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我国给排水阀门发展现状与前景展望
 
慧聪网   2005年12月14日16时57分   信息来源:中国机电企业网    

   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大包括管道、阀门在内的水处理设备制造业已形成强大的水工业。为阀 门行业的发展,提供了良好契机。我国已进入WTO,全球每年需求阀门约300万吨。要充分利用 阀门业属劳动密集、劳动条件差、我国人均工资低廉,发达国家向发展中国家生产转移等优 势,积极走向世界经济的平台。分几个题目简述给排水阀门的现状与发展。 
    
   目前状况 

   现在约有3000家的大小阀门厂,其中温州600家,郑州近200多 家,上海150多家,辽宁250家,江苏、福建各200余家,尽管良莠不齐,但产品品种已达 3000多个型号,近3万个规格。在多品种、密封性能、强度要求、调节功能、动作性能和流 通性能,特别是密封性能,都有了长足的进步,倒退十年前,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,但确是事实。 

   造成阀门行业存在的众多问题主要是改革开放后,市场急 速扩大,而原有国营阀门企业纷纷关停并转,本来机械工业水平就不高,于是乡镇企业(民营 企业),雨后春笋般迅速发展起来,起点低,技术力量非常薄弱,设备简陋,产品大多数都 是模仿生产,再加上市场混乱,特别是给排水用的低压阀门,问题严重。近十年来,在少数阀门企业的带动下,确有明显进步,有 些品种甚至达到国际先进水平,还有许多企业进行二次创业。但就整体来说,差距还很大,有 很多工作要做。为此,分别作出2010年、2020年技术进步、发展规划有着很重要的意义。 

   常用的阀门 

   在给排水工程中,中低压阀门广泛应用,特别低压大口径阀门(低压阀门是指公称压力PN≤1.6MPa的阀门),而中压阀门(PN2.5-6.4MPa)较少。而闸阀 、蝶阀是最基本最广泛应用的主导产品。 

   2.1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,在各类阀门中仍占主导地位。其特征是阀板前后压差使阀板强制压在出口右侧的阀座 上,密封性较好,且全开时,由于阀板不留在流路上,压力损失小。用于切断管道中介质。  

   其缺点是操作力矩大,操作时易使阀体、阀杆损坏,特别 是大口径闸阀。外形尺寸和重量也大,DN1000口径闸阀约3200mm高,需要四个人操作,所以闸阀一 般使用在小口径,即DN500以下使用。 

   闸阀从全开到中间开度,阀门的流阻较小,接近全闭时, 流阻急剧增加。较大的范围内,流阻变化较小,在接近全闭时,流量变化较大,一定不要在阀 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,并伴有激烈的振动和噪声,长时间节流运转,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,导轨也会发生畸形、磨耗或损坏,且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,不宜用于流量控制。还要注意,闸阀在小 开度时,流量变化大,如果对阀门紧急启闭,会造成压力急剧上升或产生负压,特别是关阀 门时水锤的产生。

   在金属密封闸阀基础上,近些年来开发了橡胶软密封闸阀 ,其特点是: 

   (1)法体底部无凹处,流体通过截面呈直线状,不易堆积 和夹杂异物。 

   (2)闸板密封面是压在阀体上进行止水的,关阀力矩小。 

   (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O型圈。 

   (6)闸板互换性好。 

   由于功能优越,国际上(特别在欧洲)需求量速增,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,其制造口径在欧日为DN500,美国一般用到DN400,而意大利可生产到DN1200。但也有不 足,软密封闸阀是靠对橡胶阀座进行压缩密封的,是否关闭不好判断,要避免关阀过紧 ,不要超过关阀扭矩为好(扭矩在标准上给出)。 

   2.2蝶阀的现状和发展 

   上世纪三十年代,美国发明了蝶阀,上世纪七十年代传入 我国,开发使用。目前世界上一般在DN300mm以上蝶阀已逐渐代替了闸阀。蝶阀与闸阀相比有开 闭时间短,操作力矩小,安装空间小和重量轻等特点。以DN1000为例,蝶阀约2T,而闸阀约3.5 T,且蝶阀易于各种驱动装置组合,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 气蚀,使橡胶座剥落、损伤等情况发生。为此,上世纪七十到八十年代国际上又开发金属密封 蝶阀,耐气蚀、寿命长,近几年我国也开发了金属密封蝶阀,但要注意,阀体、阀座和阀板 。阀座的材质不适组合时,阀座间会产生热咬合,又不能开闭的危险。在国外还开发耐气蚀 、低振动、低噪声的梳齿形蝶阀。由于铸造技术的提高,可使铸铁的阀体、阀板与不锈钢阀 座铸在一起,致使阀座部分的构造简单,导物不积留,耐久性、可靠性大大提高。一般密封座的寿命在正常情况下,橡胶15年以上,不锈钢金 属约80年,综合比较各异。但如何正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。如果阀门处于节流幅度较大状态,阀板的背面容易发生气 蚀,有损坏阀门的可能,一般均在15度以外使用。节流侧阀门下面会产生负压,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异,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。 

   2.3排气阀 

   旧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。判定排气阀的性能高低除对阀门的一般要求外有三点至关 重要: 

   (1)在大多压差下大孔口关闭。 

   (2)管道中介质——水,冲上来时是否会把浮球压住,孔 口不能关闭。 

   (3)在低压时(0.02MPa)是否仍在密封不漏水。 

   排气阀口径的选择需要谨慎,特别管内产生负压时,需要 补充,使管内负压不超过0.35kgf/cm2,否则管道会失稳破坏。 

   停泵水锤防护专用阀门问题 

   3.1水锤种类 

   水锤从不同角度,可分为四种。按关阀历时与水锤相μ的关系分为直接水锤和间接水锤;按水锤成因的外部条件可分为启动水水锤、关阀水锤和停 泵水锤;按水锤水力特性可分为刚性水锤理论和弹性水锤理论两种;按水锤波动的现象分为 水柱连续现象和水柱分离的水锤现象两种。

   根据调查统计,在城市给水和工业企业的给水泵 站中,绝大部分水锤事故都属与停泵水锤事故。水锤事故危害性很大,会导致管道和设备的骤然炸破。由于本文只论及停泵水锤的防护,所以水锤的理论问题另做探讨。一般管道末端关阀水锤是先发生高压,后发生低压。泵站 中停泵水锤的特点是先发生低压后发生高压,而且由于水泵电机旋转部分有一定的转动惯量,在停电后不是立即停止而是转速逐渐降低,仍处于水泵的工作状态,只不过扬程和水量都逐渐下降,当扬程 降至与外部管道压力,流量变为0以后水开始倒流,此时水泵仍在正转受倒流水的作用,而转速很快下降,此阶段为制动阶段,进一步当水泵转速为0以后受倒流作用,推动水泵倒转,而开始进入水轮机工作状态,随后压力才逐渐升起。在整个低压(或负压)水锤波所延续的时间大于正常水锤 波。低压(或负压)波时间,一般可由4、5秒到7、8秒。当水泵出口没有止回阀时,停泵后水可以通过水泵大量倒 流泄水,使正压水锤压力,有效地减小,因此在一定的情况下可以消除水锤,防止水锤事故, 但不能消除拉断水柱的水锤。当水泵出口装有止回阀时或水泵出口阀提早关闭,在水倒 流后水能冲击止回阀迅速关闭,从而产生一个较大的关阀水锤,尤其当发生拉断水柱水锤时,回流水柱碰到关阀的止回阀上,将产生极大的水锤压力,这是我们主要的防护对象。停泵水锤防护专用阀门要适应这一过程的特点生产制造,而且在正常运行时水头损失要小,安全可靠。若管道假设为刚体,水锤压力式中g——重力加速度m/s; 

  a——水锤波传播速度,近似1000m/s; 

  V——流速m/s; 

  L——管道长度m。 

  直接水锤多发生在管道较长,关阀速度较快时,所以关阀 时间T的掌握非常重要,应满足 

  3.2阀门的气蚀问题 

  用气蚀系数δ值,来选定用作控制流量时,选择什么样的阀门结构型式中H1——阀后(出口)压力m; 

  H2——大气压与其温度相对应的饱和蒸气压力之差m; 

  ΔP——阀门前后的压差m; 

  其余符号同前。 

  各种阀门由于构造不同,因此,容许的气蚀系数δ也不同 。如计算的气蚀系数大于容许气蚀系数,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δ>2.5,则不会发生气蚀。 

  当2.5>δ>1.5时,会发生轻微气蚀。 

  δ<1.5时,产生振动。 

  δ<0.5的情况继续使用时,则会损伤阀门和下游配管。 

  3.3阀门的卫生要求问题 

  自来水管道、阀门的卫生、防疫要求十分重要,目前仍没 得到生产、施工、应用等各方面应有的重视,各种医药,食品现在加强了管理,但人们每天接 触最多的水却很少有人问津,今后是我们应解决的一个重要问题。GB5749《生活饮用水卫生标准》和GB/T17219《生活饮用水输配 水设备及防护材料的安全性评价标准》要严格执行,必须有省级以上卫生防疫部门证明 ,浸泡试验规定的21个项目和其他3个项目,涂料应进行21个规定项目和5个其它项目的卫生 要求应进行试验。原料达到食品级。 

  3.4阀门的防护问题 

  为延长阀门寿命,保证阀门卫生要求,阀门金属表面必须 作涂装,涂层厚度要保证,涂装工艺必须做好涂装前的金属表面处理,达到级(近白级),且 推荐热喷涂。露天安装的阀门外表面宜再涂层外面涂耐紫外线的丙烯酸涂料。 

  不仅上述问题需要解决,还要优化流量系数,降低水头损 失系数,并要研究提高大范围调压、调流(消能)的专用阀门生产技术,如:针阀(活塞阀) 、多孔阀、环喷阀(固定锥阀)、隔水有保证的导流防止器等,及进一步开发超大型蝶阀( DN3000以上)等等。
 
 
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