閥門在供水管網(wǎng)中的功能

供水管網(wǎng)中閥門問題的研討

摘要 針對(duì)供水管網(wǎng)中閥門問題，通過調(diào)研與實(shí)地考察，對(duì)一些具體問題進(jìn)行了研討，提出了相關(guān)性建議。

關(guān)鍵詞 閥門　管網(wǎng)閥

1閥門在供水管網(wǎng)中的功能

　　供水的管網(wǎng)將把水廠送出的自來水輸配至千家萬戶，因此供水管網(wǎng)分布于城市的每個(gè)角落，供水管網(wǎng)的管道長度少至數(shù)百公里，多至數(shù)千公里。

　　水的不可替代性和人們生存的必需性，決定了供水管網(wǎng)安全運(yùn)行的重要性。但是由于主客觀多方面的原因，管道往往要出現(xiàn)一些故障，管網(wǎng)總是要不斷更新改造，用水戶經(jīng)常要有增減因此局部管段的停水現(xiàn)象就是難以避免。為了縮小停水范圍，在管網(wǎng)內(nèi)適當(dāng)?shù)匕惭b控制閥門乃是十分必要。因此在一座城市的供水管網(wǎng)中，閥門數(shù)量成千上萬，且無規(guī)則地分布于城市街道的下面。 

　　閥門是一種“養(yǎng)兵千日，用于一時(shí)”的控制設(shè)備，平時(shí)要求閥門開啟要到位，減少管段的水損失。一旦需要，閥門應(yīng)能關(guān)閉迅速，切流可靠。

　　閥門的完好率，關(guān)系到閥門的選型、閥門的制造、管路的設(shè)計(jì)、閥門的組裝、閥門的啟閉作業(yè)及閥門的管理，當(dāng)然主要的原因還是閥門的質(zhì)量。

2問題研討

　　通過20家自來水公司管網(wǎng)閥門使用情況的調(diào)研，通過對(duì)十家閥門制造廠的考察，體會(huì)到閥門在供水管網(wǎng)中作用大、數(shù)量多、分布廣，問題不少。供水管網(wǎng)中的閥門操作并不頻繁，待命，一旦召喚，難以奏效。因此，在閥門選型、閥門制造、閥門檢驗(yàn)、閥門組裝、閥門管理上均有許多內(nèi)容值得商討。

2.1 閥門的選型 

（1）閘閥與蝶閥

　　在供水管網(wǎng)中為了降低管道覆土深度，一般口徑較大管道選配蝶閥，對(duì)覆土深度影響不大的，力求選配閘閥，致于口徑的分界線應(yīng)各地按具體情況考慮。從近十年使用情況而言，蝶閥出現(xiàn)的故障比閘閥高，因此在條件許可的情況下，擴(kuò)大閘閥的使用范圍是值得關(guān)注的。（2）閘閥

　　近年來，國內(nèi)不少閥門制造廠家，研制、仿制軟密封閘閥，這種閘閥比傳統(tǒng)的楔式或平行雙閘板式閘閥有如下特點(diǎn)：

a.軟密封閘閥的閥體、閥蓋采用精密鑄造法鑄造，一次成型，基本不機(jī)械加工，不使用密封銅環(huán)，節(jié)約有色金屬。

b.軟密封閘閥底部無凹坑，不積存渣物，閘閥啟閉的故障率低。

c.軟密封襯膠閥板尺寸統(tǒng)一，互換性強(qiáng)。

　　因此軟密封閘閥將是供水行業(yè)樂意采用的一種形式。目前國內(nèi)制造的軟密封閘閥口徑達(dá)1500mm，但多數(shù)廠家制造的口徑在80-300mm間，國內(nèi)制造工藝上尚有諸多問題，從此次考察的情況而言，上海某閥門制造公司的閥體是委托國內(nèi)鑄造廠用樹脂砂造型翻鑄的，軟密封閥板是從國外某公司進(jìn)口的。該公司認(rèn)為軟密封閘閥的關(guān)鍵部件是襯膠閥板，而襯膠閥板的技術(shù)要求較高，國外也不是所有廠家都能達(dá)到的，往往是從質(zhì)量可靠的廠方購進(jìn)組裝。

　　國內(nèi)軟密封閘閥的銅螺母塊是嵌掛在襯膠閥板上方的，類似閘閥的結(jié)構(gòu)，由于螺母塊的活動(dòng)摩擦容易使閥板的襯膠剝離。國外某公司的軟密封閘閥，銅螺母塊是鑲嵌在襯膠閘板內(nèi)，形成整體，克服了上述缺點(diǎn)，但閥蓋與閥體組合的同心度要求較高。

　　啟閉軟密封閘閥時(shí)，千萬不應(yīng)關(guān)閉過死，只要達(dá)到止水效果即可，否則不易開啟或襯膠剝離。山東某閥門制造公司，在閥門試壓檢驗(yàn)時(shí)，使用扭力板手來控制關(guān)閉的程度，作為自來水公司的閥門操作人員也應(yīng)較仿此種啟閉方法。

（3）蝶閥

　　當(dāng)前蝶閥選型中關(guān)注的幾個(gè)問題：

a.中線蝶閥

　　中線蝶閥在我國小口徑蝶閥中使用量很大，效果也比較好。在制造方式上有兩大差別：一種閥體襯膠層后有支承架（以塘沽產(chǎn)品為代表）；一種閥體襯膠層后沒有支承架（以鄭州產(chǎn)品為代表）。前者襯膠量較少，后者過流面積較大。有人懷疑后者閥門使用壽命較短，但據(jù)調(diào)查并非如此。

b.立式與臥式蝶閥的比較

　　在中、大型蝶閥中，閥軸存在立式與臥式的區(qū)別，通常立式蝶閥的覆土較深，水中雜物容易纏繞軸端，影響啟閉；臥式蝶閥的變速傳動(dòng)箱在側(cè)旁，閥井在道路上占的平面位置較寬，影響安排其它管線。因此在中型中徑蝶閥用立式為多，大口徑蝶閥在平面位置許可的條件下力求臥式。無論立式或臥式，閥門啟閉指標(biāo)均應(yīng)采取措施，以便從地面上觀察到。 

c.偏心蝶閥

　　中線蝶閥的關(guān)閉密封，實(shí)質(zhì)上一種橡膠襯層的擠壓密封，特別是閥軸附近受擠較大，這樣閥門的使用壽命受到影響，閥門的啟閉力矩偏大。為了減輕這方面的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一維、二維及三維偏心的蝶閥，其中研制的三維偏心蝶閥，理論的密封狀態(tài)是一種接觸密封狀態(tài)，不少廠家進(jìn)行了這方面的研制，其中天津某廠的產(chǎn)品采用電腦控制的機(jī)床加工的，產(chǎn)品接近這方面的技術(shù)要求。 

　　偏心蝶閥在承載水壓上是有方向性的，特別是三維偏蝶閥反向承壓能力較弱。由于管網(wǎng)是環(huán)狀的，要求閥門兩向承受壓力的要求是相同的，因此訂貨時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)此項(xiàng)要求。

d.軟密封與金屬密封

　　供水行業(yè)使用的蝶閥多數(shù)是軟密封蝶閥，這種密封方式在使用中出現(xiàn)了以下問題：

①橡膠質(zhì)量不佳，容易老化、受壓變形、擠壓開裂；

②閥門在制造過程中，難以保證蝶板在閥體腔中的同心度，往往以過度擠壓的方式解決密封問題，從而影響了閥門的使用壽命； 

③立式蝶閥閥軸與軸套的加工精度及止推方式失調(diào)，導(dǎo)致蝶板晃動(dòng)與下垂，形成了滲漏；

④蝶閥在安裝施工過程中膠圈受損，影響了密封性。

　　一些廠家針對(duì)上述問題進(jìn)行了以下的改進(jìn)：

①膠圈定點(diǎn)外協(xié)生產(chǎn)，加強(qiáng)質(zhì)量把關(guān)，通常用于供水行業(yè)的閥門，選用三元乙丙橡膠和丁睛橡膠而天然橡膠用的不多，嚴(yán)禁摻和再生膠；②湖北某廠對(duì)蝶板上的密封膠圈的整塊壓板改成短塊燕尾拼裝連接，以調(diào)節(jié)各部位壓板的擠壓程度來平衡蝶閥使用壽命，但這種調(diào)節(jié)技巧也是很難掌握的；

③天津及上海個(gè)別廠推出的DB蝶閥及法蘭蝶閥，它們的密封膠圈鑲嵌在燕尾槽內(nèi)，有一定的活動(dòng)余量，可以自行調(diào)節(jié)蝶閥關(guān)閉時(shí)膠圈的擠壓狀況；

④河南某公司推出一種“氟塑料”密封圈替代橡膠密封圈，提高密封圈的耐磨性及抗老化性；

⑤不少廠家推出金屬密封蝶閥替代膠圈密封蝶閥。

　　金屬密封蝶閥由于密封件的彈性較小，一般采用偏心結(jié)構(gòu)，特別是用三維偏心結(jié)構(gòu)較為理想。金屬密封蝶閥原用于高壓蒸汽管路上，價(jià)格較貴，它在運(yùn)行中密封面不易損傷，但它的制造精度要求較高，一旦滲漏難以修復(fù)。

（4）球閥與旋塞閥

　　蝶閥的主要缺點(diǎn)是蝶板占據(jù)一定的過水?dāng)嗝妫龃笠欢ǖ乃^損失；閘閥雖無此問題，但大口徑立式閘閥的高度影響管道的覆土深度，大口徑臥式閘閥的長度，增大管線占據(jù)橫向面積，影響其它管線的安排；球閥及旋塞閥則保持了閘閥的過水?dāng)嗝妫挚朔怂娜秉c(diǎn)。球閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流阻小、密封可靠、動(dòng)作靈活，維修及操作方便等優(yōu)點(diǎn)。旋塞閥亦具有類似優(yōu)點(diǎn)，唯過水面積不是正園形。

　　球閥及旋塞閥均比蝶閥重，鑄造及加工難度大，價(jià)格較貴，一般適用于中小口徑管道上。近十年由于鑄造技術(shù)的改進(jìn)，采用消失模法或樹脂砂法鑄造，可避免或減少機(jī)械加工，從而降低了成本，因此球閥用于大口徑管道上的可行性值得探索。

　　近年湖北某廠仿照美國產(chǎn)品，研制出扇形偏心旋塞閥，扇形閥板上襯有橡膠，密封性好，啟閉力矩小，過流面積大，并通過了機(jī)械部閥門檢測(cè)中心作過閥門啟閉耐久性檢驗(yàn)及流阻檢測(cè)，從而*國內(nèi)此類閥型的空白。目前的扇形偏心旋塞閥底部有一凹槽，容易積渣，容易引起啟閉故障，應(yīng)以改進(jìn)。

2.2 閥門的材質(zhì)

（1）供水管網(wǎng)中的閥門，過去閥體、閥蓋、變速傳動(dòng)箱材質(zhì)多數(shù)是灰口鑄鐵，部分為球墨鑄鐵。鑒于管材、管件均推廣使用球墨鑄鐵，閥門的材質(zhì)亦應(yīng)如此。從而提高鑄件的質(zhì)量，且降低閥門的重量，特別是閥板首先應(yīng)使用球鐵件（QT405-10）。

　　應(yīng)該指出，由于閥體各部位厚薄不一，鑄件球化的難度是較大的，應(yīng)有相應(yīng)的措施，確保鑄件質(zhì)量。目前閥體鑄造上尚存在一些問題，譬如球墨鑄鐵的理化指標(biāo)除個(gè)別廠家外，多數(shù)控制不嚴(yán)，并且用型砂翻鑄，大量以機(jī)械加工成型。建議各廠家建立嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系，對(duì)于數(shù)量較大的中小口徑閥門采用消失模法造型，大口徑閥門采用樹脂砂造型，并且要求鑄件應(yīng)有有效消除內(nèi)應(yīng)力的措施，推廣拋丸清砂措施。鑄件的缺陷，不允許用焊補(bǔ)方式消除，否則應(yīng)采取措施消除焊補(bǔ)形成的內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)行更嚴(yán)格的檢驗(yàn)，并向用戶說明情況。

　　在考察中亦了解到不少閥門制造廠家鑄造件采用外協(xié)方式解決的，以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的方式，購置外協(xié)部件組裝亦是一種經(jīng)營方式，關(guān)鍵是對(duì)外協(xié)件的質(zhì)量控制要嚴(yán)格。當(dāng)然對(duì)于購置低質(zhì)的部件，略加裝飾，扣上自身的廠牌，高價(jià)出售的作法是應(yīng)制止的。

（2）閥桿 建議一律采用2CR13不銹鋼材。

（3）閥桿螺母 建議采用鑄鋁黃銅或鑄鋁青銅，且螺母的硬度及強(qiáng)度大于閥桿。

2.3 閥門的啟閉力矩

　　為了人工或機(jī)具啟閉的輕便，閥門在工作壓力下的啟閉力矩≤240N•m，也就是一個(gè)人操作即可。

　　希望閥門制造廠家首先優(yōu)化閥門結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提高部件組合的同心度、活動(dòng)部件接觸面的光潔度，減少啟閉阻力。倘若僅僅靠變速傳動(dòng)箱的變速比，增加啟閉轉(zhuǎn)數(shù)的方式來減少啟閉力矩是不理想的。為了這一目的，機(jī)械加工手段的更新是不容忽視的，如天津某閥門廠為了提高機(jī)械加工的質(zhì)量，大量配備電腦程控的機(jī)床及加工中心，是值得贊許的。 

2.4 閥桿的密封填料

　　閥門的滴漏往往出現(xiàn)在閥桿的密封填料上，特別是大口徑閥門因填料的維護(hù)而停水，代價(jià)是昂貴的。因此對(duì)于提高密封填料的耐久性是十分必要，一方面用料恰當(dāng)，不易老化，二方面要求填料磨損很小，加之管網(wǎng)中閥門啟閉次數(shù)有限，應(yīng)力求數(shù)十年不更換為好。在考察中上海某公司對(duì)于DN100-2600mm的各類閥門的閥軸盤根填料均采用三道細(xì)膠圈及一個(gè)膠質(zhì)防護(hù)罩，只要閥體、閥蓋組裝的同心度有保證，膠圈接觸面的光潔度好，據(jù)該公司介紹可保證十年啟閉不滴漏，這種閥軸密封方式比起人字形膠圈、彈性石墨填料等簡(jiǎn)單，并使啟閉力矩減少等優(yōu)點(diǎn)，值得借鑒。

2.5 閥門的變速傳動(dòng)箱

　　大口徑閥門由于啟閉力矩的關(guān)系，配備了變速傳動(dòng)箱。對(duì)于這樣的部件希望制造中注意以下幾點(diǎn)：

（1）箱體上有啟閉限位的裝置，這種裝置的調(diào)節(jié)螺帽應(yīng)設(shè)在箱體內(nèi)。

（2）箱體結(jié)構(gòu)盡量小巧并牢固，若啟閉操作過度，不致于箱體破裂。

（3）傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，啟閉時(shí)只能帶動(dòng)閥軸旋轉(zhuǎn)，不使其上下竄動(dòng)；傳動(dòng)部件咬合正常，不產(chǎn)生帶負(fù)荷啟閉時(shí)分離打滑。

（4）變速傳動(dòng)箱在地下水位較高的地區(qū)往往容易被水浸泡，所以箱體　　應(yīng)有密封措施。有些閥門制造廠家把閥軸填料處的外殼與變速傳動(dòng)箱連成整體，一旦填料處漏水，就很容易串入箱體內(nèi)，這一點(diǎn)是值得改進(jìn)的。

2.6 閥門的操作機(jī)構(gòu)

　　供水管網(wǎng)中的管道通常暗埋，閥門設(shè)井保護(hù)，明桿閥門是不適用的，閥門的啟閉力求從地面作業(yè)，因此閥門啟閉端應(yīng)設(shè)方榫帽，而手輪是不適宜的。啟閉方向一律要求順時(shí)針旋轉(zhuǎn)關(guān)閥，訂貨時(shí)應(yīng)以明確。閥門的啟閉度應(yīng)有標(biāo)示盤，這種標(biāo)示盤應(yīng)從地上觀察到，標(biāo)示盤的刻度應(yīng)鑄造在鑄件上，可刷上熒光粉，以便醒目。不應(yīng)使用鋁皮等材料，指針與啟閉限位的刻度應(yīng)安裝前調(diào)試好，并鎖定。 

近來有些廠家對(duì)中小口徑閘閥，也設(shè)計(jì)了相應(yīng)啟閉標(biāo)示盤，這值得贊許的事。

2.7 閥門的性能與測(cè)試

　　評(píng)價(jià)閥門的性能與性能檢測(cè)時(shí)，要關(guān)注以下幾點(diǎn)：

（1）閥門在工作水壓下啟閉靈活、輕便，在工作水壓下用扭矩搬手檢測(cè)開啟力矩。

（2）閥門關(guān)閉嚴(yán)密，在11倍工作水壓下，不滲漏或滴漏符合標(biāo)準(zhǔn)要求（金屬密封的蝶閥），這要求閥門的兩側(cè)輪流承壓、分別檢測(cè)，且多次啟閉達(dá)到同樣效果。要求各種口徑、不同類型的閥門，均應(yīng)在制造廠家及有檢測(cè)資格的單位，進(jìn)行帶負(fù)荷啟閉的壽命檢測(cè)。這種檢測(cè)也包括對(duì)閥軸密封效果的評(píng)價(jià)。 

（3）閥門過流能力要強(qiáng)。特別是蝶閥，蝶板的過流阻力要小、過流有效面積要大。這要求各種口徑、不同類型的閥門也應(yīng)在有檢測(cè)資格的單位，進(jìn)行流阻系數(shù)的測(cè)定。

（4）閥體承內(nèi)水壓的能力應(yīng)與管道一致，也就是閥門開啟狀態(tài)下，閥門能承受管道試驗(yàn)壓力的要求。

（5）在考察的廠家中，個(gè)別閥門廠可進(jìn)行DN≤600mm閥門的壽命、流阻、扭矩等的測(cè)試，不少的閥門廠不具備這樣的手段。

訂貨須知：

一、①減壓閥產(chǎn)品名稱與型號(hào)②口徑③是否帶附件以便我們的為您正確選型④使用壓力⑤使用介質(zhì)的溫度。
二、若已經(jīng)由設(shè)計(jì)單位選定公司的截止閥型號(hào)，請(qǐng)球閥型號(hào)直接向我司銷售部訂購。

三、當(dāng)使用的場(chǎng)合非常重要或環(huán)境比較復(fù)雜時(shí),請(qǐng)您盡量提供設(shè)計(jì)圖紙和詳細(xì)參數(shù)，由我們的閥門公司專家為您審核把關(guān)。如有疑問：請(qǐng)：，，，，:,.  

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