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发布：2026-06-11 · 事件：2026-06-11 07:16:36

摘自 《煤气与热力》2025年6月刊 从标准视角解析燃气自动截止阀的安全设计 杨国强 1 ，吴杰 2 ，渠艳红 1 ，张涛 3 （1.中国市政工程华北设计研究总院有限公司 国家燃气用具质量检验检测中心， 天津 300384； 2.中国建筑第六工程局有限公司， 天津 300451； 3.深圳市规划国土发展研究中心，...

施工质量安全供热设计燃气输配检测

  摘自 《煤气与热力》2025年6月刊>>> 从标准视角解析燃气自动截止阀的安全设计 杨国强 1 ，吴杰 2 ，渠艳红 1 ，张涛 3 （1.中国市政工程华北设计研究总院有限公司  国家燃气用具质量检验检测中心，  天津  300384；  2.中国建筑第六工程局有限公司，  天津  300451；  3.深圳市规划国土发展研究中心，  广东  深圳  518040） 摘要： 研究国际标准ISO 23551—1：2012《燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置  特殊要求  第1部分：自动和半自动截止阀》，分析燃气自动截止阀安全设计的非程序操作关闭、气密性和密封力、耐久性等关键指标。结合标准GB/T 37499—2019《燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置  特殊要求  自动和半自动阀》的制订、实施情况，提出在进行自动截止阀安全设计时要重点关注弹簧耐久前后的弹簧关闭力、阀芯耐久前后的剩磁、阀座的加工精度、密封垫的平整度和加工精度。 关键词： 燃气自动截止阀；安全设计；非程序操作关闭；气密性和密封力；耐久性 参考文献示例： 杨国强，吴杰，渠艳红，等. 从标准视角解析燃气自动截止阀的安全设计［J］. 煤气与热力，2025，45（6）：B31-B34. 1  概述 燃气自动截止阀（简称自动截止阀）的现行国际标准是 ISO 23551 — 1 ： 2012 《燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置      特殊要求      第 1 部分：自动和半自动截止阀》（ Safety and control devices for gas burners and gas-burning appliances - Particular requirements - Part 1:Automatic and semi-automatic valves ），其以欧盟标准 EN 161 ： 2011 《燃气燃烧器和燃烧器具用自动截止阀》（ Automatic shut-off valves for gas burners and gas appliances ）为蓝本，与上一版相比，增加了平衡阀和其他工商业阀门，扩大了适用领域，最大工作压力 p max 不超过 0.5 MPa 。因此，对该国际标准的核心要求以及其对国内对应产品安全设计影响的研究很有必要。 国际标准 ISO 23551 — 1 ： 2012 和欧盟标准 EN 161 ： 2011 定义了自动截止阀，综合表述为在燃气回路里起安全装置作用、具有安全关闭功能的阀门。自动截止阀在燃气回路里，应确保燃气不会产生泄漏而造成安全事故。在燃具整机标准中，一般要求两个自动截止阀串连在燃气回路上，用双保险的方式确保燃气安全。 2 ISO 23551 — 1 ： 2012 对安全的要求 自动截止阀结构见图 1 。 图 1     自动截止阀结构 当给线圈通电时，在电磁开启力作用下弹簧压缩，密封垫上移离开阀座，进口和出口之间的通路打开，实现开阀。当线圈断电时，弹簧自由伸长，克服剩磁力，使密封垫与阀座紧密贴合，阻断进口和出口之间的通路，实现关阀。 2.1  程序操作关闭要求 当燃具中既有控制装置又有安全装置，自动截止阀作为安全装置，会受到控制装置的控制，应可以进行程序操作关闭。程序操作关闭包括： ①  自动截止阀的控制关闭（正常程序操作）； ②  自动截止阀的安全关闭或锁定（故障程序操作）。 2.2  非程序操作关闭要求 自动截止阀作为安全装置，即使是控制装置失效时，也应能安全关闭。自动截止阀必须具有非程序操作关闭的功能（简称关闭功能），这是非常重要的。 ISO 23551 — 1 ： 2012 对具有关闭功能的自动截止阀有以下要求： ①  关闭能力：自动截止阀应在电压减小至额定电压的 15% 之前自动关闭。 ②  关闭时间：从断开电控制信号到达到闭合位置的时间间隔。 A 、 B 、 C 级阀门的关闭时间不应大于 1 s ， J 级阀门的关闭时间不应大于 5 s 。 其中 15% 的额定电压是考虑剩磁的存在，弹簧要克服剩磁力才能使阀门关闭，保证了弹簧关闭力的裕量。关闭时间要在最高和最低使用环境温度下分别测试，应满足要求。 2.3  自动截止阀气密性和密封力要求 气密性分为内部气密性和外部气密性，内部气密性是指闭合元件处于闭合位置时，容纳燃气部分与阀出口之间的密封性，外部气密性是指容纳燃气部分与大气之间的密封性。气密性要求见表 1 。试验压力为 15 kPa 和 1.5 倍的最大工作 ( 进口 ) 压力的较大值。 表 1     气密性要求 密封力是指当闭合元件处于闭合位置时密封垫作用在阀座上的合力，与燃气压力无关，密封力要求见表 2 。 表 2     密封力要求 气密性和密封力要求都用泄漏量表示，主要区别在于气密性试验是从进口加压，而密封力试验是从出口加压。泄漏量可用气密检漏仪检测，这是一种集成化的仪器，连接阀门的进口或出口，设定相应的试验压力即可检测泄漏量。气密检漏仪也可用于做关闭功能试验。气密检漏仪连接阀门进口，使用可变电压电源给阀门供电，缓慢降低电源电压，阀门自动关闭时的电压大于等于额定电压的 15% ，说明阀门合格。 其他分级阀门密封力的检测要求如下： ① D 级阀门：对密封力无要求； ② J 级阀门：卸下弹簧，压缩到关闭位置测量其弹簧关闭力。每 1 m 密封长度的密封力应大于 1 N 。 气密性和密封力的性能取决于自动截止阀阀芯（铁芯和弹簧）的热处理，即剩磁。阀芯受力分析见图 2 。 图 2     阀芯受力分析 ①  图 2a 中弹簧关闭力提供向下的力，电磁开启力向上，由于阀芯重量轻，此处不考虑重力的影响。当给阀门通电时，电磁开启力大于弹簧关闭力，两者的合力向上，使得阀芯上移实现阀门开启，直至在阀芯限位处达到新的平衡。 ②  阀芯在通电后产生磁场，断电后阀芯中长期残留的磁感应强度即为剩磁，产生向上的剩磁力。剩磁力在阀门开启时的影响小，可以不考虑。但在阀门关闭时应考虑剩磁力的影响。关闭功能试验时电压缓慢降低，向上的电磁开启力逐渐减小，此时剩磁力也是向上的，弹簧关闭力向下。当电磁开启力加剩磁力小于弹簧关闭力时，合力向下，使得阀芯下移，实现关闭功能。当阀门关闭时，阀芯与阀座间相互作用力即为密封力，与弹簧关闭力、剩磁力、电磁开启力三者的合力平衡，此时的电磁开启力应不小于 15% 倍额定电压时的电磁开启力。 ③  弹簧关闭力太大时，不到额定电压的 15% 时即提早关闭，这是容许的，但在开阀时间检测中，要求的试验条件之一是电压达到 85% 倍额定电压时能开启，考虑到回差的存在，闭阀电压会低于 85% 倍额定电压，因此弹簧设计应使得闭阀电压落在 15%~85% 倍额定电压区间内。另外弹簧关闭力不宜太大，否则会导致密封垫磨损加快等。但太小时，会在发生故障时由于剩磁而关不上，显然不合格。设计时剩磁力应当考虑寿命期内最大剩磁力。 阀芯在经历反复通电断电的过程中，剩磁力逐渐增加，这与阀芯材料的磁学性能有关。因此剩磁问题的技术关键是阀芯的热处理水平，例如阀芯材料的退火工艺能减少材料中的杂质，使其晶粒长大，磁阻减小，磁通增加，磁导率增高，从而剩磁力下降 [1] 。 只有全面符合气密性和密封力的要求、关闭功能要求的自动截止阀，才能作为安全装置应用在燃具的燃气管路上。 2.4  耐久性要求 自动截止阀的耐久性要求远远高于整机，目的是体现自动截止阀的绝对安全性， ISO 23551 — 1 ： 2012 要求的循环次数见表 3 。循环次数和环境温度考虑了产品整个寿命期间的风险。 表 3     循环次数 3  国内标准的制订实施情况 国际标准 ISO 23551 — 1 ： 2006 被修改采用为行业标准 CJ/T 346 — 2010 《家用燃具自动截止阀》，仅适用于家用燃具。随着自动截止阀在商用燃气燃烧器具、小型工业用燃气燃烧器具上使用，迫切需要制订新的自动截止阀标准，同时也需要与国际标准技术内容上保持同步更新。因此根据 ISO 23551 — 1 ： 2012 制定了标准 GB/T 37499 — 2019 《燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置      特殊要求      自动和半自动阀》，两者在自动截止阀主要特殊性能上一致。经过近几年的实施，发现有些自动截止阀产品的主要质量问题如下。 ①  弹簧关闭力不足造成密封力达不到设计要求。 ②  弹簧关闭力不足造成耐久后密封力减小。 ③  阀座加工不良和密封垫平整度和加工精度不好造成耐久后密封力减小。 上述问题与自动截止阀设计时密封力的分级选择、密封力的计算、阀芯的耐用性息息相关。密封力通过密封垫作用在阀座上，因此阀座和密封垫的设计和制造也影响关闭功能。除了这些与安全关闭有关的质量问题，还有自动截止阀不易开阀的问题，密封力太大也会影响使用体验。这些问题与对标准的理解不够深入有关，深入解析标准中指标关联的影响因素是推动产品质量提升的关键。 4  结束语 研究国际标准 ISO 23551 — 1 ： 2012 《燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置    特殊要求    第 1 部分：自动和半自动截止阀》，分析燃气自动截止阀安全设计的非程序操作关闭、气密性和密封力、耐久性等关键指标。结合标准 GB/T 37499 — 2019 《燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置    特殊要求    自动和半自动阀》的制订、实施情况，提出在进行自动截止阀安全设计时要重点关注弹簧耐久前后的弹簧关闭力、阀芯耐久前后的剩磁、阀座的加工精度、密封垫的平整度和加工精度。 参考文献： [1]  吴其胜，张霞，蔡安兰 .   材料物理性能 [M].  2 版 .   上海：华东理工大学出版社， 2018 ： 214-217. （本文责任编辑：李欣雨） 声明：本文著作权（版权）归《煤气与热力》杂志社所有。 点击关注我们↘