閥門在供水管網中的功能

供水管網中閥門問題的研討

摘要 針對供水管網中閥門問題，通過調研與實地考察，對一些具體問題進行了研討，提出了相關性建議。

關鍵詞 閥門　管網閥

1閥門在供水管網中的功能

　　供水的管網將把水廠送出的自來水輸配至千家萬戶，因此供水管網分布于城市的每個角落，供水管網的管道長度少至數百公里，多至數千公里。

　　水的不可替代性和人們生存的必需性，決定了供水管網安全運行的重要性。但是由于主客觀多方面的原因，管道往往要出現一些故障，管網總是要不斷更新改造，用水戶經常要有增減因此局部管段的停水現象就是難以避免。為了縮小停水范圍，在管網內適當地安裝控制閥門乃是十分必要。因此在一座城市的供水管網中，閥門數量成千上萬，且無規則地分布于城市街道的下面。 

　　閥門是一種“養兵千日，用于一時”的控制設備，平時要求閥門開啟要到位，減少管段的水損失。一旦需要，閥門應能關閉迅速，切流可靠。

　　閥門的完好率，關系到閥門的選型、閥門的制造、管路的設計、閥門的組裝、閥門的啟閉作業及閥門的管理，當然主要的原因還是閥門的質量。

2問題研討

　　通過20家自來水公司管網閥門使用情況的調研，通過對十家閥門制造廠的考察，體會到閥門在供水管網中作用大、數量多、分布廣，問題不少。供水管網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、閥門組裝、閥門管理上均有許多內容值得商討。

2.1 閥門的選型 

（1）閘閥與蝶閥

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

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

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

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一，互換性強。

　　因此軟密封閘閥將是供水行業樂意采用的一種形式。目前國內制造的軟密封閘閥口徑達1500mm，但多數廠家制造的口徑在80-300mm間，國內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口的。該公司認為軟密封閘閥的關鍵部件是襯膠閥板，而襯膠閥板的技術要求較高，國外也不是所有廠家都能達到的，往往是從質量可靠的廠方購進組裝。

　　國內軟密封閘閥的銅螺母塊是嵌掛在襯膠閥板上方的，類似閘閥的結構，由于螺母塊的活動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，形成整體，克服了上述缺點，但閥蓋與閥體組合的同心度要求較高。

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

（3）蝶閥

　　當前蝶閥選型中關注的幾個問題：

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（以塘沽產品為代表）；一種閥體襯膠層后沒有支承架（以鄭州產品為代表）。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，但據調查并非如此。

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箱在側旁，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，閥門啟閉指標均應采取措施，以便從地面上觀察到。 

c.偏心蝶閥

　　中線蝶閥的關閉密封，實質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，設計出一維、二維及三維偏心的蝶閥，其中研制的三維偏心蝶閥，理論的密封狀態是一種接觸密封狀態，不少廠家進行了這方面的研制，其中天津某廠的產品采用電腦控制的機床加工的，產品接近這方面的技術要求。 

　　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。由于管網是環狀的，要求閥門兩向承受壓力的要求是相同的，因此訂貨時應強調此項要求。

d.軟密封與金屬密封

　　供水行業使用的蝶閥多數是軟密封蝶閥，這種密封方式在使用中出現了以下問題：

①橡膠質量不佳，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，導致蝶板晃動與下垂，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。

　　一些廠家針對上述問題進行了以下的改進：

①膠圈定點外協生產，加強質量把關，通常用于供水行業的閥門，選用三元乙丙橡膠和丁睛橡膠而天然橡膠用的不多，嚴禁摻和再生膠；②湖北某廠對蝶板上的密封膠圈的整塊壓板改成短塊燕尾拼裝連接，以調節各部位壓板的擠壓程度來平衡蝶閥使用壽命，但這種調節技巧也是很難掌握的；

③天津及上海個別廠推出的DB蝶閥及法蘭蝶閥，它們的密封膠圈鑲嵌在燕尾槽內，有一定的活動余量，可以自行調節蝶閥關閉時膠圈的擠壓狀況；

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，一般采用偏心結構，特別是用三維偏心結構較為理想。金屬密封蝶閥原用于高壓蒸汽管路上，價格較貴，它在運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。

（4）球閥與旋塞閥

　　蝶閥的主要缺點是蝶板占據一定的過水斷面，增大一定的水頭損失；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斷面，又克服了它的缺點。球閥具有結構簡單、流阻小、密封可靠、動作靈活，維修及操作方便等優點。旋塞閥亦具有類似優點，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，價格較貴，一般適用于中小口徑管道上。近十年由于鑄造技術的改進，采用消失模法或樹脂砂法鑄造，可避免或減少機械加工，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，并通過了機械部閥門檢測中心作過閥門啟閉耐久性檢驗及流阻檢測，從而*國內此類閥型的空白。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，應以改進。

2.2 閥門的材質

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

　　應該指出，由于閥體各部位厚薄不一，鑄件球化的難度是較大的，應有相應的措施，確保鑄件質量。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除個別廠家外，多數控制不嚴，并且用型砂翻鑄，大量以機械加工成型。建議各廠家建立嚴格的質量控制體系，對于數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，并且要求鑄件應有有效消除內應力的措施，推廣拋丸清砂措施。鑄件的缺陷，不允許用焊補方式消除，否則應采取措施消除焊補形成的內應力，進行更嚴格的檢驗，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方式解決的，以優勢互補的方式，購置外協部件組裝亦是一種經營方式，關鍵是對外協件的質量控制要嚴格。當然對于購置低質的部件，略加裝飾，扣上自身的廠牌，高價出售的作法是應制止的。

（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，且螺母的硬度及強度大于閥桿。

2.3 閥門的啟閉力矩

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

　　希望閥門制造廠家首先優化閥門結構的設計，提高部件組合的同心度、活動部件接觸面的光潔度，減少啟閉阻力。倘若僅僅靠變速傳動箱的變速比，增加啟閉轉數的方式來減少啟閉力矩是不理想的。為了這一目的，機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械加工的質量，大量配備電腦程控的機床及加工中心，是值得贊許的。 

2.4 閥桿的密封填料

　　閥門的滴漏往往出現在閥桿的密封填料上，特別是大口徑閥門因填料的維護而停水，代價是昂貴的。因此對于提高密封填料的耐久性是十分必要，一方面用料恰當，不易老化，二方面要求填料磨損很小，加之管網中閥門啟閉次數有限，應力求數十年不更換為好。在考察中上海某公司對于DN100-2600mm的各類閥門的閥軸盤根填料均采用三道細膠圈及一個膠質防護罩，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、彈性石墨填料等簡單，并使啟閉力矩減少等優點，值得借鑒。

2.5 閥門的變速傳動箱

　　大口徑閥門由于啟閉力矩的關系，配備了變速傳動箱。對于這樣的部件希望制造中注意以下幾點：

（1）箱體上有啟閉限位的裝置，這種裝置的調節螺帽應設在箱體內。

（2）箱體結構盡量小巧并牢固，若啟閉操作過度，不致于箱體破裂。

（3）傳動結構設計合理，啟閉時只能帶動閥軸旋轉，不使其上下竄動；傳動部件咬合正常，不產生帶負荷啟閉時分離打滑。

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

2.6 閥門的操作機構

　　供水管網中的管道通常暗埋，閥門設井保護，明桿閥門是不適用的，閥門的啟閉力求從地面作業，因此閥門啟閉端應設方榫帽，而手輪是不適宜的。啟閉方向一律要求順時針旋轉關閥，訂貨時應以明確。閥門的啟閉度應有標示盤，這種標示盤應從地上觀察到，標示盤的刻度應鑄造在鑄件上，可刷上熒光粉，以便醒目。不應使用鋁皮等材料，指針與啟閉限位的刻度應安裝前調試好，并鎖定。 

近來有些廠家對中小口徑閘閥，也設計了相應啟閉標示盤，這值得贊許的事。

2.7 閥門的性能與測試

　　評價閥門的性能與性能檢測時，要關注以下幾點：

（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開啟力矩。

（2）閥門關閉嚴密，在11倍工作水壓下，不滲漏或滴漏符合標準要求（金屬密封的蝶閥），這要求閥門的兩側輪流承壓、分別檢測，且多次啟閉達到同樣效果。要求各種口徑、不同類型的閥門，均應在制造廠家及有檢測資格的單位，進行帶負荷啟閉的壽命檢測。這種檢測也包括對閥軸密封效果的評價。 

（3）閥門過流能力要強。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在有檢測資格的單位，進行流阻系數的測定。

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

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

訂貨須知：

一、①減壓閥產品名稱與型號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使用介質的溫度。
二、若已經由設計單位選定公司的截止閥型號，請球閥型號直接向我司銷售部訂購。

三、當使用的場合非常重要或環境比較復雜時,請您盡量提供設計圖紙和詳細參數，由我們的閥門公司專家為您審核把關。如有疑問：請：，，，，:,.  

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