閥門現(xiàn)狀、應(yīng)用與發(fā)展
1目前狀況
改革開放后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，閥門行業(yè)也展現(xiàn)了欣欣向榮的生機(jī)?，F(xiàn)在有幾千家的大小閥門廠，盡管良莠不齊，但產(chǎn)品品種已達(dá)3000多個(gè)型號(hào)，近30000個(gè)規(guī)格。在密封性能、強(qiáng)度要求、調(diào)節(jié)功能、動(dòng)作性能和流通性能，特別是密封性能，都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，倒退十年，城鎮(zhèn)供水協(xié)會(huì)的人士有句行業(yè)名言說“十閥九漏”，雖然有些夸張，確實(shí)不盡人意。例：1989年9月—12月成都自來水公司進(jìn)廠檢測(cè)閥門145個(gè)，合格率72.5%，1996年檢驗(yàn)917個(gè)合格率88.66%，由于檢驗(yàn)手段限制，不能按標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，如嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)合格率就更低了，閘閥主要是密封性能差，蝶閥還有操作機(jī)構(gòu)可靠性差等等，這種情況確有明顯改進(jìn)，現(xiàn)在球墨鑄銖、樹脂砂鑄造工藝、奧氏體不銹鋼閥軸、硬密封閥座、特殊閥門品種、防腐噴涂涂料的應(yīng)用，以及密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等技術(shù)、材質(zhì)問題不少?gòu)S家已經(jīng)掌握，有些（少數(shù)）廠家的一些產(chǎn)品已接近和達(dá)到*水平，取代了進(jìn)口產(chǎn)品，或出口國(guó)外，整體水平也在不斷提高，和*水平距離進(jìn)一步縮小。但由于我國(guó)機(jī)械制造業(yè)整體水平不高，因此閥門質(zhì)量還需進(jìn)一步提高。
2常用的閥門
在城市、建筑、企業(yè)給排水工程中，中低壓閥門廣泛應(yīng)用，特別低壓大口徑閥門（低壓閥門是指公稱壓力PN≤1.6MPa的閥門），而中壓閥門（PN2.5-6.4MPa）較少，按原理和結(jié)構(gòu)分類時(shí)（常用的方法）常用的閥門是蝶閥和閘閥，其他還是球閥、止回閥、排氣閥、旋塞閥、隔膜閥、減壓閥、調(diào)流閥、排泥閥等等。
2.1閘閥的現(xiàn)狀和發(fā)展
閘閥使用歷史zui久，至今各國(guó)仍在應(yīng)用，特別是DN300mm以下，在各類閥門中仍占主導(dǎo)地位。按閥板形狀又分平行閘閥和楔形閘閥，楔形閘閥在上使用比較普遍，其特征是閥板前后壓差使閥板強(qiáng)制壓在出口側(cè)的閥座上，密封性較好，且全開時(shí)，由于閥板不留在流路上，壓力損失小。用于要切斷管道中介質(zhì)。
其缺點(diǎn)是操作力矩大，操作時(shí)易使閥體、閥桿損壞，特別是大口閘閥。外形尺寸和重量也大，DN1000口徑閘閥約3200mm高，需要四個(gè)人操作，所以閘閥一般適于小口徑，即DN500以下使用。
閘閥從全開到中間開度，閥門的流阻較小，接近全閉時(shí)，流阻急劇增加。較大的范圍內(nèi)，流阻變化較小，在接近全閉時(shí)，流量變化較大，一定不要在閥門接近關(guān)閉時(shí)使用，這時(shí)很難進(jìn)行流量的微調(diào)。閥門若開度極小，開口處的流速極快，會(huì)使閘板下側(cè)產(chǎn)生氣蝕，并伴有激烈的振動(dòng)的噪聲，長(zhǎng)時(shí)間節(jié)流運(yùn)轉(zhuǎn)，往往會(huì)使閥體和閘板的金屬發(fā)生氣蝕。閘閥工況若處在中間開度，閥板因?yàn)槭强績(jī)蓚?cè)的導(dǎo)軌支撐，全閉時(shí)配合緊密，而中間位置時(shí)，閥板與導(dǎo)軌間隙大而產(chǎn)生振動(dòng)。因此，即使在氣蝕發(fā)生率較低的區(qū)域，長(zhǎng)時(shí)間使閥門節(jié)流運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)軌也會(huì)發(fā)生畸形、摩耗或損壞，且由于閥座不是全面接觸，而接觸部位表面壓力很高，往往會(huì)產(chǎn)生咬蝕或粘連，因此，不宜用于流量控制。還要注意，閘閥在小開度時(shí)，流量變化大，如果對(duì)閥門緊急啟閉，是造成壓力急劇上升或產(chǎn)生負(fù)壓，特別是關(guān)閥門時(shí)水錘時(shí)產(chǎn)生。
在金屬密封閘閥基礎(chǔ)上，近些年來開發(fā)了橡膠軟密封閘閥，其特點(diǎn)是：
（1）閥體底部無凹處，流體通過截面呈直線狀，不易堆積和夾雜異物。
（2）閘板密封面是壓在閥體上進(jìn)行止水的，關(guān)閥力矩小。
?。?）不因配管的彎曲和拉伸而影響密封性能。
?。?）整個(gè)閥板襯橡膠，耐腐蝕，不出銹水。
?。?）閥門可在全開通水的同時(shí)更換密封材料和O型圈。
由于功能*，上（特別在歐洲）需求量速增，軟密封閘閥是30年前奧地利人發(fā)明，在歐洲每年生產(chǎn)50余萬臺(tái)，幾乎100%使用，是硬密封閘閥的替代產(chǎn)品，其制造口徑在歐日為DN500，美國(guó)一般用到DN400，而意大利可生產(chǎn)到DN1200。
2.2蝶閥的現(xiàn)狀和發(fā)展
30年代，美國(guó)發(fā)明了蝶閥，50年代傳入日本，到60年代才在日本普遍采用，而在我國(guó)推廣則是70年代后的事了。目前上一般在DN300毫米以上蝶閥已逐漸代替了閘閥。蝶閥與閘閥相比有開閉時(shí)間短，操作為矩小，安裝空間小和重量輕。以DN1000為例，蝶閥約2T，而閘閥約3.5T，且蝶閥易與各種驅(qū)動(dòng)裝置組合，有良好的耐久性和可靠性。
橡膠密封蝶閥缺點(diǎn)是作節(jié)流使用時(shí)，由于使用不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生氣蝕，使橡膠座剝落、損傷等情況發(fā)生。為此，現(xiàn)在上又開發(fā)金屬密封蝶閥，氣蝕區(qū)減小，近幾年我國(guó)也開發(fā)了金屬密封蝶閥，在日本近年來還開發(fā)耐氣蝕、低振動(dòng)、低噪聲的梳齒形蝶閥。
一般密封座的壽命在正常情況下，橡膠15年-20年，金屬的80年-90年。但如何正確選用則要根據(jù)工況要求。
蝶閥的開度與流量之間的關(guān)系，基本上呈線性比例變化。如果用于控制流量，其流量特性與配管的流阻也有密切關(guān)系，如兩條管道安裝閥門口徑、形式等全相同，而管道損失系數(shù)不同，閥門的流量差別也會(huì)很大。
如果閥門處于節(jié)流幅度較大狀態(tài)，閥板的背面容易發(fā)生氣蝕，有損壞閥門的可能，一般均在15°外使用。
蝶閥處于中開度時(shí)，閥體與蝶板前端形成的開口形狀以閥軸為中心，兩側(cè)形成完成不同的狀態(tài)，一側(cè)的蝶板前端順流水方向而動(dòng)，另一側(cè)逆流水方向而動(dòng)，因此，一側(cè)閥體與閥板形成似噴嘴形開口，另一側(cè)類似節(jié)流孔形開口，噴嘴側(cè)比節(jié)流側(cè)流速快的多，而節(jié)流側(cè)閥門下面會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，往往會(huì)出現(xiàn)橡膠密封件脫落。
蝶閥操作力矩，因開度及閥門啟閉方向不同其值各異，臥式蝶閥，特別是大口徑閥，由于水深，閥軸上、下水頭差所產(chǎn)生的力矩也不容忽視。另外，閥門進(jìn)口側(cè)裝置彎頭時(shí)，形成偏流，力矩會(huì)有增加。
閥門處于中間開度時(shí)，由于水流動(dòng)力矩起作用，操作機(jī)構(gòu)需要自鎖。
如圖表示蝶閥安裝在管道中的流量特性，K是除蝶閥以外的全管道的損失系數(shù)，K為零時(shí)的特性是閥門固有特性，說明K值大時(shí)，如K為100，閥門即使關(guān)閉50%，也和全開時(shí)的流量一樣。
2.3排氣閥的改進(jìn)
舊式雙孔排氣閥由于排氣能力小等原因，逐漸要被新型高速進(jìn)排氣閥代替。這種浮球型閥是北京市市政設(shè)計(jì)研究院在80年代初研制成功，并通過鑒定，與此同時(shí)，日本也在差不多的時(shí)間研制成功。且我國(guó)自己研制的單孔口大、小孔排氣閥，分別按一定的方式安裝在管道上有消除管道水錘的作用。排氣能力是舊式排氣閥的幾倍。該閥內(nèi)部排氣通道對(duì)稱性要求很高，因此對(duì)安裝有較高的要求，傾角不得大于1.5度
2.4多功能控制閥的開發(fā)
該閥是以管道本身介質(zhì)壓力作為動(dòng)力源，進(jìn)行啟閉、調(diào)節(jié)，把前導(dǎo)閥及系統(tǒng)小管路不同組合，就能具有近30種功能，現(xiàn)在逐漸得到較普遍的使用。
先導(dǎo)閥靠作為控制對(duì)象的水位和壓力的變化而動(dòng)作，由于導(dǎo)閥種類很多，可以單獨(dú)使用或幾個(gè)組合使用，就可以使主閥獲得對(duì)水位和水壓及流量等進(jìn)行單獨(dú)或復(fù)合調(diào)節(jié)的功能。但主閥類似截止閥，閥門全開時(shí)，其壓力損失比其他閥門要大得多，且各個(gè)開度損失系數(shù)越是與全閉接近，越是劇增，閥門口徑越大就越顯著。
具有上述特性的閥門，在接近全閉時(shí)，閥瓣的動(dòng)作加速，易發(fā)生水錘（水的沖擊壓），接近全閉時(shí)，閥門動(dòng)作越緩慢越好，于是可在閥瓣上設(shè)置節(jié)流機(jī)構(gòu)。另外先導(dǎo)閥的節(jié)流和動(dòng)作部分要盡量避免設(shè)置特小口徑的孔口，以免堵塞。必要時(shí)要加濾網(wǎng)，定期檢修及設(shè)置旁通管路。這種閥門發(fā)展、使用前景看好。
3兩個(gè)重要參數(shù)需要進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)
閥門的流量系數(shù)和氣蝕系數(shù)是閥的重要參數(shù)，這在*工業(yè)生產(chǎn)的閥門資料中一般均能提供，甚至在樣本里也印出。我國(guó)生產(chǎn)的閥門基本上沒有這方面資料，因?yàn)槿〉眠@方面的資料需要做實(shí)驗(yàn)才能提出，這是我國(guó)和*水平的閥門差距的重要表現(xiàn)之一。
3.1閥門的流量系數(shù)
閥門的流量系數(shù)是衡量閥門流通能力的指標(biāo)，流量系數(shù)值越大，說明流體流過閥門時(shí)的壓力損失越小。
按KV值計(jì)算式KV=Q（（P/ΔP）的平方根）
式中：KV—流量系數(shù)
Q—體積流量m3/h
ΔP—閥門的壓力損失bar
P—流體密度kg/m3
3.2閥門的氣蝕系數(shù)
用氣蝕系數(shù)δ值，來選定用作控制流量時(shí)，選擇什么樣的閥門結(jié)構(gòu)型式。
各種閥門由于構(gòu)造不同，因此，允許的氣蝕系數(shù)δ也不同。如圖所示。如計(jì)算的氣蝕系數(shù)大于容許氣蝕系數(shù)，則說明可用，不會(huì)發(fā)生氣蝕。
4閥門標(biāo)準(zhǔn)必須重視
現(xiàn)在務(wù)院成立了標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)局，標(biāo)準(zhǔn)化問題受到了的高度重視，是提高我國(guó)產(chǎn)品的重要手段，更是WTO進(jìn)入的重要的應(yīng)對(duì)措施。
目前我國(guó)已有國(guó)標(biāo)1.9萬余項(xiàng)，地方標(biāo)準(zhǔn)2.3萬余項(xiàng)，企標(biāo)8萬余項(xiàng)。其中采用了標(biāo)準(zhǔn)的占43.5%，和標(biāo)準(zhǔn)等同等效的僅占25%。
閥門專業(yè)有國(guó)標(biāo)約60項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)180余項(xiàng)，不少的、特殊閥門尚沒有或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，急待制定。在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，已制定了改革的方針政策，從管理體制、體系、運(yùn)行機(jī)制和工作模式四方面著手。今后標(biāo)準(zhǔn)的制定要以企業(yè)為主、開放透明、廣泛參與，增強(qiáng)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和社會(huì)的廣泛重視。
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