長輸管線球閥結構的設計研究

   1.概述
   
    　　 為使我國西部的經濟得到較快的發展，國家提出開發大西部的重大決策。開發新疆地區的石油和天然氣資源，就是開發西部的重大舉措之一。要使西部的油、氣資源得到充分的利用，*的辦法是將油、氣通過管線輸送到我國的東部地區。國家為此將建設“西氣東輸”管網工程，即鋪設主管線，西起塔里木的輪南氣田，東到上海地區，全線長約4200公里。管線輸送已成為當代物料運輸的主要方式之一，利用長距離管線輸送油、氣等資源已成為當今世界能源輸送的zui主要的手段。世界上主要油、氣生產國和消費國都大量使用長輸管線來解決油、氣資源的運輸問題，其中，天然氣的輸送95%以上采用管線方式。據統計，目前，世界上已有的油、氣長距離輸送管線總長度超過260萬公里，其中，天然氣輸送管線總長度約140萬公里，占管線總長度的二分之一以上。從國外的建設和運輸的經驗來看，在相同輸送量的情況下，建一條大口徑的管線比建幾條小口徑的管線更為經濟；而且采用在一定范圍內提高介質的輸送壓力，同樣能夠增加效益。所以，西氣東輸采取的管徑為：公稱直徑DN=1000mm，公稱壓力PN=10.0MPa。這樣的參數在我國以前的輸氣管網中是從來沒有的。
   
    　　我國西氣東輸管線距離長，管線經過沙漠、雨林、沼澤、山地、河流（長江、黃河）、平原，所經地區氣候惡劣，環境溫度變化范圍為－30oC——＋80oC，環境條件差。因此。對長輸管線閥門的要求比通用閥門的要求要高得多，要求長輸管線閥門具有更高的可靠性、更高的密封性、更高的強度，以確保長輸管線安全可靠運行。
   
     2.管線球閥的發展
   
    　　 長輸管線的發展，經過幾十年的時間，在我國以初具規模，特別是管線球閥的發展，目前在國內管線上應用的國產管線球閥，參數已達到了PN6.4MPa，DN1000mm，但與西氣東輸工程中要求的參數，還有一段距離，另外，管線球閥的緊急切斷裝置，國內還不能生產。另外，全焊接的球閥，國內還沒有產品應用的歷史。
   
     3.管線球閥的相關標準
   
     API 6D 管線閥門
   
     API 6FA 閥門的耐火試驗
   
     API 607 軟密封和90o轉向閥門的耐火試驗
   
     API 598　閥門的檢驗和試驗
   
     ANSI B 16.34 法蘭、螺紋和焊接端閥門
   
     J B/T 7745　管線球閥
   
     4.管線球閥的特點及要求
   
    　　 在長輸管線中，要求線路截斷閥——管線球閥能夠控制管道中的介質，具有開關作用，改變介質流向和防止倒流，發送或通過管道清洗球，防止事故發生，自動、緊急切斷，封閉或打開管線等。
   
     ４.1密封性能可靠
   
    　　 長輸管線只能定期巡查或巡邏，而且有時需要通過人跡罕至的高山、沙漠、草原及地震等地區。微小的漏失就會造成大量介質的漏失，浪費能量，尤其是西氣東輸工程中，對天然氣管道中的密封性更為重要，另外，還要求具有緊急注脂的密封性能。
   
     4.2使用壽命要求長
   
    　　管線一旦投入運行，幾年內甚至幾十年內不允許停止運行，運行的時間越長越好，天然氣面對的是大用戶，是大工廠、企業的原料或能源，不允許有片刻的閘斷，所以，要求主要關鍵件如閥座等有很長的壽命。
   
     4.3管線閥門的高強度、抗外力的安全性
   
    　　西氣東輸工程中，管線球閥的壓力高達10.0MPa。口徑達到1000mm。且管線的站距較長，長度達到20公里左右，在使用中，受溫度的熱脹冷縮、設備振動、地震災害、地基變動等復雜的外力，閥門在管道中經常受到拉伸、彎曲壓縮等綜合應力，要確保閥門的正常使用，必須具備足夠的強度。
   
     4.4管線球閥應耐腐蝕
   
    　　因天然氣中含有硫化氫，它還能與鐵反應生成硫化鐵，腐蝕閥門，穿蝕機械，故管線球閥應選用耐腐蝕的材料。
   
     4.5自動化程度高
   
    　　 管線球閥的控制都是在*控制室，距離較遠，應能實施遠距離控制或遙控，且在事故狀態下能緊急關斷。關斷時間要求達到15秒左右，在管線正常運行時，可能幾年內都不會動作，一旦動作，必須準確、可靠。
   
     4.6管線閥門要求重量輕、結構緊湊、全通徑
   
    　　 為了保證閥門能在復雜的現場安裝、埋地要求、檢修方便，因此要求閥門重量輕，結構緊湊，并且是全通徑，便于在管線正常運行時，能夠清管。