摘要：本文對(duì)自來(lái)水廠站如何正確選擇與應(yīng)用閥門的問題，如殼體材料、涂裝、停泵水錘防護(hù)、水頭損失、壓力試驗(yàn)等進(jìn)行了重點(diǎn)、簡(jiǎn)要的描述，達(dá)到提高閥門生產(chǎn)質(zhì)量和用戶科學(xué)運(yùn)行管理的技術(shù)水平。

    中國(guó)水協(xié)設(shè)備材料委管道部，根據(jù)"城市供水行業(yè)2010年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)"，對(duì)實(shí)施"閥門的優(yōu)化選擇與應(yīng)用"專題于2010年編制了"供水閥門密封型式與橡膠密封件選擇與應(yīng)用"規(guī)范性專題資料，得到了各水司及相關(guān)閥門生產(chǎn)廠家的歡迎。之后，國(guó)內(nèi)各城市水司對(duì)閥門的質(zhì)量問題提出了質(zhì)疑，強(qiáng)烈要求編制自來(lái)水廠站常用閥門如何正確選擇與應(yīng)用問題專題，為此，管道部向相關(guān)單位發(fā)出了[2012] 3號(hào)文件，征求正確選擇與應(yīng)用的意見，同時(shí)對(duì)部分閥門生產(chǎn)廠家進(jìn)行了調(diào)研考察，各單位反應(yīng)積極，提供了豐富的資料，管道部擬在第三季度開始整理、匯編、出版署名的"自來(lái)水廠站常用閥門的選擇與應(yīng)用"專題，以期加強(qiáng)閥門生產(chǎn)廠家和各水司的對(duì)話溝通，提高閥門質(zhì)量，擴(kuò)大閥門品種，供水公司在新水平上安全生產(chǎn)�？傮w要求閥門要有優(yōu)化的五大性能，即:密封性能、強(qiáng)度性能、調(diào)節(jié)性能、動(dòng)作性能和流通性能;同時(shí)要求要有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、水質(zhì)衛(wèi)生、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)四個(gè)方面的追求。  

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，城市建設(shè)投入越來(lái)越大，其中基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)又是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重點(diǎn)，而給排水工程建設(shè)是首當(dāng)其沖。還在不斷更新、擴(kuò)建、新建中。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)有大小閥門生產(chǎn)企業(yè)約4000家，年總產(chǎn)值800億-1000億。其中大部分是生產(chǎn)給排水用閥門，盡管良莠不齊，但產(chǎn)品品種已達(dá)3000多個(gè)型號(hào)、近30000多個(gè)規(guī)格。在品種、數(shù)量上基本滿足供水公司的需要;在質(zhì)量上，雖然近些年來(lái)也有長(zhǎng)足的進(jìn)步，但較工業(yè)發(fā)達(dá)先進(jìn)國(guó)家的產(chǎn)品，仍有較大差距，特別是我國(guó)閥門市場(chǎng)混亂，偽劣產(chǎn)品充斥市場(chǎng)，真假難分，大多閥門產(chǎn)品不能滿足供水企業(yè)高質(zhì)量的要求，同時(shí)一些供水公司也存在一定的管理問題，致使我國(guó)供水行業(yè)技術(shù)水平尚需進(jìn)一步提高。

我們認(rèn)為，在我國(guó)給排水技術(shù)水平，應(yīng)分兩個(gè)方面評(píng)價(jià)，自來(lái)水凈化與污水處理工藝設(shè)計(jì)已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，而水處理設(shè)備特別是泵閥和世界先進(jìn)水平尚有較大差距，這就是為什么要編寫"廠站常用閥門的選擇與應(yīng)用"專題的必要性。

1 殼體材料問題

有多種材料可以滿足給排水用閥門殼體的使用要求，但是，正確、合理的選擇，可以獲得閥門最經(jīng)濟(jì)的使用壽命和最佳的性能。

根據(jù)2004年住建部第218號(hào)文件規(guī)定，灰鑄鐵管材、管件"不得用于城鎮(zhèn)供水、燃?xì)獾仁姓�管道系統(tǒng)�？趶�>400mm的管材及管件不允許在污水處理廠、排水泵站及市政排水管網(wǎng)中的壓力管線中使用"的要求，城鎮(zhèn)供水用閥門殼體材料排除了灰鑄鐵。

球墨鑄鐵和鑄鋼比較，強(qiáng)度相當(dāng)，但耐化學(xué)腐蝕能力前者是后者的兩倍，且適宜在工作溫度-30℃-350℃之間， PN≤4.0MPa的供水閥門使用。球墨鑄鐵所以比鑄鋼耐腐蝕性能強(qiáng)，主要原因是球鐵的含碳量是鑄鋼的10倍，球鐵中的碳以球狀石墨的形式存在，球狀石墨比片狀石墨化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)很多。

近年來(lái)，世界各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的給排水用閥門殼體材料也都采用相當(dāng)QT400-15或QT450-10的材料，目前我國(guó)對(duì)殼體材料用球墨鑄鐵認(rèn)識(shí)已經(jīng)普及了，各牌號(hào)球鐵抗拉強(qiáng)度基本達(dá)到，但球化率不穩(wěn)定，參差不齊，一些廠家的球化率低于80%，特別延伸率不達(dá)標(biāo)，我們選擇閥門生產(chǎn)廠家時(shí)，應(yīng)要求提供金相和材料延伸率數(shù)據(jù)，必要時(shí)應(yīng)抽查。

2 涂裝問題

目前我們大部分閥門生產(chǎn)廠家沒有自己符合標(biāo)準(zhǔn)的涂裝生產(chǎn)線，大多是外協(xié)加工，由于驗(yàn)收、檢驗(yàn)項(xiàng)目不標(biāo)準(zhǔn)、不全面，涂裝前金屬表面未徹底除銹，漆膜很快脫落，造成殼體銹蝕。

我們的要求是:

1)涂裝前鑄件表面必須經(jīng)拋丸(噴砂)處理，去除氧化皮、污垢，表面粗糙度達(dá)到Sa2 ½_級(jí)， 6小時(shí)涂裝;

2)一般工件加熱240℃，固化溫度220℃ ，進(jìn)行無(wú)毒環(huán)氧樹脂粉末靜電噴涂，內(nèi)表面涂層厚度250μm (直埋的300μm) ，外表面棱角處不低于 150μm;

3)檢測(cè)項(xiàng)目包括:厚度、附著力、硬度、絕緣性、抗沖擊性等5項(xiàng)，在工廠應(yīng)按一定抽取比例檢測(cè)，驗(yàn)收時(shí)可抽取樣品檢測(cè)。

3 水頭損失問題

我國(guó)是能源短缺且浪費(fèi)嚴(yán)重的國(guó)家，生產(chǎn)同樣產(chǎn)品耗電量是世界平均水平的4倍。至2009年，我國(guó)在654個(gè)城市中統(tǒng)計(jì)自來(lái)水廠有1834座，鄉(xiāng)鎮(zhèn)小水廠萬(wàn)余座，還在不斷更新、擴(kuò)建、新建，管網(wǎng)長(zhǎng)度近39萬(wàn)km，裝有闊門約80萬(wàn)臺(tái)，在自來(lái)水廠，泵閥是用電大戶。節(jié)能減排作為國(guó)策，我們各行各業(yè)都應(yīng)有清醒的認(rèn)識(shí)，認(rèn)真負(fù)責(zé)從本行業(yè)做起，閥門的用量很大，節(jié)能問題突出，至今尚未得到充分重視，生產(chǎn)閥門和選用閥門，要把水頭損失大小作為評(píng)價(jià)閥門質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一。

1)舉例: DN600的閥門，對(duì)應(yīng)水泵流量。Q=2500m³／h，閥門水頭損失每增加1m，即水泵揚(yáng)程對(duì)應(yīng)要提升1m，如果全年運(yùn)行365天，即8760h，水泵效率η1= 0.8，電機(jī)效率η2= 0. 9,聯(lián)軸器效率η3= 0 .95。

那么1年的耗電量F，如下式計(jì)算:

即全年用電87900度，由此可見，全國(guó)所用閥門數(shù)十萬(wàn)臺(tái)，如不重視水頭損失問題，將嚴(yán)重浪費(fèi)能源。

2)具備同樣性能的閥門，可有不同的結(jié)構(gòu)型式，我們?cè)谶x用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用水頭損失小的閥門種類，閥門水頭損失大小，和不同閥門的水頭損失系數(shù)有關(guān)，其大小取決于閥門公稱尺寸、結(jié)構(gòu)以及內(nèi)腔形狀等等，內(nèi)腔在介質(zhì)流程中，每步結(jié)構(gòu)形狀都可看作是一個(gè)產(chǎn)生阻力的元件系統(tǒng)(如介質(zhì)流動(dòng)轉(zhuǎn)彎、孔口、擴(kuò)大、縮小、再轉(zhuǎn)彎) ，所以整個(gè)閥門的水頭損失，是各元件水頭損失的總和，各元件的水頭損失系數(shù)在手冊(cè)中可以查到。閥門的水頭損失系數(shù)亦稱流阻系數(shù)。計(jì)算方法如下: 

從表中不難看出，水力控制閥的水頭損失，在上述各類閥門中是最大的，應(yīng)慎重選用，除非必須選用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用水頭損失相對(duì)較小的閥門。

用水力控制閥主閥設(shè)計(jì)的多功能水泵控制閥(水力控制閥)的水頭損失系數(shù)值，從表中查出Y型為1.4-2.5，⊥型的為4.3-6.1，目前使用較為廣泛，從長(zhǎng)遠(yuǎn)講不宜推薦使用。

對(duì)生產(chǎn)廠家來(lái)說，一種主閥，配置不同的先導(dǎo)閥和接管系統(tǒng)，可產(chǎn)生20多種功能的閥門，很方便，這主要是對(duì)閥門生產(chǎn)企業(yè)方便有利。

減壓閥和調(diào)流調(diào)壓閥是用結(jié)構(gòu)的水頭損失調(diào)流調(diào)壓的，因此水頭損失△h不在比較之列，但全開時(shí)也應(yīng)盡量減小。

4 停泵水錘防護(hù)問題

1)定義:停泵水錘是指水泵裝置因突然停電等原因，導(dǎo)致非正常停泵，在其管道系統(tǒng)中，因流速劇烈變化而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象，稱為水錘現(xiàn)象。

2)特點(diǎn):先發(fā)生低壓后發(fā)生高壓，停電后由于水泵、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)部分有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)速在不斷降低，然后因重力和水力阻力的作用使其流速逐漸降為零，再其后在重力水頭的作用下，管道中的水柱又開始向水泵方向倒流，速度由零逐漸加大。倒流水柱沖擊普通止回閥時(shí)，止回閥迅速關(guān)閉，產(chǎn)生極大的水錘壓力，我們必須進(jìn)行防護(hù)，不然會(huì)在泵房爆管，水淹泵房造成次生災(zāi)害。  

3)防護(hù)措施。

    ①有條件時(shí)取消水泵出口止田閥;

    ②試制調(diào)壓塔(宜在地形有利時(shí)) ;

    ③安裝水錘消除器;

④安裝爆破膜;

⑤設(shè)置水錘吸納器;

⑥用水泵控制閥替代普通止回閥，分用緩閉、速閉加緩閉、速閉等原理。閥門的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，如:有用水力控制閥組裝的緩閉或速閉加緩閉閥，有緩閉蝶形止回閥，導(dǎo)流式速閉止回閥，有速閉加緩閉偏心半球閥、球閥，有速閉加緩閉ROTO閥等等。

4)緩閉和速閉閥原理。

①緩閉是由于當(dāng)高壓水錘波返回時(shí)閥門未關(guān)閉，其能量通過水泵回流泄出;

②速閉不是指一般所謂速閉，是指當(dāng)管道中水的流速降為零或接近零時(shí)，閥門速閉，從公式看出， V≈O時(shí)，水錘增壓值△h極小。  

5) 閥門類型選擇。

①在功能可靠的前提下，注重水頭損失，這類閥的水頭損失差別很大;

②速閉閥不能防護(hù)負(fù)壓水錘;

③非正常停泵條件下，壓力升值不超過0.3倍水泵最大工作壓力，水泵反轉(zhuǎn)不超過正轉(zhuǎn)的1.3倍。

5 壓力試驗(yàn)問題

自來(lái)水廠站所用閥門和管網(wǎng)中閥的驅(qū)動(dòng)裝置有所不同，多采用電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，閥門經(jīng)常進(jìn)行啟閉，對(duì)其動(dòng)作性能要求高。因此對(duì)廠站閥門進(jìn)行的型式試驗(yàn)要有啟閉循環(huán)次數(shù)的數(shù)據(jù)，在國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定。  

原有的GB／T 13927 -1992 《通用閥門壓力試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)，已被GB／T13927-2008 <工業(yè)閥門壓力試驗(yàn)》代替，標(biāo)準(zhǔn)中閘閥、蝶閥的密封性能試驗(yàn)要求進(jìn)行0.6MPa的氣體密封，經(jīng)溝通可以逐步實(shí)現(xiàn)。

本文主要提示的是要在規(guī)定的操作扭矩下關(guān)閉閥門，且在不利密封的方向施加介質(zhì)壓力。 考慮到我國(guó)閥門生產(chǎn)技術(shù)水平，特大口徑（如DN1600）閥門在不利方向密封性能試壓時(shí)可降低壓力，但不能低于70%。但當(dāng)在自來(lái)水廠的管道中水流方向不變的，閥門要在對(duì)密封有利的方向安裝，以達(dá)到最佳效果。 

閥門的儲(chǔ)存、橡膠密封件的儲(chǔ)存、閥門的運(yùn)輸、工地安裝、運(yùn)行管理問題也都是十分重要的問題，要在"自來(lái)水廠站常用閥門的選擇與應(yīng)用"專題中進(jìn)行規(guī)定、提出要求，本文不再一一贅述。