阀门现状、应用与发展

1、阀门现状、应用与发展基础设施建设是我国经济建设的重点，给排水工程，特别是污水处理工程规模浩人，wto业已进入，西部人开发业已启动，阀门市场前景一片人好。我国自来水事业虽然 历史有近120年，比fi本还早7年，但仍有很大的缺口，需要建设，现状是在我国700 多个城市一半缺水，100个城市严重缺水。平均每年用水量将递增700万m3/d；特别 是我国“九7t期间提出了治理环境污染的关键z是污水处理，以治理三湖（太湖、巢 湖、滇池）、三河为重点（淮海、辽河、海河），并同吋要求全国640个50万人口以上的 县级市在2003年前全部至少建设一个城市一朋污水处理厂，九五期间污水处理率 25%, 2010年要

2、求达到46%,即1000座厂。目前全国仅在200余个地级市有污水处 理厂，未來儿年将在近400余个城市建污水处理厂。至2003年要投入1800亿治理城 市污水，从2000年起每年要投入600亿元人民币，每年设备投资达200亿，阀门也占 有不小的份额，一个中等污水处理厂大约需要阀门投资600-800万。除此之外，给水 工程、水电、化工等行业需求量也是很大的。到2008年前，北京为承办奥运即投资 1800个亿，其屮大部用在基本建设，在基本建设屮，用阀门的数量也将是可观的。上 述情况仅为国内市场，进入wto后，我们能见到的市场国内仅是一小块，更大的市 场在国外，现在己进入全球化要充分利用我国阀门业的

3、优势，积极走向世界经济的平 台。分儿个题目简述阀门在我国设计、牛产现状、应用和发展的概况。1 h前状况改革开放后，随着我国经济建设的蓬勃发展，阀门行业也展现了欣欣向荣的牛 机。现在有儿千家的大小阀门厂，尽管良莠不齐，但产品品种已达3000多个型号，近 30000个规格。在密封性能、强度要求、调节功能、动作性能和流通性能，特別是密 封性能，都有了长足的进步，倒退十年，城镇供水协会的权威人士有句行业名言说“十 阀九漏”，虽然有些夸张，确实不尽人意。例：1989年9月一12刀成都口来水公司进 厂检测阀门145个，合格率72.5%, 1996年检验917个合格率88.66%,由于检验手段 限制，不能按

4、国家标准验收，如严格按国家标准合格率就更低了，闸阀主要是密封性 能差，蝶阀述有操作机构可靠性差等等，这种情况确有明显改进，现在球墨铸铢、树 脂砂铸造工艺、奥氏体不锈钢阀轴、碾密封阀座、专用特殊阀门站种、防腐喷涂涂料 的应用，以及密到结构设计等技术、材质问题不少厂家已经掌握，有些（少数）厂家的 一-些产品已接近和达到国际先进水平，取代了进口产品，或出口国外，整体水平也在 不断提高，和国外先进水平距离进一步缩小。但由于我国机械制造业整体水平不高， 因此阀门质量还需进一步捉高。2常用的阀门在城市、建筑、企业给排水丁程屮，屮低压阀门广泛应用，特别低压人口径阀 门（低压阀门是指公称压力pn<1.6

5、mpa的阀门）,而中压阀门（pn2.56.4mpa）较少,按 原理和结构分类时（国际常用的方法）常用的阀门是蝶阀和闸阀，其他还是球阀、止回 阀、排气阀、旋塞阀、隔膜阀、减压阀、调流阀、排泥阀等等。2闸阀的现状和发展闸阀使用历史最久，至今世界各国仍在应用，特别是dn300mm以下，在各类阀 门屮仍占主导地位。按阀板形状乂分平行闸阀和楔形闸阀，楔形闸阀在国际上使用比 较普遍，其特征是阀板询后压差使阀板强制压在出口侧的阀座上，密封性较好，11全 开时，由于阀板不超在流路上，压力损失小。用于耍切断管道中介质。其缺点是操作力矩大，操作时易使阀体、阀杆损坏，特别是大口闸阀。外形尺寸 和重量也大，dn100

6、0 口径闸阀约3200mm高，需耍四个人操作，所以闸阀一般适于 小口径,即dn500以下使用。闸阀从全开到中间开度，阀门的流阻较小，接近全闭吋，流阻急剧增加。较人的 范围内，流阻变化较小，在接近全闭时，流量变化鮫大，一定不耍在阀门接近关闭时 使用，这时很难进行流量的微调。阀门若开度极小，开口处的流速极快，会使闸板下 侧产生气蚀，并伴有激烈的振动的噪声，长时i'可节流运转，往往会使阀体和闸板的金 属发生气蚀。闸阀工况若处在中间开度，阀板因为是靠两侧的导轨支撑，全闭时配合 紧密，而中间位置时，阀板与导轨间隙大而产生振动。因此，即使在气蚀发生率较低 的区域，长时间使阀门节流运转，导轨也会发生

7、畸形、摩耗或损坏，门由于阀座不是 全面接触，而接触部位表面压力很高，往往会产生咬蚀或粘连，因此，不宜丿ij于流量 控制。还要注意，闸阀在小开度吋，流量变化大，如果对阀门紧急启闭，是造成压力 急剧上升或产生负压，特别是关阀门时水锤时产生。在金属密封闸阀基础上，近些年來开发了橡胶软密封闸阀，其特点是：（1）阀体底部无i叫处，流体通过截面呈直线状，不易堆积和夹杂界物。(2) 闸板密封面是压在阀体上进行止水的，关阀力炬小。(3) 不因配管的弯曲和拉伸而影响密封性能。(4) 整个阀板衬橡胶，耐腐蚀，不出锈水。(5) 阀门可在全开通水的同时更换密封材料和0型圈。山于功能优越，国际上(特别在欧洲)需求量速增

8、，软密封闸阀是30年前奥地利人 发明，在欧洲每年生产50余万台，几乎100%使用，是硬密封闸阀的替代产品，其制 造口径在欧f1为dn500,美国一般用到dn400,而意大利可生产到dn1200。2.2蝶阀的现状和发展30年代，美国发明了蝶阀，50年代传入日本，到60年代才在日本普遍采用，而 在我国推广则是70年代后的事了。目前世界上-般在dn300毫米以上蝶阀已逐渐代 替了闸阀。蝶阀与闸阀相比有开闭吋间阳，操作为矩小，安装空间小和重量轻。以 dn1000为例，蝶阀约2t,而闸阀约3.5t,且蝶阀易与各种驱动装置组合，有良好的 耐久性和可靠性。橡胶密封蝶阀缺点是作节流使用时，由于使用不当会产生气

9、蚀，使橡胶座剥落、 损伤等情况发生。为此，现在国际上乂开发金属密封蝶阀，气蚀区减小，近儿年我国 也开发了金属密封蝶阀，在日本近年来还开发耐气蚀、低振动、低噪声的梳齿形蝶阀。一般密封座的寿命在正常情况下，橡胶15年20年，金属的80年90年。但如何 e确选用则要根据工况要求。蝶阀的开度与流量之间的关系，基本上呈线性比例变化。如果用于控制流量，其 流量特性打配管的流阻也有密切关系，如两条管道安装阀门口径、形式等全相同，而 管道损失系数不同，阀门的流屋差别也会很大。如果阀门处于节流幅度较大状态，阀板的背而容易发牛气蚀，有损坏阀门的可能, 一般均在15。外使用。蝶阀处于中开度时，阀体与蝶板前端形成的开

10、口形状以阀轴为中心，两侧形成完 成不同的状态，一侧的蝶板前端顺流水方向而动，另一侧逆流水方向而动，因此，一 侧阀体与阀板形成似喷嘴形开口，另一侧类似节流孔形开口，喷嘴侧比节流侧流速快 的多，而节流侧阀门下而会产牛负压，往往会出现橡胶密封件脱落。蝶阀操作力矩，因开度及阀门启闭方向不同其值各界，卧式蝶阀，特别是大口径 阀，由于水深，阀轴上、下水头差所产生的力矩也不容忽视。另外，阀门进口侧装置 弯头时，形成偏流，力矩会有增加。阀门处于中间开度吋，山于水流动力矩起作用，操作机构需要自锁。如图表示蝶阀安装在管道屮的流量特性，k是除蝶阀以外的全管道的损失系数，k为零时的特性是阀门固有特性，说明k值大时，如

11、k为100,阀门即使关闭50%, 也和全开时的流最一样。全开开度全开蝶阀安装在管道中的流量特性2.3排气阀的改进i口式双孔排气阀由于排气能力小等原因，逐渐要被新型高速进排气阀代替。这种 浮球型阀是北京市市政设计研究院在80年代初研制成功，并通过鉴定，与此同时，h 本也在差不多的时间研制成功。且我国自己研制的单孔口大、小孔排气阀，分别按一 定的方式安装在管道上有消除管道水僦的作用。排气能力是ih式排气阀的几倍。该阀 内部排气通道対称性要求很高，因此对安装有较高的要求，倾角不得大于1.5度。2.4多功能控制阀的开发该阀是以管道本身介质压力作为动力源，进行启闭、调节，把前导阀及系统小管 路不同组合，

12、就能具有近30种功能，现在逐渐得到较普遍的使用。先导阀靠作为控制对象的水位和压力的变化而动作，由于导阀种类很多，可以 单独使用或儿个组合使用，就可以使主阀获得対水位和水压及流量等进行单独或复合 调节的功能。但主阀类似截止阀，阀门全开时，其压力损失比其他阀门要大得多，且 各个开度损失系数越是与全闭接近，越是剧增，阀门口径越人就越显著。具有上述特性的阀门，在接近全闭吋，阀瓣的动作加速，易发牛水锤（水的冲击压）, 接近全闭时，阀门动作越缓慢越好，于是町在阀瓣上设置节流机构。另外先导阀的节 流和动作部分要尽量避免设置特小口径的孔口，以免堵塞。必要时要加滤网，定期检 修及设置旁通管路。这种阀门发展、使用

13、前景看好。3两个重要参数需要进一步加深认识阀门的流虽系数和气蚀系数是阀的重要参数，这在先进工业国家生产的阀门资料中一般均能提供，甚至在样本里也印出。 我国生产的阀门棊木上没冇这方面资料，因为取得这方面的资料需要做实验才能捉出, 这是我国和世界先进水平的阀门差距的重要表现之一。3.1阀门的流量系数阀门的流暈系数是衡址阀门流通能力的指标，流虽系数值越人，说明流体流过阀 门时的压力损失越小。按kv值计算式式中:kv流量系数q体积流量m3/h4p阀门的压力损失barp流体密度kg/m33.2阀门的气蚀系数用气蚀系数各值，来选定用作控制流量吋，选择什么样的阀门结构型式。式中：h1阀后(出口)压力mh2大

14、气压与其温度相对应的饱和蒸气压力之差mp阀门前后的压差m各种阀门由于构造不同，因此，允许的气蚀系数，也不同。如图所示。如计算的 气蚀系数人于容许气蚀系数，则说明可用，不会发生气蚀。如蝶阀容许气蚀系数为2.5, 则：如§>2.5,则不会发生气蚀。当2.5>s>1.5时，会发生轻微气蚀。8<1.5时，产生振动。5<0.5的情况继续使用时，则会损伤阀门和下游配管。阀门的棊木特性曲线和操作特性曲线，对阀门在什么时候发生气蚀是看不出来的, 更指不出来在那个点上达到操作极限。通过上述计算则一目了然。所以产生气蚀，是 因为液体加速流动过程中通过一段渐缩断面时，部分液体

15、气化，产生的气泡随后在阀 后开阔断面炸裂，其表现冇三：(1) 发生噪声(2) 振动(严重时可造成基础和相关构筑物的破坏，产生疲劳断裂)(3) 对材料的破坏(对阀体和管道产生侵蚀)再从上述计算屮，不难看出产生气蚀和阀后压强h1有极人关系，加大h1显然会 使情况改变，改善方法：a. 把阀门安装在管道较低点。b. 在阀门后管道上装孔板增加阻力。c.阀门出口开放，玄接蓄水池，使气泡炸裂的空间增人，气蚀减小。综合上述四个方而的分析、探讨，归纳起來对闸阀、蝶阀主要特点和参数列表便于选用。多孔型滑阀0_ . ，二10 20 30 40 50 60 70 80 90 100阀门允许气蚀系数4阀门标准必须重视现

16、在国务院成立了标准化管理委员会和标准局，标准化问题受到了国家的高度 重视，是提高我国产品的重要手段，更是wto进入的重要的应对措施。冃前我国已有国标1.9万余项，地方标准2.3万余项，企标8万余项。其中采用了 国际标准的山43.5%,和国际标准等同等效的仅山25%o阀门专业有国标约60项，行业标准180余项，不少的专用、特殊阀门尚没有国家 或行业标准，急待制定。在标准制定方面，国家己制定了改革的方针政策，从管理体 制、体系、运行机制和工作模式四方面着手。今示标准的制定要以企业为主、开放透 明、广泛参与，增强企业领导和社会的广泛重视。5给排水工程川阀门应注意的几个问题5.1给排水工程常用的阀门和

17、其他行业一样，以通用阀门为主，如蝶阀、闸阀、 止冋阀等，但也需要带有专业特点的专用阀门。如排气阀、缓闭止回阀、调流消能阀、 控制阀、消防信号阀、停泵水锤消除阀（水锤消除器），防污染止回阀、消声阀等等。 和国外比较，通用阀门的品种较齐全，但专用阀门品种差距较人需要填补。5.2用于给水工程阀门的内壁涂料必须是无毒，并经省以上卫生防疫监替部门 认可的才能使用。用于污水工程的阀门应是耐腐蚀不易堵塞的，而用于排泥则更有快速开闭直通道 结构型式，如软密封闸阀；使用蝶阀时紧固螺栓应用奥氏体不锈钢，凸凹部分易挂住 纤维，并宜卧装。5.3操作机构宜为蜗轮蜗杆传动，并设计为自锁，即分度园导角入要小于轮齿 间的当量摩擦角（p，而口齿面侧隙