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閥門(mén)現狀、應用與發(fā)展
　　
　　1目前狀況
　　
　　改革開(kāi)放后，隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的蓬勃發(fā)展，閥門(mén)行業(yè)也展現了欣欣向榮的生機?，F在有幾千家的大小閥門(mén)廠(chǎng)，盡管良莠不齊，但產(chǎn)品品種已達3000多個(gè)型號，近30000個(gè)規格。在密封性能、強度要求、調節功能、動(dòng)作性能和流通性能，特別是密封性能，都有了長(cháng)足的進(jìn)步，倒退十年，城鎮供水協(xié)會(huì )的人士有句行業(yè)名言說(shuō)“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(lái)水公司進(jìn)廠(chǎng)檢測閥門(mén)145個(gè)，合格率72.5%，1996年檢驗917個(gè)合格率88.66%，由于檢驗手段限制，不能按標準驗收，如嚴格按標準合格率就更低了，閘閥主要是密封性能差，蝶閥還有操作機構可靠性差等等，這種情況確有明顯改進(jìn)，現在球墨鑄銖、樹(shù)脂砂鑄造工藝、奧氏體不銹鋼閥軸、硬密封閥座、特殊閥門(mén)品種、防腐噴涂涂料的應用，以及密封結構設計等技術(shù)、材質(zhì)問(wèn)題不少廠(chǎng)家已經(jīng)掌握，有些（少數）廠(chǎng)家的一些產(chǎn)品已接近和達到*水平，取代了進(jìn)口產(chǎn)品，或出口國外，整體水平也在不斷提高，和*水平距離進(jìn)一步縮小。但由于我國機械制造業(yè)整體水平不高，因此閥門(mén)質(zhì)量還需進(jìn)一步提高。
　　
　　2常用的閥門(mén)
　　
　　在城市、建筑、企業(yè)給排水工程中，中低壓閥門(mén)廣泛應用，特別低壓大口徑閥門(mén)（低壓閥門(mén)是指公稱(chēng)壓力PN≤1.6MPa的閥門(mén)），而中壓閥門(mén)（PN2.5-6.4MPa）較少，按原理和結構分類(lèi)時(shí)（常用的方法）常用的閥門(mén)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、調流閥、排泥閥等等。
　　
　　2.1閘閥的現狀和發(fā)展
　　
　　閘閥使用歷史zui久，至今各國仍在應用，特別是DN300mm以下，在各類(lèi)閥門(mén)中仍占主導地位。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制壓在出口側的閥座上，密封性較好，且全開(kāi)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(kāi)到中間開(kāi)度，閥門(mén)的流阻較小，接近全閉時(shí)，流阻急劇增加。較大的范圍內，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(mén)接近關(guān)閉時(shí)使用，這時(shí)很難進(jìn)行流量的微調。閥門(mén)若開(kāi)度極小，開(kāi)口處的流速極快，會(huì )使閘板下側產(chǎn)生氣蝕，并伴有激烈的振動(dòng)的噪聲，長(cháng)時(shí)間節流運轉，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(kāi)度，閥板因為是靠?jì)蓚鹊膶к壷?，全閉時(shí)配合緊密，而中間位置時(shí)，閥板與導軌間隙大而產(chǎn)生振動(dòng)。因此，即使在氣蝕發(fā)生率較低的區域，長(cháng)時(shí)間使閥門(mén)節流運轉，導軌也會(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(kāi)度時(shí)，流量變化大，如果對閥門(mén)緊急啟閉，是造成壓力急劇上升或產(chǎn)生負壓，特別是關(guān)閥門(mén)時(shí)水錘時(shí)產(chǎn)生。
　　
　　在金屬密封閘閥基礎上，近些年來(lái)開(kāi)發(fā)了橡膠軟密封閘閥，其特點(diǎn)是：
　　
　?。?）閥體底部無(wú)凹處，流體通過(guò)截面呈直線(xiàn)狀，不易堆積和夾雜異物。
　　
　?。?）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(mén)可在全開(kāi)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(wàn)臺，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，美國一般用到DN400，而意大利可生產(chǎn)到DN1200。
　　
　　2.2蝶閥的現狀和發(fā)展
　　
　　30年代，美國發(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(kāi)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)是作節流使用時(shí)，由于使用不當會(huì )產(chǎn)生氣蝕，使橡膠座剝落、損傷等情況發(fā)生。為此，現在上又開(kāi)發(fā)金屬密封蝶閥，氣蝕區減小，近幾年我國也開(kāi)發(fā)了金屬密封蝶閥，在日本近年來(lái)還開(kāi)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工況要求。
　　
　　蝶閥的開(kāi)度與流量之間的關(guān)系，基本上呈線(xiàn)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(mén)口徑、形式等全相同，而管道損失系數不同，閥門(mén)的流量差別也會(huì )很大。
　　
　　如果閥門(mén)處于節流幅度較大狀態(tài)，閥板的背面容易發(fā)生氣蝕，有損壞閥門(mén)的可能，一般均在15°外使用。
　　
　　蝶閥處于中開(kāi)度時(shí)，閥體與蝶板前端形成的開(kāi)口形狀以閥軸為中心，兩側形成完成不同的狀態(tài)，一側的蝶板前端順流水方向而動(dòng)，另一側逆流水方向而動(dòng)，因此，一側閥體與閥板形成似噴嘴形開(kāi)口，另一側類(lèi)似節流孔形開(kāi)口，噴嘴側比節流側流速快的多，而節流側閥門(mén)下面會(huì )產(chǎn)生負壓，往往會(huì )出現橡膠密封件脫落。
　　
　　蝶閥操作力矩，因開(kāi)度及閥門(mén)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(mén)進(jìn)口側裝置彎頭時(shí)，形成偏流，力矩會(huì )有增加。
　　
　　閥門(mén)處于中間開(kāi)度時(shí)，由于水流動(dòng)力矩起作用，操作機構需要自鎖。
　　
　　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，K為零時(shí)的特性是閥門(mén)固有特性，說(shuō)明K值大時(shí)，如K為100，閥門(mén)即使關(guān)閉50%，也和全開(kāi)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計研究院在80年代初研制成功，并通過(guò)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。該閥內部排氣通道對稱(chēng)性要求很高，因此對安裝有較高的要求，傾角不得大于1.5度
　　
　　2.4多功能控制閥的開(kāi)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、調節，把前導閥及系統小管路不同組合，就能具有近30種功能，現在逐漸得到較普遍的使用。
　　
　　先導閥靠作為控制對象的水位和壓力的變化而動(dòng)作，由于導閥種類(lèi)很多，可以單獨使用或幾個(gè)組合使用，就可以使主閥獲得對水位和水壓及流量等進(jìn)行單獨或復合調節的功能。但主閥類(lèi)似截止閥，閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，其壓力損失比其他閥門(mén)要大得多，且各個(gè)開(kāi)度損失系數越是與全閉接近，越是劇增，閥門(mén)口徑越大就越顯著(zhù)。
　　
　　具有上述特性的閥門(mén)，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(mén)動(dòng)作越緩慢越好，于是可在閥瓣上設置節流機構。另外先導閥的節流和動(dòng)作部分要盡量避免設置特小口徑的孔口，以免堵塞。必要時(shí)要加濾網(wǎng)，定期檢修及設置旁通管路。這種閥門(mén)發(fā)展、使用前景看好。
　　
　　3兩個(gè)重要參數需要進(jìn)一步加深認識
　　
　　閥門(mén)的流量系數和氣蝕系數是閥的重要參數，這在*工業(yè)生產(chǎn)的閥門(mén)資料中一般均能提供，甚至在樣本里也印出。我國生產(chǎn)的閥門(mén)基本上沒(méi)有這方面資料，因為取得這方面的資料需要做實(shí)驗才能提出，這是我國和*水平的閥門(mén)差距的重要表現之一。
　　
　　3.1閥門(mén)的流量系數
　　
　　閥門(mén)的流量系數是衡量閥門(mén)流通能力的指標，流量系數值越大，說(shuō)明流體流過(guò)閥門(mén)時(shí)的壓力損失越小。
　　
　　按KV值計算式KV=Q（（P/ΔP）的平方根）
　　
　　式中：KV—流量系數
　　
　　Q—體積流量m3/h
　　
　　ΔP—閥門(mén)的壓力損失bar
　　
　　P—流體密度kg/m3
　　
　　3.2閥門(mén)的氣蝕系數
　　
　　用氣蝕系數δ值，來(lái)選定用作控制流量時(shí)，選擇什么樣的閥門(mén)結構型式。
　　
　　各種閥門(mén)由于構造不同，因此，允許的氣蝕系數δ也不同。如圖所示。如計算的氣蝕系數大于容許氣蝕系數，則說(shuō)明可用，不會(huì )發(fā)生氣蝕。
　　
　　4閥門(mén)標準必須重視
　　
　　現在務(wù)院成立了標準化管理委員會(huì )和標準局，標準化問(wèn)題受到了的高度重視，是提高我國產(chǎn)品的重要手段，更是WTO進(jìn)入的重要的應對措施。
　　
　　目前我國已有國標1.9萬(wàn)余項，地方標準2.3萬(wàn)余項，企標8萬(wàn)余項。其中采用了標準的占43.5%，和標準等同等效的僅占25%。
　　
　　閥門(mén)專(zhuān)業(yè)有國標約60項，行業(yè)標準180余項，不少的、特殊閥門(mén)尚沒(méi)有或行業(yè)標準，急待制定。在標準制定方面，已制定了改革的方針政策，從管理體制、體系、運行機制和工作模式四方面著(zhù)手。今后標準的制定要以企業(yè)為主、開(kāi)放透明、廣泛參與，增強企業(yè)領(lǐng)導和社會(huì )的廣泛重視。