王光杰 張延蕙
摘要：本文對自來水廠站如何正確選擇與應用閥門的問題，如殼體材料、涂裝、停泵水錘防護、水頭損失、壓力試驗等進行了重點、簡要的描述，達到提高閥門生產質量和用戶科學運行管理的技術水平。
中國水協設備材料委管道部，根據"城市供水行業(yè)2010年技術進步發(fā)展規(guī)劃及2020年遠景目標"，對實施"閥門的優(yōu)化選擇與應用"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用"規(guī)范性專題資料，得到了各水司及相關閥門生產廠家的歡迎。之后，國內各城市水司對閥門的質量問題提出了質疑，強烈要求編制自來水廠站常用閥門如何正確選擇與應用問題專題，為此，管道部向相關單位發(fā)出了[2012] 3號文件，征求正確選擇與應用的意見，同時對部分閥門生產廠家進行了調研考察，各單位反應積極，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"自來水廠站常用閥門的選擇與應用"專題，以期加強閥門生產廠家和各水司的對話溝通，提高閥門質量，擴大閥門品種，供水公司在新水平上安全生產�？傮w要求閥門要有優(yōu)化的五大性能，即:密封性能、強度性能、調節(jié)性能、動作性能和流通性能;同時要求要有結構簡單、維修方便、水質衛(wèi)生、耐腐蝕、壽命長四個方面的追求。
隨著我國經濟的蓬勃發(fā)展，城市建設投入越來越大，其中基礎設施建設又是我國經濟建設的重點，而給排水工程建設是首當其沖。還在不斷更新、擴建、新建中。
據不完全統計，目前我國有大小閥門生產企業(yè)約4000家，年總產值800億-1000億。其中大部分是生產給排水用閥門，盡管良莠不齊，但產品品種已達3000多個型號、近30000多個規(guī)格。在品種、數量上基本滿足供水公司的需要;在質量上，雖然近些年來也有長足的進步，但較工業(yè)發(fā)達先進國家的產品，仍有較大差距，特別是我國閥門市場混亂，偽劣產品充斥市場，真假難分，大多閥門產品不能滿足供水企業(yè)高質量的要求，同時一些供水公司也存在一定的管理問題，致使我國供水行業(yè)技術水平尚需進一步提高。
我們認為，在我國給排水技術水平，應分兩個方面評價，自來水凈化與污水處理工藝設計已接近或達到國際先進水平，而水處理設備特別是泵閥和世界先進水平尚有較大差距，這就是為什么要編寫"廠站常用閥門的選擇與應用"專題的必要性。
由于本文篇幅要求有限，不能針對各類閥門進行具體的要求進行討論，僅對各類閥門共同的重點的原則要求做一簡要闡述。
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，可以獲得閥門最經濟的使用壽命和最佳的性能。
根據2004年住建部第218號文件規(guī)定，灰鑄鐵管材、管件"不得用于城鎮(zhèn)供水、燃氣等市政管道系統�？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，強度相當，但耐化學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，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穩(wěn)定性強很多。
近年來，世界各先進工業(yè)國家的給排水用閥門殼體材料也都采用相當QT400-15或QT450-10的材料，目前我國對殼體材料用球墨鑄鐵認識已經普及了，各牌號球鐵抗拉強度基本達到，但球化率不穩(wěn)定，參差不齊，一些廠家的球化率低于80%，特別延伸率不達標，我們選擇閥門生產廠家時，應要求提供金相和材料延伸率數據，必要時應抽查。
2 涂裝問題
目前我們大部分閥門生產廠家沒有自己符合標準的涂裝生產線，大多是外協加工，由于驗收、檢驗項目不標準、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拋丸(噴砂)處理，去除氧化皮、污垢，表面粗糙度達到Sa2 ½級， 6小時涂裝;
2)一般工件加熱240℃，固化溫度220℃ ，進行無毒環(huán)氧樹脂粉末靜電噴涂，內表面涂層厚度250μm (直埋的300μm) ，外表面棱角處不低于 150μm;
3)檢測項目包括:厚度、附著力、硬度、絕緣性、抗沖擊性等5項，在工廠應按一定抽取比例檢測，驗收時可抽取樣品檢測。
3 水頭損失問題
我國是能源短缺且浪費嚴重的國家，生產同樣產品耗電量是世界平均水平的4倍。至2009年，我國在654個城市中統計自來水廠有1834座，鄉(xiāng)鎮(zhèn)小水廠萬余座，還在不斷更新、擴建、新建，管網長度近39萬km，裝有闊門約80萬臺，在自來水廠，泵閥是用電大戶。節(jié)能減排作為國策，我們各行各業(yè)都應有清醒的認識，認真負責從本行業(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，生產閥門和選用閥門，要把水頭損失大小作為評價閥門質量優(yōu)劣的重要指標之一。
1)舉例: DN600的閥門，對應水泵流量。Q=2500m3／h，閥門水頭損失每增加1m，即水泵揚程對應要提升1m，如果全年運行365天，即8760h，水泵效率η1= 0.8，電機效率η2= 0. 9,聯軸器效率η3= 0 .95。
那么1年的耗電量F，如下式計算:
即全年用電87900度，由此可見，全國所用閥門數十萬臺，如不重視水頭損失問題，將嚴重浪費能源。
2)具備同樣性能的閥門，可有不同的結構型式，我們在選用時，應優(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有關，其大小取決于閥門公稱尺寸、結構以及內腔形狀等等，內腔在介質流程中，每步結構形狀都可看作是一個產生阻力的元件系統(如介質流動轉彎、孔口、擴大、縮小、再轉彎) ，所以整個閥門的水頭損失，是各元件水頭損失的總和，各元件的水頭損失系數在手冊中可以查到。閥門的水頭損失系數亦稱流阻系數。計算方法如下:
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，應慎重選用，除非必須選用時，應優(yōu)先選用水頭損失相對較小的閥門。
用水力控制閥主閥設計的多功能水泵控制閥(水力控制閥)的水頭損失系數值，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，從長遠講不宜推薦使用。
對生產廠家來說，一種主閥，配置不同的先導閥和接管系統，可產生20多種功能的閥門，很方便，這主要是對閥門生產企業(yè)方便有利。
減壓閥和調流調壓閥是用結構的水頭損失調流調壓的，因此水頭損失△h不在比較之列，但全開時也應盡量減小。
4 停泵水錘防護問題
1)定義:停泵水錘是指水泵裝置因突然停電等原因，導致非正常停泵，在其管道系統中，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象，稱為水錘現象。
2)特點:先發(fā)生低壓后發(fā)生高壓，停電后由于水泵、電動機旋轉部分有一定的轉動慣量，轉速在不斷降低，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，止回閥迅速關閉，產生極大的水錘壓力，我們必須進行防護，不然會在泵房爆管，水淹泵房造成次生災害。
3)防護措施。
①有條件時取消水泵出口止田閥;
②試制調壓塔(宜在地形有利時) ;
③安裝水錘消除器;
④安裝爆破膜;
⑤設置水錘吸納器;
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。閥門的結構型式多種多樣，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緩閉是由于當高壓水錘波返回時閥門未關閉，其能量通過水泵回流泄出;
②速閉不是指一般所謂速閉，是指當管道中水的流速降為零或接近零時，閥門速閉，從公式看出， V≈O時，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速閉閥不能防護負壓水錘;
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，水泵反轉不超過正轉的1.3倍。
5 壓力試驗問題
自來水廠站所用閥門和管網中閥的驅動裝置有所不同，多采用電動、氣動、液動驅動裝置，閥門經常進行啟閉，對其動作性能要求高。因此對廠站閥門進行的型式試驗要有啟閉循環(huán)次數的數據，在國外標準和我國行業(yè)標準中都有規(guī)定。
原有的GB／T 13927 -1992 《通用閥門壓力試驗》標準，已被GB／T13927-2008 <工業(yè)閥門壓力試驗》代替，標準中閘閥、蝶閥的密封性能試驗要求進行0.6MPa的氣體密封，經溝通可以逐步實現。
本文主要提示的是要在規(guī)定的操作扭矩下關閉閥門，且在不利密封的方向施加介質壓力。 考慮到我國閥門生產技術水平，特大口徑（如DN1600）閥門在不利方向密封性能試壓時可降低壓力，但不能低于70%。但當在自來水廠的管道中水流方向不變的，閥門要在對密封有利的方向安裝，以達到最佳效果。
閥門的儲存、橡膠密封件的儲存、閥門的運輸、工地安裝、運行管理問題也都是十分重要的問題，要在"自來水廠站常用閥門的選擇與應用"專題中進行規(guī)定、提出要求，本文不再一一贅述。
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