球阀应选用耐腐蚀的材料。
' s7 v6 ?! X6 F) x! A4 k2 u9 v+ M　　4.5自动化程度高
　　 管线球阀的控制都是在中央控制室，距离较远，应能实施远距离控制或遥控，且在事故状态下能紧急关断。关断时间要求达到15秒左右，在管线正常运行时，可能几年内都不会动作，一旦动作，必须准确、可靠。
　　4.6管线阀门要求重量轻、结构紧凑、全通径
( i# N/ A, Z- G4 J. W& L　　 为了保证阀门能在复杂的现场安装、埋地要求、检修方便，因此要求阀门重量轻，结构紧凑，并且是全通径，便于在管线正常运行时，能够清管。
1 V! p4 l4 w6 e- }# I4 \" ?　　5.设计研究
) e* ?" L' c4 X) i) [0 O: U: ]　　管线球阀的主要技术参数：
　　公称压力PN=10.0MPa
　　公称通经DN=1000mm
　　实际通经D=1016mm
+ a4 L, D' o# n+ [* ?0 D( u　　环境极限温度-36oC——+80oC
　　介质：天然气(含有硫化氢和二氧化碳)
8 L* |9 m( F) J' d) \4 [' j
7 S3 `' Q% t" v6 S; |$ b" x" R　　启闭时间：关闭