閥門現(xiàn)狀、應用與發(fā)展

　　閥門現(xiàn)狀、應用與發(fā)展
　　
　　1目前狀況
　　
　　改革開放后，隨著我國經濟建設的蓬勃發(fā)展，閥門行業(yè)也展現(xiàn)了欣欣向榮的生機。現(xiàn)在有幾千家的大小閥門廠，盡管良莠不齊，但產品品種已達3000多個型號，近30000個規(guī)格。在密封性能、強度要求、調節(jié)功能、動作性能和流通性能，特別是密封性能，都有了長足的進步，倒退十年，城鎮(zhèn)供水協(xié)會的人士有句行業(yè)名言說“十閥九漏”，雖然有些夸張，確實不盡人意。例：1989年9月—12月成都自來水公司進廠檢測閥門145個，合格率72.5%，1996年檢驗917個合格率88.66%，由于檢驗手段限制，不能按國家標準驗收，如嚴格按國家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，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、防腐噴涂涂料的應用，以及密封結構設計等技術、材質問題不少廠家已經掌握，有些（少數(shù)）廠家的一些產品已接近和達到水平，取代了進口產品，或出口國外，整體水平也在不斷提高，和*水平距離進一步縮小。但由于我國機械制造業(yè)整體水平不高，因此閥門質量還需進一步提高。
　　
　　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，按原理和結構分類時（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
　　
　　閘閥使用歷史久，至今世界各國仍在應用，特別是DN300mm以下，在各類閥門中仍占主導地位。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，且全開時，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。
　　
　　其缺點是操作力矩大，操作時易使閥體、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，流阻急劇增加。較大的范圍內，流阻變化較小，在接近全閉時，流量變化較大，一定不要在閥門接近關閉時使用，這時很難進行流量的微調。閥門若開度極小，開口處的流速極快，會使閘板下側產生氣蝕，并伴有激烈的振動的噪聲，長時間節(jié)流運轉，往往會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，閥板因為是靠兩側的導軌支撐，全閉時配合緊密，而中間位置時，閥板與導軌間隙大而產生振動。因此，即使在氣蝕發(fā)生率較低的區(qū)域，長時間使閥門節(jié)流運轉，導軌也會發(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，往往會產生咬蝕或粘連，因此，不宜用于流量控制。還要注意，閘閥在小開度時，流量變化大，如果對閥門緊急啟閉，是造成壓力急劇上升或產生負壓，特別是關閥門時水錘時產生。
　　
　　在金屬密封閘閥基礎上，近些年來開發(fā)了橡膠軟密封閘閥，其特點是：
　　
　?。?）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。
　　
　?。?）閘板密封面是壓在閥體上進行止水的，關閥力矩小。
　　
　　（3）不因配管的彎曲和拉伸而影響密封性能。
　　
　?。?）整個閥板襯橡膠，耐腐蝕，不出銹水。
　　
　?。?）閥門可在全開通水的同時更換密封材料和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50余萬臺，幾乎99%使用，是硬密封閘閥的替代產品，其制造口徑在歐日為DN500，美國一般用到DN400，而意大利可生產到DN1200。
　　
　　2.2蝶閥的現(xiàn)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。目前世界上一般在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裝置組合，有良好的耐久性和可靠性。
　　
　　橡膠密封蝶閥缺點是作節(jié)流使用時，由于使用不當會產生氣蝕，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、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，閥體與蝶板前端形成的開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，另一側逆流水方向而動，因此，一側閥體與閥板形成似噴嘴形開口，另一側類似節(jié)流孔形開口，噴嘴側比節(jié)流側流速快的多，而節(jié)流側閥門下面會產生負壓，往往會出現(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、下水頭差所產生的力矩也不容忽視。另外，閥門進口側裝置彎頭時，形成偏流，力矩會有增加。
　　
　　閥門處于中間開度時，由于水流動力矩起作用，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(shù)，K為零時的特性是閥門固有特性，說明K值大時，如K為100，閥門即使關閉50%，也和全開時的流量一樣。
　　
　　2.3排氣閥的改進
　　
　　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，并通過鑒定，與此同時，日本也在差不多的時間研制成功。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多功能控制閥的開發(fā)
　　
　　該閥是以管道本身介質壓力作為動力源，進行啟閉、調節(jié)，把前導閥及系統(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。
　　
　　先導閥靠作為控制對象的水位和壓力的變化而動作，由于導閥種類很多，可以單獨使用或幾個組合使用，就可以使主閥獲得對水位和水壓及流量等進行單獨或復合調節(jié)的功能。但主閥類似截止閥，閥門全開時，其壓力損失比其他閥門要大得多，且各個開度損失系數(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，閥瓣的動作加速，易發(fā)生水錘（水的沖擊壓），接近全閉時，閥門動作越緩慢越好，于是可在閥瓣上設置節(jié)流機構。另外先導閥的節(jié)流和動作部分要盡量避免設置特小口徑的孔口，以免堵塞。必要時要加濾網，定期檢修及設置旁通管路。這種閥門發(fā)展、使用前景看好。
　　
　　3兩個重要參數(shù)需要進一步加深認識
　　
　　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)國家生產的閥門資料中一般均能提供，甚至在樣本里也印出。我國生產的閥門基本上沒有這方面資料，因為取得這方面的資料需要做實驗才能提出，這是我國和*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，流量系數(shù)值越大，說明流體流過閥門時的壓力損失越小。
　　
　　按KV值計算式KV=Q（（P/ΔP）的平方根）
　　
　　式中：KV—流量系數(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，選擇什么樣的閥門結構型式。
　　
　　各種閥門由于構造不同，因此，允許的氣蝕系數(shù)δ也不同。如圖所示。如計算的氣蝕系數(shù)大于容許氣蝕系數(shù)，則說明可用，不會發(fā)生氣蝕。
　　
　　4閥門標準必須重視
　　
　　現(xiàn)在國務院成立了標準化管理委員會和標準局，標準化問題受到了國家的高度重視，是提高我國產品的重要手段，更是WTO進入的重要的應對措施。
　　
　　目前我國已有國標1.9萬余項，地方標準2.3萬余項，企標8萬余項。其中采用了標準的占43.5%，和標準等同等效的僅占25%。
　　
　　閥門專業(yè)有國標約60項，行業(yè)標準180余項，不少的、特殊閥門尚沒有國家或行業(yè)標準，急待制定。在標準制定方面，國家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手。今后標準的制定要以企業(yè)為主、開放透明、廣泛參與，增強企業(yè)領導和社會的廣泛重視。