论文：长输管线球阀结构的设计研究

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1、长输管线球阀结构的设计研究黄明亚　王晓钧宋忠荣　张继伟(合肥通用机械研究所　　合肥　　230031)摘要：本文根据作者几年来对我国长输管线球阀的研究，介绍一种新设计的管线阀门——紧急切断球阀。并对其中的主要结构进行详细描述。关键词：长输管线　　球阀　　设计研究1.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

2、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

3、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。2.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

4、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。3.管线球阀的相关标准API6D管线阀门API6FA阀门的耐火试验API607软密封和90o转向阀门的耐火试验API598　阀门的检验和试验ANSIB16.34法兰、螺纹和焊接端阀门JB/T7745　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

5、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。4.2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。4.3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

6、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　　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。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

7、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。5.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：5.1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

8、全锻焊式结构，典型结构见图１：　　　　　　　图１全锻焊式结构，采用锻造的阀体，在