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两种液化石油气瓶阀门的安全性经济性比较
博燃网● 2021-01-21

摘要:本文对国际通用的两种液化石油气钢瓶阀,即角阀和直阀进行了比较分析。从产品结构,使用安全性,经济性,操作性几个方面, 给出了推广使用直阀的理由。文章可供液化石油气经营公司的领导和技术管理人员,选用液化气钢瓶阀门时作参考。

 

作者:许新农,上海永展机械电气有限公司;梁卫东,中国土木工程学会燃气分会LPG专业 副主任委员。

 

关键词:液化石油气钢瓶阀门 安全

 

瓶装液化石油气在世界范围内广泛使用,在中国有接近一亿家庭用户。瓶装石油气最主要的储运使用包装物就是钢瓶和钢瓶阀门。钢瓶阀门有两个主流款式,一是带有手轮开关的瓶阀,简称角阀(pol valve, 国标 GB7512);另一款是不带手轮开关,快装接插式瓶阀,简称直阀(compact valve, 国标 GBT35208)

角阀是传统结构,在美国日本中国普遍使用;直阀是一种更新换代产品,于上世纪七十年代初起源于德国。在欧洲,非洲,中东,东南亚地区广泛应用。我国于2003年开始引进使用直阀。目前国内家用液化气钢瓶上使用直阀的数量大约为500万只。而国内的直阀年产量约500万只左右,其中80% 以上产品用于出口。比较其它结构的液化气钢瓶阀,直阀有许多独特优点,值得推广应用。

角阀及调压器实物图片 (图1)

直阀及调压器实物图片 (图2)

钢瓶阀门的基本功能就是开关,在液化石油气充装和使用时,阀门呈开启状态,液化气经过阀门能通畅流入/流出钢瓶:在储存运输时,阀门关闭,液化气密闭保存在瓶内。无论在阀门的开启或关闭状态,阀门都要满足液化气密封不泄漏的基本要求,同时还要满足操作简便等其他要求。问题是哪种阀门性能更好,性价比更高,是角阀号,还是直阀号?以下做一分析比较。

直阀和调压器的剖面结构(图3)

直阀工作状态示意图(图4)

如图所示,角阀和直阀的主要区别是:角阀有开关手轮,直阀没有手轮;角阀连接调压器的出气口是水平方向,直阀出气口是垂直方向接调压器。

 

一、角阀和直阀的密封性比较

气体阀门的漏气有两种类型:一是外漏,液化气经过阀门连接缝隙漏到大气环境中,此泄漏容易产生在阀门和钢瓶的螺纹连接处、阀门手轮阀杆处、阀门和调压器连接处,第二种是内漏,阀门关闭时,钢瓶内气体经过阀芯阀口上的密封面漏入管道。以下就两种阀门漏点进行对比分析。

(1)外漏a。阀门和钢瓶连接螺纹处泄漏点分析:角阀和直阀没有差异,只需保证钢瓶上阀座的螺纹(螺母)加工精度,按照规范的阀门安装程序即可避免泄漏。需要注意阀门的安装扭矩不可太大(推荐190牛米以下),扭矩太大会引起阀体变形。

(2)外漏b。角阀阀杆和阀体连接处漏点分析:手轮转动开/关阀门时,阀杆和阀体密封件有相对运动摩擦, 时间长了密封面磨损会引起泄漏。这是角阀容易产生泄漏的重点,因此也缩短角阀的使用寿命周期。直阀结构中没有手轮和转动阀杆,该泄漏点不存在。

(3)外漏c。阀门出气口和调压器连接处泄漏点分析:角阀和角阀调压器成直角安装,调压器水平悬臂安装在阀门侧面,阀门出气口和调压器之间连接密封面处垂直布置,重力导致调压器下垂使密封面受力不均匀,密封面上端受压力小,下端受压力大,容易造成泄露。而且,重复安装时调压器和阀体间的密封件不容易重复吻合,易导致泄漏。这个连接点泄漏是角阀使用中相对较频繁发生的泄漏问题,是导致七十年代英国全面采用直阀替代角阀的主要原因。相对直阀来说,出气口是垂直向上, 密封面水平布置,受力均匀。重复安装调压器时,密封面吻合度好,不容易造成泄漏。

(4)内漏。阀门内泄漏点分析:角阀开关时,阀芯旋转,密封件同时转动,相对于阀口有运动摩擦,使用时间长了密封面磨损,容易造成阀门内泄漏(气体漏入管道)。直阀阀芯只做上下运动,没有转动,每次开关阀门, 阀芯直线升降, 密封面没有磨损,密封件寿命长。

 

二、角阀和直阀使用安全性比较

(1)安装重心:角阀调压器水平安装,使钢瓶重心较大偏移,造成钢瓶放置不稳,容易倾倒。直阀调压器垂直安装,和钢瓶重心一致,钢瓶放置平稳。

(2)阀门压力释放保护装置:直阀结构可设置安全压力释放装置,钢瓶内压力超过设定值(24-26Bar),压力释放装置自动打开,释放钢瓶内压力, 防止钢瓶爆炸。角阀没有防爆功能,一旦瓶内压力上升过高,钢瓶有可能发生爆炸。多年以前,深圳燃气公司曾经历过两次液化气使用现场的火灾事故,由于直阀安全释放装置的保护作用,钢瓶没有爆炸。事故后火场取出的过火液化气瓶保持完整,而钢瓶上直阀的压力释放装置呈打开状态。

(3)调压器过流保护:直阀调压器可设置过流保护装置,如果接燃气用具的皮管脱落,调压器可以自动切断气路,防止燃气外泄。

直阀调压器过流保护结构示意图(图6)

三、操作性能比较

(1) 装阀。钢瓶厂或检修站安装阀门时,角阀的出气口必须对准钢瓶护罩开口方向。如果按照设定扭矩旋转安装阀门,阀门出气口可能刚好对不准钢瓶护罩开口方向,需要多拧半圈,或者少拧半圈做调节,以对准钢瓶护罩开口方向,这一要求使安装操作麻烦,并且不安全。直阀的出气口向上,装阀无需固定方向,360度任何方向都可以,按照设定安装扭矩,旋上阀门即可,安全简便。

(2) 钢瓶充气。角阀是水平进气口,钢瓶需要转动调整角度对准灌装机的充气口;而且需要开启手轮一次,关闭手轮一次;直阀垂直进气口,灌装机充气头垂直向下充气,钢瓶不需要转动调整角度,任何角度都可以充装,快装接插自闭开关,充气中不需要做阀门的开启和关闭操作。

直阀上阀图片和气动充气装置图片(图7)

(3)充完液化气检漏。角阀需要检出气口和手轮处两个位置的泄漏;直阀只需要检验出气口处。

(4)家中放置钢瓶。钢瓶运至用户家中,角阀钢瓶放置需要对准调压器接口方向,直阀钢瓶调压器可以360度安装。

(5)安装调压器。角阀和调压器采用螺纹连接,有时需要用扳手工具,直阀调压器只需用手按上,无需任何工具,装卸方便。

 

四、经济性比较

直阀和直阀调压器重量和成本

 

角阀和角阀调压器重量和成本

 

带自闭功能的角阀重量为400克, 成本为29元人民币;自闭式直阀(不含安全释放装置)重量为190克, 成本为23元。

相对使用角阀,使用每个直阀可以节省采购成本6元。假定一家企业每年使用10万只阀门,可以节省年资金60万元。从资源环保的角度看,一个直阀用材量比较一个角阀可以节省铜材HPb59-1, 200克。假设全国一亿只液化气瓶保有量都改用直阀的话,可以节省铜材2000万公斤。按照每年2000万只阀门产量计算,每年节省铜材资源400万公斤。

相对使用角阀调压器,直阀调压器成本比角阀调压器高9元,但是调压器不是周期更换产品,实际使用周期可到达8-10年。到更换期,调压器由用户直接买单,不需要计入液化气公司4年周期的替换成本。

 

五、采用直阀后,液化气公司的主要收获

(1)安全性提高,客户投诉降低。相对使用角阀,客户报修率下降80%左右(上海液化气公司数据)。

(2)使用直阀的液化气公司没有发生过大的燃气人生伤害事故。

(3)客户使用方便,安全有保证,扩大公司瓶装液化气产品的市场占有率。

(4)降低了公司成本,明显提高经营效益。

 

六、采用直阀的国内液化气公司

(按照导入直阀的时间排列)

 

其它一些公司, 用量较小,没有统计在内。

 

七、结论

自闭式直阀是液化石油气行业的更新换代产品, 是先进的国际流行产品。无论从安全性,使用寿命,操作性, 经济性等各方面看,直阀产品的优势非常明显。建议液化气公司广泛采用液化气瓶阀直阀,替代目前使用的角阀产品,消除事故隐患,降低成本,整体提高液化石油气行业的经营业绩。

相信不远的将来,直阀将占领液化石油气瓶阀市场半壁江山。

 

 

参考文献:

国家标准 GB7512 《液化石油气瓶阀》

国家标准 GBT35208 《自闭式液化石油气瓶阀》

 

作者简介:

许新农,江苏无锡人,1956年生,国家气瓶标准委员会附件委员会委员。管理硕士毕业于美国纽约州立大学。回国后曾在外资公司工作多年,对钢瓶阀门技术和市场有较多了解。联系电话:13901748805。

梁卫东, 中国LPG专业会员会副主任委员。

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