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閥門現(xiàn)狀、應(yīng)用與發(fā)展

  • 發(fā)布日期:2012-06-03      瀏覽次數(shù):3321
    •   閥門現(xiàn)狀、應(yīng)用與發(fā)展
        
        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(gè)型號,近30000個(gè)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(gè),合格率72.5%,1996年檢驗(yàn)917個(gè)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*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(shí)(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(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。
        
        閘閥從全開到中間開度,閥門的流阻較小,接近全閉時(shí),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(shí),流量變化較大,一定不要在閥門接近關(guān)閉時(shí)使用,這時(shí)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(shí)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(shí)配合緊密,而中間位置時(shí),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(shí)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(shí),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(shí)水錘時(shí)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:
        
       ?。?)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。
        
       ?。?)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。
        
        (5)閥門可在全開通水的同時(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余萬臺,幾乎99%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(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(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(shí),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(shí),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(shí),形成偏流,力矩會有增加。
        
        閥門處于中間開度時(shí),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(shí)的特性是閥門固有特性,說明K值大時(shí),如K為100,閥門即使關(guān)閉50%,也和全開時(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(shè)計(jì)研究院在80年代初研制成功,并通過鑒定,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(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(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(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(shí),其壓力損失比其他閥門要大得多,且各個(gè)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(shí),閥瓣的動作加速,易發(fā)生水錘(水的沖擊壓),接近全閉時(shí),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(shí)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(gè)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(shí)的壓力損失越小。
        
        按KV值計(jì)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(shí),選擇什么樣的閥門結(jié)構(gòu)型式。
        
        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。
        
        4閥門標(biāo)準(zhǔn)必須重視
        
        現(xiàn)在國務(wù)院成立了標(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)領(lǐng)導(dǎo)和社會的廣泛重視。
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