长输管线球阀结构的设计研讨.docx

长输管线球阀结构的设计研讨 概述 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。 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。 管线球阀的发展 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，DN1 000mm，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。 管线球阀的相关标准API 6D 管线阀门 API 6FA 阀门的耐火试验 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 ANSI B 16.34 法兰、螺纹和焊接端阀门 J B/T 7745 管线球阀 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。 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。 使用寿命要求长 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。 管线阀门的高强度、抗外力的安全性 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。 管线球阀应耐腐蚀 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。 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。 管线阀门要求重量轻、结构紧凑、全通径 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。 设计研究 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 环境极限温度-36oC——+80oC 介质：天然气（含有硫化氢和二氧化碳） 启闭时间：关闭15 秒、开启＝ 600 秒 根据使用和标准的要求，以及长输管线球阀的要求，结合管线球阀的技术参数，我们作了如下的设计研究： 全焊接式管线球阀 为了杜绝阀门的外漏、提高阀门的抗变形能力、减轻重量，需采用全锻焊式 结构。 全锻焊式结构，采用锻造的阀体，在装配后焊接而成，改变了过去的铸造、 螺栓连接结构，不会有阀体部分的外漏；相对于铸件来看，锻件的壁厚可以减薄， 且强度高，省去了中