基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重點(diǎn)，給排水工程，特別是污水處理工程規(guī)模浩大，WTO業(yè)已進(jìn)入，西部大開發(fā)業(yè)已啟動，閥門市場前景一片大好。我國自來水事業(yè)雖然歷史有近120年，比日本還早7年，但仍有很大的缺口，需要建設(shè)，現(xiàn)狀是在我國700多個城市一半缺水，100個城市嚴(yán)重缺水。平均每年用水量將遞增700萬m3/d；特別是我國“九五”期間提出了治理環(huán)境污染的關(guān)鍵之一是污水處理，以治理三湖（太湖、巢湖、滇池）、三河為重點(diǎn)（淮海、遼河、海河），并同時要求全國640個50萬人口以上的縣級市在2003年前全部至少建設(shè)一個城市一座污水處理廠，九五期間污水處理率25%，2010年要求達(dá)到46%，即1000座廠。目前全國僅在200余個地級市有污水處理廠，未來幾年將在近400余個城市建污水處理廠。至2003年要投入1800億治理城市污水，從2000年起每年要投入600億元人民幣，每年設(shè)備投資達(dá)200億，閥門也占有不小的份額，一個中等污水處理廠大約需要閥門投資600-800萬。除此之外，給水工程、水電、化工等行業(yè)需求量也是很大的。到2008年前，北京為承辦奧運(yùn)即投資1800個億，其中大部用在基本建設(shè)，在基本建設(shè)中，用閥門的數(shù)量也將是可觀的。上述情況僅為國內(nèi)市場，進(jìn)入WTO后，我們能見到的市場國內(nèi)僅是一小塊，更大的市場在國外，現(xiàn)在已進(jìn)入化要充分利用我國閥門業(yè)的優(yōu)勢，積極走向世界經(jīng)濟(jì)的平臺。分幾個題目簡述閥門在我國設(shè)計(jì)、生產(chǎn)現(xiàn)狀、應(yīng)用和發(fā)展的概況。

1  目前狀況

改革開放后，隨著我國經(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多個型號，近30000個規(guī)格。在密封性能、強(qiáng)度要求、調(diào)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(jìn)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(shí)

不盡人意。例：1989年9月—12月成都自來水公司進(jìn)廠檢測閥門145個，合格率72.5%，1996年檢驗(yàn)917個合格率88.66%，由于檢驗(yàn)手段限制，不能按國家標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，如嚴(yán)格按國家標(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)問題不少廠家已經(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，或出口國外，整體水平也在不斷提高，和*進(jìn)水平距離進(jìn)一步縮小。但由于我國機(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（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，至今世界各國仍在應(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，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(nèi)，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(guān)閉時使用，這時很難進(jìn)行流量的微調(diào)。閥門若開度極小，開口處的流速極快，會使閘板下側(cè)產(chǎn)生氣蝕，并伴有激烈的振動的噪聲，長時間節(jié)流運(yùn)轉(zhuǎn)，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?yàn)槭强績蓚?cè)的導(dǎo)軌支撐，全閉時配合緊密，而中間位置時，閥板與導(dǎo)軌間隙大而產(chǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)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(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，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(chǎn)生負(fù)壓，特別是關(guān)閥門時水錘時產(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。

（3）不因配管的彎曲和拉伸而影響密封性能。

（4）整個閥板襯橡膠，耐腐蝕，不出銹水。

（5）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(chǎn)50余萬臺，幾乎*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(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(qū)動裝置組合，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，由于使用不當(dāng)會產(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(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(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，另一側(cè)逆流水方向而動，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)閥門下面會產(chǎn)生負(fù)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(chǎn)生的力矩也不容忽視。另外，閥門進(jìn)口側(cè)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(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(guān)閉50%，也和全開時的流量一樣。

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，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(nèi)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(zhì)壓力作為動力源，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)閥靠作為控制對象的水位和壓力的變化而動作，由于導(dǎo)閥種類很多，可以單獨(dú)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(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，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(shè)置節(jié)流機(jī)構(gòu)。另外先導(dǎo)閥的節(jié)流和動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  兩個重要參數(shù)需要進(jìn)一步加深認(rèn)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(chǎn)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(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的壓力損失越小。

按KV值計(jì)算式 

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(jié)構(gòu)型式。

　　　　



式中：H1—閥后（出口）壓力m

H2—大氣壓與其溫度相對應(yīng)的飽和蒸氣壓力之差m

ΔP—閥門前后的壓差m

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，不會發(fā)生氣蝕。如蝶閥容許氣蝕系數(shù)為2.5，則：

如δ＞2.5，則不會發(fā)生氣蝕。

當(dāng)2.5＞δ＞1.5時，會發(fā)生輕微氣蝕。

δ＜1.5時，產(chǎn)生振動。

δ＜0.5的情況繼續(xù)使用時，則會損傷閥門和下游配管。

閥門的基本特性曲線和操作特性曲線，對閥門在什么時候發(fā)生氣蝕是看不出來的，更指不出來在那個點(diǎn)上達(dá)到操作極限。通過上述計(jì)算則一目了然。所以產(chǎn)生氣蝕，是因?yàn)橐后w加速流動過程中通過一段漸縮斷面時，部分液體氣化，產(chǎn)生的氣泡隨后在閥后開闊斷面炸裂，其表現(xiàn)有三：

（1）發(fā)生噪聲

（2）振動（嚴(yán)重時可造成基礎(chǔ)和相關(guān)構(gòu)筑物的破壞，產(chǎn)生疲勞斷裂）

（3）對材料的破壞（對閥體和管道產(chǎn)生侵蝕）

再從上述計(jì)算中，不難看出產(chǎn)生氣蝕和閥后壓強(qiáng)H1有極大關(guān)系，加大H1顯然會使情況改變，改善方法：

a.把閥門安裝在管道較低點(diǎn)。

b.在閥門后管道上裝孔板增加阻力。

c.閥門出口開放，直接蓄水池，使氣泡炸裂的空間增大，氣蝕減小。

綜合上述四個方面的分析、探討，歸納起來對閘閥、蝶閥主要特點(diǎn)和參數(shù)列表便于選用。

4  閥門標(biāo)準(zhǔn)必須重視

現(xiàn)在*成立了標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會和標(biāo)準(zhǔn)局，標(biāo)準(zhǔn)化問題受到了國家的高度重視，是提高我國產(chǎn)品的重要手段，更是WTO進(jìn)入的重要的應(yīng)對措施。

目前我國已有國標(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、特殊閥門尚沒有國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，急待制定。在標(biāo)準(zhǔn)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(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)*和社會的廣泛重視。

5  給排水工程用閥門應(yīng)注意的幾個問題

5.1 給排水工程常用的閥門和其他行業(yè)一樣，以通用閥門為主，如蝶閥、閘閥、止回閥等，但也需要帶有專業(yè)特點(diǎn)的閥門。如排氣閥、緩閉止回閥、調(diào)流消能閥、控制閥、消防信號閥、停泵水錘消除閥（水錘消除器），防污染止回閥、消聲閥等等。和國外比較，通用閥門的品種較齊全，但閥門品種差距較大需要*。

5.2  用于給水工程閥門的內(nèi)壁涂料必須是無毒，并經(jīng)省以上衛(wèi)生防疫監(jiān)督部門認(rèn)可的才能使用。

用于污水工程的閥門應(yīng)是耐腐蝕不易堵塞的，而用于排泥則更有快速開閉直通道結(jié)構(gòu)型式，如軟密封閘閥；使用蝶閥時緊固螺栓應(yīng)用奧氏體不銹鋼，凸凹部分易掛住纖維，并宜臥裝。

5.3  操作機(jī)構(gòu)宜為蝸輪蝸桿傳動，并設(shè)計(jì)為自鎖，即分度園導(dǎo)角λ要小于輪齒間的當(dāng)量摩擦角φ，而且齒面?zhèn)认兑?，不然頭部晃動。

5.4  蝶閥進(jìn)水管道上設(shè)置調(diào)節(jié)閥或裝有水泵時不能離的太近，因?yàn)樗鞒饰闪鳡顟B(tài)時閥門會振動。

5.5  閥門前或后彎管太近時，因?yàn)槭芰Σ黄胶?，影響閥座的嚴(yán)密封性。

5.6  水泵吸水管宜裝中線形蝶閥，安裝偏心蝶閥時應(yīng)臥裝為好，不然雙吸離心泵進(jìn)水不平衡。

5.7  大口徑蝶閥臥裝時，扭矩要大0.2倍，配置閥門操作機(jī)構(gòu)需注意。介質(zhì)不凈宜臥裝，臥裝時閥軸兩端軸承受力條件好。

5.8  蝶閥作為調(diào)流閥使用時，15°開度內(nèi)不宜使用，會產(chǎn)生振動和氣蝕，閘閥在小開度時，關(guān)閉速度一定要慢，不然會產(chǎn)生關(guān)閥水錘。

5.9  閘閥與蝶閥主要性能參數(shù)列表供參考。



閥 種 項(xiàng) 目
閘閥
蝶閥

金屬閥座
    整流、梳齒形

主要用途
切斷
切斷
控制、切斷
切斷、控制

許用流速（m/s）
3 （6）
3 （6）
6
6

閥座密封性
良
優(yōu)
有少量泄漏
優(yōu)

閥座的耐久性
優(yōu)
有橡膠剝落缺點(diǎn)
優(yōu)
良

全開時損失系數(shù)
0.1-0.2
0.3
0.3
0.8

許用氣蝕系統(tǒng)
3.0
2.5-4.0
1.5-3.5
0.9-3.0

流量控制特性
不適宜
氣蝕區(qū)以外
比橡膠座好
比金屬座好

驅(qū)動方式
手動、電動、水壓
手動、電動、氣液壓
同左
同左

特點(diǎn)
1.使用小口徑適宜

2.全開時壓力損失小

3.全閉時壓力損失小

4.閥體溝槽易積雜物而關(guān)不嚴(yán)

5.開閉時間長

6.操作力矩大
1.結(jié)構(gòu)簡單

2.全閉時隔水性好

3.開閉時間短

4.操作力矩小

5.體積小重量輕

6.氣蝕會引起橡膠座剝落
1.結(jié)構(gòu)簡單

2.控制特性好

3.開閉時間短

4.操作力矩小

5.體積小重量輕

6.閥座耐久性好

7.有少量泄漏
1.控制特性好2.全閉時隔水性好

3.開閉時間短

4.操作力矩小5.體積小

6.結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜

7.耐氣蝕性好