門靜聰(大慶中石油昆侖燃氣有限公司龍南分公司，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，我國對能源的需求日益旺盛。天然氣是新時期的優(yōu)質(zhì)能源已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。然而，隨著天然氣用量和用戶數(shù)量的不斷增加，人們越來越重視天然氣的安全使用。天然氣在使用過程中，會受到多種因素的影響，導(dǎo)致燃氣污染、供應(yīng)不足或燃氣中斷等現(xiàn)象，給燃氣的安全使用帶來了嚴(yán)重的隱患。智能燃氣表內(nèi)置切斷閥的密封對燃氣安全運行具有重要意義。

1 研究綜述

在智能燃氣表的運行過程中，內(nèi)置截止閥是智能燃氣表的關(guān)鍵部件，是智能燃氣表的核心控制單元。當(dāng)天然氣發(fā)生泄漏時，可切斷供氣干擾，無需電池供電和強磁場，幫助天然氣用戶管理自己的天然氣使用。目前，天然氣表截止閥上安裝有螺旋傳動、蝸桿傳動和齒輪傳動三種形式。螺桿帶動內(nèi)置截止閥的正反轉(zhuǎn)電機，轉(zhuǎn)軸借助驅(qū)動螺桿使驅(qū)動螺母和密封蓋發(fā)生位置改變，從而完成對閥門的切換。蝸桿帶動內(nèi)置截止閥使電機前后轉(zhuǎn)動，并通過轉(zhuǎn)軸傳遞動能，帶動蝸桿帶動驅(qū)動桿和密封蓋，這便是傳送閥的工作原理。經(jīng)過整個團隊的不懈努力，研發(fā)了一種燃氣表專用機電閥，它具有雙向平滑齒輪傳動裝置，這種裝置借助了齒輪的傳動，可以使打開閥門的門檻大大降低。同時，這種裝置的使用會有效地處理工作中存在的額定電流問題，使閥門即使在低能量下也可以開啟，能夠有效地避免零件的磨損，并在一定程度上解決了閥門泄漏率大的問題[1]。

2 內(nèi)置截止閥性能要求

在GB/T 6968—2019《膜式燃氣表》中，附錄c.2.2.5規(guī)定了內(nèi)置截止閥(本標(biāo)準(zhǔn)中簡稱“控制閥”)性能的具體要求：當(dāng)內(nèi)置截止閥關(guān)閉，入口壓力為4.5～5.0 kPa時，閥有內(nèi)泄漏量不超過0.55 L/h，內(nèi)置式截止閥在進行4000次切換后仍能工作，密封阻力仍應(yīng)滿足上述要求。耐腐蝕性：在運轉(zhuǎn)時，機器難免會受到甲苯和異辛烷或水蒸氣混合物的侵蝕，這就要求設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有耐侵蝕性。結(jié)合以上的要點，我們對內(nèi)置式截止閥的密封性、耐久性和耐腐蝕性進行了檢驗，其仍處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，對內(nèi)置式截止閥密封進行高質(zhì)量、高效率的檢測是一項重要的工作。它是保證內(nèi)置式截止閥質(zhì)量的重要手段。截止閥泄漏主要有兩種：一種是外漏；另一種是內(nèi)漏。除內(nèi)置式截止閥外，泄漏是指氣體通過內(nèi)置式截止閥的連接部位或與內(nèi)外泄漏相結(jié)合。內(nèi)置截止閥的內(nèi)部泄漏意味著氣體在部件狀態(tài)下開始通過關(guān)閉的閥門[2]。

3 內(nèi)置切斷閥密封性檢測技術(shù)

傳統(tǒng)流量計大多采用U型管檢測內(nèi)置截止閥的嚴(yán)密性。通過觀察U型管兩側(cè)水平高度的變化來判斷內(nèi)置截止閥是否泄漏。傳統(tǒng)上，我們會采用人工的方法進行測量，這種方法在一定程度上確實可以滿足需求，但是受諸多因素影響也會帶來極大的誤差，所以由于工作所需的精度極高，人工測量往往無法做到十分精確。此外，長時間的高強度的工作會給測量者帶來身體上的不適，還會大大降低工作效率。為了解決這一問題，作者的研發(fā)團隊在內(nèi)置切斷閥密封性檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上進行了自我創(chuàng)新，將這項技術(shù)應(yīng)用于煤氣檢測，在煤氣智能化檢測上首開先河[3]。

3.1 設(shè)備的內(nèi)部配置

智能儀表所配備的截止閥密封檢測裝置包括單片機、溫度傳感器、壓力采集裝置、AD轉(zhuǎn)換裝置、第一指示燈、行程電磁閥、充氣電磁閥、定時器、設(shè)定裝置等。單片機通過模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置輸入信號的放大倍數(shù)。在仿真中，將數(shù)字濾波信號設(shè)置器與單片機相連，可以控制不同頻率的干擾信號。設(shè)置停止充氣壓力(這屬于一個預(yù)設(shè)值，當(dāng)達到這個預(yù)設(shè)值時，設(shè)備會停止與充氣有關(guān)的工作)、檢眼鏡的持續(xù)時間等，行程電磁閥用于固定內(nèi)置截止閥的位置，避免位置移動進行檢測，便于后續(xù)操作，并檢測充電電磁閥，控制內(nèi)置截止閥內(nèi)的充電。時間溫度傳感器用于采集內(nèi)部氣體的溫度數(shù)據(jù)。內(nèi)置截止閥將采集到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機，這些數(shù)據(jù)會對模數(shù)轉(zhuǎn)換精度進行一定的彌補。其中，兩個指示燈會提示我們密封的合格與否，當(dāng)?shù)谝粋€燈亮起時，這表明其密封合格，而第二個燈的亮起則代表著密封失效[4]

3.2 過程

在進行檢測時，我們通常會需要一定的介質(zhì)，空氣便是我們不二的選擇。進入內(nèi)置截止閥檢測程序前離開，在關(guān)閉狀態(tài)下測試內(nèi)置截止閥。存儲在微控制器中的ΔP0的檢測過程大致包括：設(shè)置合適的P和t值。譬如，將15 kPa作為一個壓力的臨界點，并設(shè)置一個較長的檢測時間t，兩個微控制器發(fā)送行駛電磁閥指令，單片機控制充氣電磁閥、內(nèi)置截止閥1；當(dāng)內(nèi)置開關(guān)閥內(nèi)的氣壓大于或等于預(yù)設(shè)值時，壓力信號在充氣壓力停止時，通過記錄被測設(shè)備的壓力作為輸入信號送至模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置先壓P1，保證內(nèi)置電磁閥進入開關(guān)閥，單片機在驅(qū)使計時器運轉(zhuǎn)的同時，停止充氣工作的進行。隨著時間的變化，壓力值也不斷地變化著，當(dāng)計時器到達時間的預(yù)設(shè)值時，記錄下此時的壓力，并將它計為P2。完成上述操作之后，對P1和P2進行求差處理，這個過程，需要借助微控制器來進行精確求值，從而得到Δp。隨后，需要對ΔP和預(yù)設(shè)值Δp0進行比較，如果Δp0的值小于ΔP，這表明著測試失敗，這時第二個指示燈會亮起；當(dāng)Δp0的值大于或者等于微控制器比較測量的壓差ΔP和存儲的預(yù)設(shè)壓差Δp0：如果壓差小于或等于ΔP時，這表明測試通過，同時，第一個指示燈也會亮起。當(dāng)取得結(jié)果時，這便標(biāo)志著檢測環(huán)節(jié)的結(jié)束[5]。

3.3 并聯(lián)檢測裝置

這需要我們進行對內(nèi)置截止閥密封檢測裝置進行一定的改良，在加入單片機、壓力采集裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置、行程電磁閥、充氣電磁閥、第一指示燈和第二指示燈之后，將其改裝成差壓檢測裝置。由于它可以控制多個壓差檢測裝置，通過控制相關(guān)的壓差檢測裝置來對內(nèi)置截止閥實現(xiàn)關(guān)閉操作也成為了現(xiàn)實。就其檢測而言，柔性溫度傳感器的作用也不可忽視。柔性溫度傳感器依靠主機這個樞紐作用與壓差檢測裝置進行了連接，實現(xiàn)了互通，保證了它作為一個參數(shù)并正常運轉(zhuǎn)其校正功能。此外，定時器也是通過主控制器與各差壓檢測裝置相連。

4 切斷閥的結(jié)構(gòu)與工作原理

截止閥的優(yōu)缺點將直接影響異常氣體條件下截止閥的安全性、可靠性和及時性。例如，閥電流過大會輕易產(chǎn)生電火花。截止閥的上密封或下密封還將確定燃氣表關(guān)閉后，截止閥是否完全安全。本文使用的截止閥是一種先進的兩通，無面齒輪傳動級，由燃氣表專用機電閥的作者和團隊研究?；厩袛嚅y的工作原理：在正常使用氣體的情況下，切斷閥是打開的，氣體從進氣口流經(jīng)切斷閥的出口和切斷閥。當(dāng)切換閥從內(nèi)置于燃氣表的微電子控制器接收到關(guān)閉閥指令時，電力通過其驅(qū)動軸通過直流電動機的操作被傳遞至齒輪傳動系統(tǒng)，并且該動力進一步被傳輸至變速器系統(tǒng)。相反，當(dāng)需要再次打開切換閥時，微電子控制器將打開閥指令發(fā)送到切換閥，直流電動機通過相對于截止閥的反向操作將動力傳遞到變速箱，直流電電機將動力傳遞給桿?？刂茥U用于使密封蓋脫離出口，從而恢復(fù)氣流[6]。

5 結(jié)語

燃氣表低壓安全切斷控制技術(shù)與燃氣表低壓傳感技術(shù)和燃氣表安全切斷控制技術(shù)相結(jié)合，該技術(shù)的實施可以確保對燃氣壓力進行實時、有效地監(jiān)控，并且在氣壓極低的情況下可自動對燃氣完成可靠、安全、及時地切斷，防止因低壓引起的燃氣泄漏，避免發(fā)生燃氣火災(zāi)等安全事故和爆炸事故，保護燃氣使用者的人身安全。同時，有利于促進天然氣供應(yīng)企業(yè)對安全用氣的管理。