一种防泄漏天然气管道阀体的制作方法

本技术涉及天然气阀体，尤其涉及一种防泄漏天然气管道阀体。

背景技术：

1、在天然气管网的调峰、流程切换及分段隔离过程中，球阀需要频繁执行关闭和开启操作。常规球阀控制主要依据行程开关、阀位反馈或扭矩反馈来判断阀门是否关到位，但这类信号仅反映球体是否到达预设机械终位，无法准确反映阀座密封面与球体之间的实际贴合状态。在实际运行中，由于管网压力波动，球阀经常需要在高压差、低压差或反向压差等不同工况下执行关闭。长期服役的球阀其阀座密封面常伴有局部磨损，而现有技术中，阀体缺乏对压力环境的感知能力，控制系统难以将关断时的压力工况、阀腔残压状态与密封建立过程关联。这导致在压差波动环境下，即便球体已转动至机械终位，但因自紧力不足或受力姿态偏差，仍可能出现局部串漏，且系统无法对异常关断进行有效归因与修正，导致防泄漏控制的可靠性较低。

2、针对上述问题，现有技术亟须改进。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足之处，本技术提供了一种防泄漏天然气管道阀体，旨在解决现有技术中因球阀关断压差工况多变且阀座存在局部磨损，导致仅凭机械到位判断无法确保密封真实建立，且缺乏异常修正手段的问题。

2、第一方面，一种防泄漏天然气管道阀体，设置在天然气管道之间，用于控制管道内天然气的断通，还包括：

3、沿天然气输送方向间隔设置的上游取压孔、阀腔取压通道以及下游取压孔，分别用于获取上游压力、阀腔压力和下游压力；

4、密封检测界面，设置在球体与阀座相互贴合的环形密封接触带的边界位置，用于获取密封边界处的密封压力；

5、背压补偿腔，设置在所述阀座的背侧，与天然气输送上游通过限流微通道可控连通；

6、控制单元，至少与所述限流微通道中的第一可控开关连接，用于根据接收到关闭指令时的上游压力、下游压力与阀腔压力的相对关系，识别本次关断的压差类型；

7、依据所述压差类型，选择对应的关闭参数驱动阀体关闭；

8、在阀体到达关闭位置后，根据密封压力、阀腔压力和下游压力的变化率及相互关联程度，判断密封是否真实建立；

9、若密封未建立，则根据密封压力、阀腔压力、下游压力中相对上游压力发生异常变化的特征定位失效原因，并至少控制所述第一可控开关执行对应的修正动作。

10、进一步的，所述第一可控开关设置在所述限流微通道与天然气输送上游连接处，用于控制背压补偿腔与天然气的断通；

11、所述控制单元至少包括第一控制模块，所述第一控制模块用于在阀体到达关闭位置后，控制所述第一可控开关开启，以将上游压力引入所述背压补偿腔并作用在所述阀座的背侧，从而推动阀座向所述球体方向移动，增大所述密封检测界面的密封压力；

12、持续监测所述密封压力，且在所述密封压力的变化率降低至预设密封压力变化率阈值以下时，控制所述第一可控开关关闭。

13、进一步的，还包括泄气孔，所述泄气孔开设在阀体的壳体上，连通阀腔与外界；

14、所述泄气孔上设置有第二可控开关，所述第二可控开关用于控制泄气孔的开闭。

15、进一步的，所述控制单元还与所述第二可控开关连接，所述控制单元还用于在密封未建立时，则根据密封压力、阀腔压力、下游压力中相对上游压力发生异常变化的特征定位失效原因，并至少控制所述第二可控开关执行对应的修正动作。

16、进一步的，所述控制单元还包括第二控制模块，用于在阀体到达关闭位置后，控制所述第二可控开关开启，使阀腔内的压力通过泄气孔向外界排出；

17、持续监测所述阀腔压力，且在所述阀腔压力降低至预设的安全压力阈值时，控制所述第二可控开关关闭；

18、驱动所述球体向开启方向回退预设角度，并以低于首次关闭末段速度的修正速度重新执行阀体关闭动作。

19、进一步的，还包括阀杆，所述阀杆与所述球体的顶部连接，用于控制所述球体转动；

20、所述控制单元还包括驱动模块与第三控制模块，所述驱动模块与所述阀杆连接，所述第三控制模块用于驱动所述球体向开启方向回退预设角度，并以低于首次关闭末段速度的修正速度重新执行阀体关闭动作；

21、所述回退预设角度在5°至15°，所述修正速度为首次关闭末段速度的50%。

22、进一步的，所述控制单元还包括：

23、计算模块，用于在接收到关闭指令时，计算所述上游压力与所述下游压力的第一压差、所述上游压力与所述阀腔压力的第二压差，所述阀腔压力与所述下游压力的第三压差；

24、判定模块，用于在所述第一压差为正值且绝对值高于或等于球体与阀座之间的自紧有效阈值，且所述阀腔压力低于所述下游压力时，判定所述压差类型为顺向有利自紧工况；

25、在所述第一压差的绝对值低于所述自紧有效阈值时，判定所述压差类型为低压差贴合敏感工况；

26、在所述第一压差为负值时，判定所述压差类型为反向压差工况；

27、在所述第一压差、所述第二压差或所述第三压差在预设时间窗口内发生正、负符号翻转时，判定所述压差类型为压差不稳定工况；

28、在所述阀腔压力高于上游压力和下游压力中的较小者，且阀腔压力未表现出随上游压力或下游压力同步变化的趋势时，判定所述压差类型为阀腔残压干扰工况。

29、进一步的，所述控制单元还存储有预设映射表，所述预设映射表中设置有与所述压差类型对应的关闭配置参数，所述关闭配置参数至少包括末段关闭速度、终位保持时间、背压辅助启用标志、压力预平衡执行标志以及阀腔释压标志；

30、其中，所述压差类型为顺向有利自紧工况时，所述末段关闭速度为第一标准速度、终位保持时间为第一标准时间，背压辅助启用标志、压力预平衡执行标志以及阀腔释压标志均为0，表示背压辅助、压力预平衡以及阀腔释压均未启用或执行；

31、所述压差类型为低压差贴合敏感工况时，所述末段关闭速度为第二速度，终位保持时间为第二时间，背压辅助启用标志为1，表示启用背压辅助，压力预平衡执行标志为0，所述第二速度小于所述第一标准速度，所述第二时间大于所述第一标准时间；

32、所述压差类型为反向压差工况时，所述压力预平衡执行标志为1，并在压力预平衡执行完成后，以第一标准速度关闭阀体，并在关闭位置维持第一标准时间；

33、所述压差类型为压差不稳定工况时，在球体转动到末段关闭边界之前，重新获取所述上游压力、下游压力与阀腔压力的相对关系，并更新压差类型，在更新后的压差类型稳定后，执行对应的关闭参数驱动阀体关闭；

34、所述压差类型为所述阀腔残压干扰工况时，阀腔释压标志为1，表示启动阀腔释压，在阀腔释压执行完成后，以第一标准速度关闭阀体，并在关闭位置维持第一标准时间。

35、进一步的，所述控制单元还包括密封确认模块，所述密封确认模块用于，在所述球体到达关闭位置并停留终位保持时间后，进入密封确认窗口；

36、在所述密封确认窗口内，计算密封压力、阀腔压力和下游压力的变化率，以及计算所述密封确认窗口内密封压力、阀腔压力和下游压力与上游压力之间的相关系数；

37、在所述密封确认窗口内密封压力、阀腔压力和下游压力的变化率均低于各自对应的预设变化率阈值，且密封压力、阀腔压力和下游压力与上游压力之间的相关系数均低于预设相关系数阈值时，判定密封真实建立；否则判定密封未建立。

38、进一步地，所述控制单元还包括失效定位模块，所述失效定位模块用于，在阀腔压力高于上游压力和下游压力中的较小者，且密封压力和下游压力未出现与上游压力同步上升的趋势时，定位失效原因为阀腔残压干扰；

39、在阀腔压力低于或等于上游压力和下游压力中的较小者，阀腔压力在阀体关闭后持续上升并趋近于上游压力，且下游压力出现滞后上升时，定位失效原因为密封接触不足；

40、在密封压力、阀腔压力、下游压力相对于上游压力未发生异常变化时，获取球体在末段关闭过程中的扭矩反馈值，若所述扭矩高于预设扭矩阈值，定位失效原因为末段姿态不佳。

41、有益效果：本技术提出的一种防泄漏天然气管道阀体，通过在球阀阀体上集成取压、密封边界检测以及背压补偿等微结构，打破了传统阀门仅依赖机械终位反馈的控制模式。其核心在于引入了压差工况分类、关闭策略适配、密封承接真实确认、失效归因修正的闭环控制方法，解决了在压差波动和阀座磨损条件下密封效果不稳定、关闭后泄漏无法判别及难以动态调整的技术难题。该方案使阀门能够根据实时压差状态，自主选择减速、均压、背压补偿或重新贴合等策略，确保在不同工况下均能建立可靠的密封，显著提高了天然气管道运行的安全性与密封可靠性。