一种城市燃气室内管道止水阀的技术与创新

然而，在安装热水器时，安装工人容易接错管道，将本应接到燃气进气连接口的燃气管接到了热水出水连接口上。一旦接错，当用户打开进水管道阀，冷水进入热水器后，热水器进气阀打开，冷水在热水器内流动后不会进入热水出水连接口，而是进入与气表连接的燃气进气连接口内，就这样水流顺着燃气管流进燃气管路和气表中，不仅会导致气表、低压燃气管道或小区燃气管网水堵塞，而且进入燃气管道内的水很难彻底清除干净，容易造成燃气管道内的设备损坏及燃气管道内壁腐蚀穿孔漏气，严重影响燃气用户的生活和生产，同时也给企业和国家造成经济损失。

0​​引言

我国城镇化进程加速，城镇燃气化水平不断提高，燃气热水器成为居民必备的户内燃气用具，热水器气管连接作业频次剧增。然而，安装工人在接气作业时，易将燃气管错接到热水器出水口上。一旦用户使用热水器，冷水从出水口进入燃气管路，导致燃气表损坏和燃气管网水堵塞。进入燃气管道内的水难以彻底清除，易造成燃气管道内壁腐蚀穿孔漏气。北方冬季温度较低，水堵易变为冰堵，处理难度加大。

按照燃气管道进水程度及进水量，可分为轻微进水事故、中度进水事故、重度进水事故 [1]。2025 年 5 月，广西梧州某小区一市民在自行更换热水器时误将燃气管接到热水器的出水口，燃气管道和燃气表进水，导致多户居民停气，属于中度进水事故。2024 年 8 月，上海金海街道某居民将燃气管错接到热水器出水口，致使自来水进入天然气管网，导致该小区共 50 栋楼停气，属于重度进水事故 [1]。2023 年第一季度仅湖南岳阳就发生了 17 起因燃气管错接导致的停气事故，影响超 2000 户居民。燃气水堵严重影响城镇燃气用户的生活，给燃气运维企业和国家造成经济损失。

目前，关于城市燃气室内管道止水阀的研究相对较少，主要有盲板式止水阀 [2]、弹簧式止水阀 [2] 和机械式止水阀 [3]。盲板式止水阀的盲板在长期燃气压力作用下呈打开状态，易产生材料蠕变形成固定的通路，削弱阻水功能。前述三种止水阀安装方式有限，无法适应不同的户内安装需求。三种止水阀多安装在气表出口处，出现水堵事故，也需对户内燃气管道进行更换，仍存在一定的维修成本和时间成本。

因此，创新研发一款结构简单、安装灵活、用于源头阻水的城市燃气室内管道止水阀，用于避免因错接管道引起的燃气表损坏和燃气管网水堵塞问题，具有重要意义。

1​​结构设计与材料选择

城市燃气室内管道系统中，止水阀是防止水流进入燃气管道的关键部件。调研现有止水阀发现，止水阀主要采用单向阀原理，采用自动闭阀方式，运行时阀在燃气管道压力下打开。当发生倒流，水压远大于天然气压力，从阀门背面产生力使其关闭，实现阻水功能。产品结构设计如图1 所示。

图1​​止水阀结构示意图

如图 1 所示，该止水阀主要在户内燃气球阀基础上进行创新优化。该止水阀主要由阀门主体和止水组件两大部分组成。阀门主体为特制燃气球阀，在普通球阀基础上加长，增加了止水组件安装位置。止水组件包含止水组件主体、扭簧及密封圈三部分。组件主体上部呈筒状，止水挡板与止水组件主体连接处设置一定角度缺口，便于止水挡板及扭簧的安装。主体下部设置有外螺纹、气流通孔及安装口。为燃气流通预留了通孔，外螺纹和安装口相互配合，使其能实现止水组件的快速便携安装。止水组件上的密封圈则加强了阀门内部密封性，增强了阻水性能。止水挡板与止水组件主体连接，能在燃气压力下开合，保证燃气正常通过；同时当水倒流时，由于水压力大于燃气压力，使挡板关闭，形成封闭空间，实现阻水功能。扭簧主要是为了避免止水挡板因打开角度过大而无法关闭，保证阻水功能时刻有效。

材料特性是影响止水阀性能的主要因素之一。本文所设计的新型城市燃气室内管道用止水阀的材料选择主要涉及三个部位：止水组件主体（含止水挡板）、扭簧、密封圈。材料选择需要充分考虑应用场景需求、材料成本和可行性。止水阀主体采用铝合金，其轻质高强不易变形，自带钝化膜具有防腐蚀能力。密封圈采用丁腈橡胶，具备良好的弹性，且不易老化。扭簧采用不锈钢，有效避免生锈，保证止水阀功能正常。

3​​功能验证

新型城市燃气室内管道止水阀的功能有两个预期目标：良好阻水性能和保证燃气正常流通。为验证本文所设计的新型燃气止水阀的功能，分别在市温江区兴能天然气公司和市新都区梦溪苑小区开展现场试验。

3.1 阻水试验

首先验证止水阀的阻水性能。试验需准备新型城镇燃气室内管道止水阀、燃气热水器（用于提供室内压力的水流）、燃气出水管道（用于反向安装止水阀）、生料带等（用于增强连接处密封性）

为准确模拟因燃气热水器管道错接引起的水堵现象，将止水阀燃气出口侧连接到燃气热水器出水口，打开热水器进出口阀门，观察止水阀另一侧是否有水滴流出。打开热水器出水口阀门后，一定时间内观察止水阀的密封性，“滴水不漏”为合格标准。

两次现场试验分别验证了止水阀垂直安装和水平安装时的阻水性能，打开水流开关 3min 后，并未发现止水阀另一端有明显的水滴流出，验证了止水阀优秀的阻水性能。

3.1 流通量试验

止水阀除具备阻水功能外，还需确保通过止水阀的燃气能满足燃气热水器的正常使用，开展流通量试验。

将止水阀直接安装到热水器进气端，正常使用热水器，观察热水器运行状态、出水口水流温度及流量，评估其流通性能，确保其在实际应用中的可靠性。

在温江区兴能天然气公司开展的现场试验中，阀门采用水平安装方式；在市新都区梦溪苑小区开展的试验则采用垂直安装方式。在两次现场流通量试验中，热水器均能正常运行，出水口有稳定热水流出，且热水温度均能达到热水器预设温度。上述现场试验验证了该止水阀具备优秀的阻水功能，同时也能满足燃气热水器的正常使用需求，符合相关标准要求。

4​​结论

本文着眼于燃气管道错接引起的燃气管网水堵事故，优化了传统燃气球阀结构，创新研发了一款用于源头阻水的新型城市燃气室内管道止水阀。通过现场试验验证了其主要功能，得到如下结论：

（1）该止水阀可以满足水平和垂直两种安装方式，可以随着用户的实际需求变化，安装灵活性大大增加。

（2）止水阀材料充分考虑了应用场景需求、材料成本和可行性。铝合金制造的主体轻质高强，其钝化膜提升防腐蚀性能。丁腈橡胶弹性好且不易老化，用于密封圈增强密封性。不锈钢制作的弹簧有效防止生锈，保证阀门功能正常。

（3）现场试验验证了止水阀具有良好的阻水性能，并能满足燃气热水器的正常使用需求，保障了热水器接气作业的安全性及日常使用时的稳定性。

该止水阀的创新研发成功对城市燃气终端领域的发展具有积极作用，有效避免因错接管道引起的水堵事故，降低燃气公司的运维成本，提高用户的满意度和生活质量，具备较好的应用前景。

参考文献

[1] 桂宾 . 燃气户外挂表低压进水的处理方法 [J]. 湖南农机 ， 2010， 37（03）：40-41.

[2] 张凯 ， 黄万忠 ， 黎伟 . 一种弹簧式止回阀解决燃气设施进水技术与应用[J]. 城市燃气 ， 2019， （03）： 22-26.

[3] 徐培鑫 . 一种新型燃气止水阀解决户内管进水技术 [C]// 中国城市燃气协会安全管理工作委员会 .2021 第五届燃气安全交流研讨会论文集（下册），2023：363-369.