室内燃气输配安全防护体系的探讨

【摘要】：探讨新型室内燃气保安阀门，是建设室内燃气安全防范体系的重要内容。论文介绍了安全防范体系的重要装置—保安阀门的技术依据及工作原理，旨在杜绝因燃气泄漏引发的灾害事故，确保燃气用户的生命财产和公共安全。

【关键词】：燃气输配—防护体系—保安阀门—

中图分类号：TU996.6文献标识码： A 文章编号：

当今时代可燃性气体，作为清洁、便捷的燃料，广泛用于工农业生产和居民生活，不仅有效地保护了深林和矿产资源，而且净化了生态坏境。但是，可燃性气体是易燃、易爆、有毒气体，用之不慎，一旦泄漏，就会引发灾害性事故，波及到用户的生命财产安全和公共安全。

为解决室内燃气输配系统，因泄漏燃气引发的恶性灾害事故隐患，有效地保护国家和人民的生命财产安全，参阅国内外有关资料，引用日本“LIS S2120-1992燃气旋塞”标准和相关技术文件，根据历年因泄漏燃气事故案例的突显事故易发点，对照不同可燃性气体和不同地区工况条件的特性，参照各种燃气保安设备技术范例，排除不利因素，引用了室内燃气输配安全防护体系——保安阀。

使用保安阀的目的在于：在室内由燃气计量表前至燃气管道末端球阀和燃器具贯穿形成一条室内燃气安全防护体系。无论在任何部位出现燃气泄漏，都能自动关断气源，杜绝因燃气泄漏引发的灾害性事故，确保燃气用户的生命财产安全和公共安全。尤其是：因初起火灾将燃气软管烧损泄漏燃气时，能自动关断气源，防止因泄漏燃气扩大火势。给扑救火灾争取时间和相对的安全条件。

一 技术分析：

A) 原有技术（1）燃气报警器与电磁辅助开关，是以嗅敏元件为主设计成报

警与动作指挥的电子设备，串接电磁辅助开关。其工作原理在于；当发生燃气泄漏时，报警器发出警报并起动电磁辅助开关，关断燃气管道球阀。从表面意义上是可行的，但是事实上；嗅敏元件并非能准确分辨近似气体，遇有近似气体，易误报误关，久而久之令用户反感。最不可取的是：必须用电，尤其是电磁辅助开关因为动力问题，必须用照明电，一旦停电就失去作用。更为严重的是：安装此类设备，将电线贴附在燃气管道上，是违反了城镇燃气管理规定、城镇燃气设计规范，是人为地设置了安全隐患，因此不可取。

B) 原有技术（二）日本产燃气保安阀的工作原理：等同于一个定量流量计。阀体的内孔就是转子流量计的量杯，量杯内设置浮球，浮球的重量与设定的流量，流速推举力相平衡，呈开启状态。当流量增大、流速增加浮球与流速的推举力失衡，浮子上升至密封凹窝内关断气源。此项技术于1992年立为日本的行业标准“LIS S2120-1992燃气旋塞”， 为确保燃气用户安全，取剔无自动关断装置的手动燃气阀，强制性配装具有自动关断功能的燃气阀门，效果甚佳。此项技术标准已被引用为我国行业标准CJ/T 180-2003《家用手动燃气阀门》。日本技术的优点是：不采用电力，利用燃气自身的物理动力，实现自动关断目的，排除了因外接电源人为设置的安全隐患。但是；全套延用日本技术局限性很大，不符合我国燃气种类多，各地区工况条件差异大的特性，因此，只能作为背景技术。必须自行开发研制符合我国现行燃气种类，适应不同地区工况条件的燃气自动保安阀。

以日本技术为背景，根据浮子流量计的原理立项设计：

1- 燃气计量表前自动保安阀门；（以下简称：表前自动阀门）

2- 燃气计量表后自动保安阀门；（以下简称：表后自动阀门）

C) 原有技术（三）燃气灶意外熄火保安阀门，目前国内外通用技术是采用热电偶作为传感器，控制电磁阀开关，实现燃器具意外熄火关断。优点是：灵敏度高，动作灵敏。缺点是：热电偶是由两种不同的金属制成，预热后产生电位差产生的微小电流启动电磁开关，实现自动关断的目的。因为热电偶不耐经常烧蚀，经长时间烧蚀后，两种金属的分子排列会产生物理性变化，也就不再产生电位差，因此，失去了自动关断功能，因此不耐疲劳。失去自动关断功能作用后，该种意外熄火保安阀门无明显反应，又因为用户对此种意外熄火保护阀门产生的依赖性，察觉不到意外性熄火，所以仍然存在泄漏燃气的安全隐患。

D）为解决燃气灶意外熄火泄漏问题：另辟新境，立项研制一种耐疲劳，更加安全可靠的燃气灶意外熄火保安阀门。此种阀门依靠热动力启动机械自动关断装置，在意外熄火时能将阀门回旋到关断位置。此种阀门的工作原理在于：传感器预热后产生热力循环，依靠气化压力推动活塞启动自动关断装置，其特点是：耐疲劳，机械性能可靠。该种自动关断装置与灶具阀门设计成一体。在灶具阀门上增设回转簧、棘轮、千斤组合成一个完整的燃气灶意外熄火保安阀门。其特在于：传感器不断气化还原结构简单可靠、耐用，无需用电。机械式自动关断装置，采用回转簧贮存动力、棘轮在千斤的作用下限制转回转，使灶具正常燃烧，一旦熄火，传感器降温失去内压，活塞回缩拉动千斤脱离棘轮，在回转簧的作用下带动阀芯回转到关断位置，达到了意外熄火保安目的。尤其是，每次用毕灶具都能做一次补充关闭动作，即使未完全关断灶具阀门也可以自动将阀门回旋到关断位置。当意外熄火时，能在30S内将阀门回旋到关断位置。由于，直观的动作效果很容易发现熄火保护装置是否损坏，提醒用户及时修理或更换，解决了因熄火保护装置损坏无法察觉的隐患。更进一步消除了燃气泄漏的隐患。

3- 燃气灶意外熄火保安阀门。（以下简称：熄火保安阀门）

二、理论根据：

燃气自动保安阀门：

无论表前自动阀门、表后自动阀门的工作原理都是一样的，其区别在于：

根据不同用途而设计不同的外观和连接方法，内部设计在于：供气量调整的方式按设计形位要求而定。

转子流量计主要由量杯合浮子与调节阀组成、燃气自动保安阀门与转子流

量计不同的是：以阀门的气体通道作为量杯，量杯的通径直径前后相同，不是锥形的。浮子（燃气自动保安阀门的浮子在阀体内改称：自动阀板）是T形的，由导向杆和橡胶阀板组成。1、为支撑自动阀板能在不同方向定位增设气阀架。2、为调节自动阀板的重量在导向杆上套装控制簧。3、为调节供气流量，用调整螺丝调节自动阀板的重量与关断距离，取代调节阀。

同理浮子流量计，是以量杯与浮子之间的环形气体通道面积变化，计算气

体流量的变化，用调节阀调整气体气流的定位供气量。燃气自动保安阀门是在阀体的气体通道内设置流量计。当阀体内供气量的流速推举力小于自动阀板的重量时，阀体内的环形气体通道呈导通状态。当阀体内供气量的流速推举力大于自动阀板的重量时，由于气流增大、流速加快，自动阀板在流速的推举作用下移动向关断面，封堵燃气通道，即达到了自动关断的目的。

三、基本结构：（见图1、图2、图3、图4、图5、图6）

总体的讲，室内燃气输配安全防护体系基本由三种阀门组成：

表前自动阀门；

表后自动阀门；

熄火保安阀门。

图1表前自动阀门图2表后自动阀门

1、内丝接头2、主阀体3、球体自动阀4、聚四氟密封垫5、阀体

6、聚四氟密封圈7、空心螺母8、开关手柄9、螺帽

图3葫芦头连接保安阀

1、出气嘴2、启动片3、回位簧4、O形圈-15、前阀套6、控制阀

7、后阀套8、O形圈-29、锁紧螺母10橡胶密封套11、调整螺丝

图4G1/2内外丝连接保安阀

1、G1/2外丝2、O形圈-13、出气嘴4、启动片5、回位簧6、O形圈-2

7、前阀套8、控制阀9、O形圈-310、G1/2内丝螺母 11、调整螺丝

图5 台式熄火保安阀门

1-旋钮2-阀杆3-圆柱销4-扭转簧 5-棘轮6-千斤7-传感器

图6嵌入式熄火保安阀门

1-旋钮2-柱塞3-棘轮4-扭转簧 5-圆柱销6-千斤7-传感器

四、工作原理：

总体的讲，燃气自动保安阀门的工作原理分为两种：

燃气管道保安阀门，采用浮子流量计的工作原理，与阀门内部零件设计变

化无关，无论用于任何位置的燃气管道保安阀门，其工作原理一致。

熄火保安阀门，采用热能传感器内气化还原的物理性能，作为开关的动力，

启动控制弹簧回转，将阀芯回转到关断位置。

具体的讲燃气管道保安阀门，阀体的气流通道就是定量流量计，见图7，图8具体说明：

图7球体控制阀

球体 2-调整架 3-定位簧 4-控制簧 5-自动阀板

不分表前阀门，表后阀门球体控制阀门是一样的。球体控制阀具有双重功效a、手动关断b、自动关断。1-球体的气体通道前端为内螺纹用于配装2-调整架和3-定位簧，中间小孔为气体通道，后端大孔为量杯。5-自动阀板的导向杆套装4-控制簧后穿过1-球体的的中孔再降5-自动阀板的凸台压过2-调整架的中孔限制5-自动阀板后退。旋转2-调整架可调整5-自动阀板与1-球体量杯的端面距离，达到调整流量的目的。

图8控制阀

1-主阀套 2-气阀架 3-控制簧 4- 轴卡簧

5-自动阀板 6-调整支架 7-定位簧 8-调整螺丝

不分连接方式，主阀体控制阀是一样的。1-主阀体的两端设有凹台，凹台内分别嵌装2-气阀架和6-调整支架，5-自动阀板的导向杆套装3-控制簧后再穿过2-气阀架的中孔拥-轴卡簧限位，8-调整螺丝套装7-定位簧后与6-调整支架螺合，用8-调整螺丝调整5-自动阀板与2-气阀架端面的距离，达到调整流量的目的。

上述两种控制阀的流量控制方法是一样的：

常规设定：燃气压力为3.0~2.8KPa、额定流量为：1200L/h、流速的推举力为：≈4g、过流关断值为：50L/h±50、自动阀板的重量为：1.5g、控制簧的抗压力为：3.5~2.g变量、自动阀板与量杯环形气体通道的设计流量为1600L/h。

自动阀板的重量＋控制簧的抗压力≈5~3.5.g。

自动阀板与控制簧的综合推举力大于流速的推举力≈4.g时，自动阀板稳

定不动作，呈正常供气状态。

自动阀板与控制簧的综合推举力小于流速的推举力≈4.g时，流速的推举

力将自动阀板移动到关断位置。

环形气体通道的1600L/h流量作为可调节范围，由调整螺丝，调整自动阀

板，根据工况条件变化将自动阀板的推举力调整到额定流量＋过流关断值的可控范围以内。

例：额定流量1200L/h＋过流关断值50L/h±50=1250±50，即为可控范围。

燃气压力超出3.0~2.8KPa时，流量与流速必然增大，也能实现自动关断的目的。

具体的讲：熄火保安阀门分为两种，台式熄火保安阀和嵌入式熄火保安

阀。无论哪一种必须由六个重要配件组成：既：传感器总成、棘轮、回转簧、千斤、拨叉、拉钩。

传感器总成：见图9

图9传感器

1-气缸2-活塞3-密封帽4-平垫5-传感螺丝6-导管

7-集热针8-集热伞9-散热管

2、自动回旋装置：

台式回旋装置见图10、嵌入式回旋装置见图11

图10台式回旋装置

千斤簧2-千斤3-回转簧4-棘轮5-拨叉6-拉钩7-回位簧

图11嵌入式回旋装置

回位簧2-拉钩3-拨叉4-千斤簧5-千斤6-回转簧7-棘轮

再一次具体说明，熄火保安阀门的工作原理：

A、传感器工作原理：

1、集热针-7与导管-6的U形顶端焊接成一体，导管-6的两端与传感螺丝-5

的两个通孔焊接，组合成一个小总成。集热伞-8与散热管-9焊接成一个集热散热装置并与集热针-7螺合。在导管-6内灌装液体后与内装有活塞-2、平垫-4密封帽-3的气缸-1螺合成一个完整的传感器。

传感器的集热针-7与集热伞-8与灶具火焰接触，受热温度达到150~250

℃时，导管-6内的液体沸腾、气化，并在冷热交替的条件下气化还原、气化，不断地在气缸内-1形成0.15~0.3MPp的压力，将活塞-2推出。当灶具熄火后集热针-7与集热伞-8和散热管--9将热能排散，导管-6内气体遇冷还原成液体，导管-6内气压回零，活塞-2回缩。由于导管-6内液体在密封条件下气化还原，因此，不会气化扩散，实现了物理性、良性耐久性的持续工作的目的。

B、综合工作原理：

a) 在灶具阀门的导向孔内嵌入拉钩-2回位簧-1后，将传感器的气缸与灶具阀门的导向孔螺合作为开关动力。简单的讲：传感器遇热后活塞推举拉钩前移，失热后活塞、拉钩在回位簧的作用下回缩，实现启动与关闭的开关作用。

b) 在灶具阀门上加装拨叉-3、千斤簧-4、千斤-5、回转簧-6、棘轮-7组合成一个回旋机构。当开启灶具时灶具阀门的阀杆拨动棘轮-7右转，回转簧-6贮存回旋动力，千斤簧-4弹动千斤-5限制棘轮-7回旋。此时，阀杆可以随意调整火焰，棘轮-7在千斤-5的限位下不动作。当传感器受热时推举拉钩-2越过拨叉-3呈戒备状态。灶具熄火后传感器失热、失压，在回位簧-6的作用下活塞、拉钩--2回缩拉动拨叉-3拨动千斤-4脱离棘轮-7。棘轮-7在回转簧-6的作用下带动阀杆将阀门旋塞回旋到关断位置上，实现熄火自动关断的目的。

综上所述：

上述燃气管道保安阀门、熄火保安阀门的动力源，统一采用了现有工况的物理条件，无需外接动力，排除了电子元件不耐热源、不耐油烟、受限于电源、隐患于电源的缺陷。提高了耐用性、可靠性，在室内燃气输配系统形成了一条安全防范体系。

室内燃气安全防护体系是一个系统工程，部内一哄而上，经分析经历年因泄漏燃气引发的灾害事故案例，多因为燃气软管老化、脱落、破损造成。因灶具意外熄火引发的灾害事故为少数。由于燃气表在安装施工后经过严格检验一般不会产生泄漏，爆表因发灾害的机率很小。因此，目前将表后保安阀门作为重点，大力推广，着重解决燃气软管破损泄漏问题。

五、表后保安阀的技术修订与提升：

同类其他产品固定的流量控制，不适用于多种气源和不同的工况条件的笼统使用。为解决这一问题，进行了控制数据调整和添加了调整螺丝后经过实效实验，适应性效果显著。在未进入批量安装表前保安阀前，个人认知装配，进入工程后显现的问题是：施工中发现表后保安阀与燃气管道阀门螺合不紧密的问题，经分析；是由于过接密封垫过厚造成，问题在于两种阀门不是同一厂家制造，所以配合有公差。为解决这一问题；经过实际测量修改了过接密封垫的尺寸后，达到了良好的密封效果。带着这一问题，每开一个工程必须重新考量过接密封问题。以确保工程质量。

表后保安阀门十余年来，凡因燃气软管破损泄漏无一不自动关断现象，更甚者，燃气软沾满油污被火引燃，在用户全然不知的情况下自动关断。事实证明，燃气保安阀在安全用气上，起到了安全防范作用。

付剑琴2012年11月3日