中國排水閥門

                                 中國排水閥門

                          上海申弘閥門有限公司


基礎設施建設是我國經(jīng)濟建設的重點，給排水工程，特別是污水處理工程規(guī)模浩大包括管道、閥門在內的水處理設備制造業(yè)已形成*的水工業(yè)。為閥門行業(yè)的發(fā)展，提供了良好契機。我國已進入WTO，每年需求閥門約300萬噸。要充分利用閥門業(yè)屬勞動密集、勞動條件差、我國人均工資低廉，發(fā)達國家向發(fā)展中國家生產轉移等優(yōu)勢，積極走向世界經(jīng)濟的平臺。分幾個題目簡述給排水閥門的現(xiàn)狀與發(fā)展。

目前狀況

現(xiàn)在約有3000家的大小閥門廠，其中溫州600家，鄭州近200多家，上海150多家，遼寧250家，江蘇、福建各200余家，盡管良莠不齊，但產品品種已達3000多個型號，近3萬個規(guī)格。在多品種、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，倒退十年前，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，但確是事實。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。

造成閥門行業(yè)存在的眾多問題主要是改革開放后，市場急速擴大，而原有國營閥門企業(yè)紛紛關停并轉，本來機械工業(yè)水平就不高，于是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)（民營企業(yè)），雨后春筍般迅速發(fā)展起來，起點低，技術力量非常薄弱，設備簡陋，產品大多數(shù)都是模仿生產，再加上市場混亂，特別是給排水用的低壓閥門，問題嚴重。近十年來，在少數(shù)閥門企業(yè)的帶動下，確有明顯進步，鴻豐總結有些品種甚至達到水平，還有許多企業(yè)進行二次創(chuàng)業(yè)。但就整體來說，差距還很大，有很多工作要做。為此，分別作出2010年、2020年技術進步、發(fā)展規(guī)劃有著很重要的意義。

但是，我國閥門行業(yè)中仍以中小企業(yè)為主，目前行業(yè)的競爭主要是低端產品的競爭，非正規(guī)的競爭手段正在擾亂市場的發(fā)展，對閥門制造行業(yè)造成了較大的傷害。隨著閥門行業(yè)重組步伐的加快，未來行業(yè)將是閥門產品質量安全和產品品牌之間的競爭，產品向高技術、高參數(shù)、耐強腐蝕、高壽命方向發(fā)展，不斷提高閥門產品的水平和檔次，中國閥門制造行業(yè)在龐大的需求環(huán)境下，必將呈現(xiàn)出更好的發(fā)展前景。

常用的閥門

在給排水工程中，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。而閘閥、蝶閥是基本廣泛應用的主導產品。

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。其特征是閥板前后壓差使閥板強制壓在出口右側的閥座上，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，特別是大口徑閘閥。外形尺寸和重量也大，DN1000口徑閘閥約3200mm高，需要四個人操作，所以閘閥一般使用在小口徑，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，并伴有激烈的振動和噪聲，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。因此鴻豐認為，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、磨耗或損壞，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，會造成壓力急劇上升或產生負壓，特別是關閥門時水錘的產生。

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：

（1）法體底部無凹處，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。

（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。

（6）閘板互換性好。

由于功能*，鴻豐看到上（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100％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。但也有不足，軟密封閘閥是靠對橡膠閥座進行壓縮密封的，是否關閉不好判斷，要避免關閥過緊，不要超過關閥扭矩為好（扭矩在標準上給出）。

2.2蝶閥的現(xiàn)狀和發(fā)展

  上海申弘閥門有限公司記得上世紀三十年代，美國發(fā)明了蝶閥，上世紀七十年代傳入我國，開發(fā)使用。目前世界上一般在DN300mm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，操作力矩小，安裝空間小和重量輕等特點。以DN1000為例，蝶閥約2T，而閘閥約3.5T，且蝶閥易于各種驅動裝置組合，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，上世紀七十到八十年代上又開發(fā)金屬密封蝶閥，耐氣蝕、壽命長，近幾年我國也開發(fā)了金屬密封蝶閥，但要注意，閥體、閥座和閥板。閥座的材質不適組合時，閥座間會產生熱咬合，又不能開閉的危險。在國外還開發(fā)耐氣蝕、低振動、低噪聲的梳齒形蝶閥。由于鑄造技術的提高，可使鑄鐵的閥體、閥板與不銹鋼閥座鑄在一起，致使閥座部分的構造簡單，導物不積留，耐久性、可靠性大大提高。一般密封座的壽命在正常情況下，橡膠15年以上，不銹鋼金屬約80年，綜合比較各異。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度以外使用。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。

2.3排氣閥

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。判定排氣閥的性能高低除對閥門的一般要求外有三點至關重要：

（1）在大多壓差下大孔口關閉。

（2）管道中介質——水，沖上來時是否會把浮球壓住，孔口不能關閉。

（3）在低壓時（0.02MPa）是否仍在密封不漏水。

排氣閥口徑的選擇需要謹慎，特別管內產生負壓時，需要補充，使管內負壓不超過0.35kgf/cm2，否則管道會失穩(wěn)破壞。

停泵水錘防護閥門問題

3.1水錘種類

水錘從不同角度，可分為四種。按關閥歷時與水錘相μ的關系分為直接水錘和間接水錘；按水錘成因的外部條件可分為啟動水水錘、關閥水錘和停泵水錘；按水錘水力特性可分為剛性水錘理論和彈性水錘理論兩種；按水錘波動的現(xiàn)象分為水柱連續(xù)現(xiàn)象和水柱分離的水錘現(xiàn)象兩種。

根據(jù)調查統(tǒng)計，在城市給水和工業(yè)企業(yè)的給水泵站中，絕大部分水錘事故都屬與停泵水錘事故。水錘事故危害性很大，會導致管道和設備的驟然炸破。由于本文只論及停泵水錘的防護，所以水錘的理論問題另做探討。一般管道末端關閥水錘是先發(fā)生高壓，后發(fā)生低壓。泵站中停泵水錘的特點是先發(fā)生低壓后發(fā)生高壓，而且由于水泵電機旋轉部分有一定的轉動慣量，在停電后不是立即停止而是轉速逐漸降低，仍處于水泵的工作狀態(tài)，只不過揚程和水量都逐漸下降，當揚程降至與外部管道壓力，流量變?yōu)?以后水開始倒流，此時水泵仍在正轉受倒流水的作用，而轉速很快下降，此階段為制動階段，進一步當水泵轉速為0以后受倒流作用，推動水泵倒轉，而開始進入水輪機工作狀態(tài)，隨后壓力才逐漸升起。在整個低壓（或負壓）水錘波所延續(xù)的時間大于正常水錘波。低壓（或負壓）波時間，一般可由4、5秒到7、8秒。當水泵出口沒有止回閥時，停泵后水可以通過水泵大量倒流泄水，使正壓水錘壓力，有效地減小，因此在一定的情況下可以消除水錘，防止水錘事故，但不能消除拉斷水柱的水錘。當水泵出口裝有止回閥時或水泵出口閥提早關閉，在水倒流后水能沖擊止回閥迅速關閉，從而產生一個較大的關閥水錘，尤其當發(fā)生拉斷水柱水錘時，回流水柱碰到關閥的止回閥上，將產生極大的水錘壓力，這是我們主要的防護對象。停泵水錘防護閥門要適應這一過程的特點生產制造，而且在正常運行時水頭損失要小，安全可靠。若管道假設為剛體，水錘壓力式中g——重力加速度m/s；

a——水錘波傳播速度，近似1000m/s；

V——流速m/s；

L——管道長度m。

直接水錘多發(fā)生在管道較長，關閥速度較快時，所以關閥時間T的掌握非常重要，應滿足。

3.2閥門的氣蝕問題

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中H1——閥后（出口）壓力m；

H2——大氣壓與其溫度相對應的飽和蒸氣壓力之差m；

ΔP——閥門前后的壓差m；

其余符號同前。

各種閥門由于構造不同，因此，容許的氣蝕系數(shù)δ也不同。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。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2.5>δ>1.5時，會發(fā)生輕微氣蝕。

δ<1.5時，產生振動。

δ<0.5的情況繼續(xù)使用時，則會損傷閥門和下游配管。

3.3閥門的衛(wèi)生要求問題

自來水管道、閥門的衛(wèi)生、防疫要求十分重要，目前仍沒得到生產、施工、應用等各方面應有的重視，各種醫(yī)藥，食品現(xiàn)在加強了管理，但人們每天接觸多的水卻很少有人問津，今后是我們應解決的一個重要問題。GB5749《生活飲用水衛(wèi)生標準》和GB/T17219《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》要嚴格執(zhí)行，必須有省級以上衛(wèi)生防疫部門證明，浸泡試驗規(guī)定的21個項目和其他3個項目，涂料應進行21個規(guī)定項目和5個其它項目的衛(wèi)生要求應進行試驗。原料達到食品級。

3.4閥門的防護問題

上海申弘閥門認為延長閥門壽命，保證閥門衛(wèi)生要求，閥門金屬表面必須作涂裝，涂層厚度要保證，涂裝工藝必須做好涂裝前的金屬表面處理，達到級（近白級），且熱噴涂。露天安裝的閥門外表面宜再涂層外面涂耐紫外線的丙烯酸涂料。

排水閥門在治理城市和工業(yè)水污染上面有著非常重要的作用，在近幾年國家大力抓污水處理的情況下，排水閥門的需求得到了大大的提高，給城市建設和工業(yè)污水處理帶來了樂觀的效應，為社會做出了重大貢獻。

近年來，隨著國內經(jīng)濟的快速發(fā)展和居民生活水平的提高，每年的工業(yè)污水及生活污水排放量也在不斷增大。我國水污染問題非常嚴重，數(shù)據(jù)顯示，全國七大水系劣五類水質斷面比例達20%。有關部門對120個城市連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，約有66%的城市地下水遭受嚴重污染，32%的地下水受到輕度污染，基本清潔的城市地下水只有3%。全國污水排放量的不斷增加，對應的污水處理設施固定投資也不斷加大，在龐大的需求環(huán)境下，排水閥門等市場需求不斷上漲，也必將呈現(xiàn)出更好的發(fā)展前景。




排水閥門是一種*的水工業(yè)產品，主要應用于城市、建筑、企業(yè)給排水工程、工業(yè)及生活污水處理和水利工程等領域，其中應用較多的主要是各類中低壓閥門，包括各類蝶閥和閘閥其他還有球閥、止回閥、排氣閥、旋塞閥、隔膜閥、減壓閥、調流閥、排泥閥等。目前污水利用較多考慮的是城市污水處理廠二級處理后的水，這種水有兩種利用形式：直接回用和間接利用。直接回用多用于水廠附近的農田灌溉及草場等用水，回用的途徑及方式受地域限制還比較的單一，調配運轉不方便，且這種水雖然經(jīng)過了人工強化處理和消毒等措施，但由于沒經(jīng)過一定時間的自然凈化，在使用和控制不當時會產生一定的問題。間接利用是從水域的整體考慮，從水體上游取水凈化供城市使用，產生的污水經(jīng)城市污水處理廠凈化后排人水體的下游，回歸于水體，再經(jīng)過一定河段的自然凈化，可為下游城市或地區(qū)利用。間接利用是將自然界中水的社會循環(huán)與自然循環(huán)有機結合，在水體自凈容量的限度內，對水體的利用基本不會造成危害，這種方式需要從宏觀上進行管理。是水資源可持續(xù)利用的重要途徑。

不管是企業(yè)治理排污還是城市化對污水的處理都和閥門行業(yè)息息相關也是帶動閥門產業(yè)特別是閘閥和蝶閥的新一增長點。目前我國在閥門市場中，已經(jīng)能夠提供供熱閥，環(huán)保用閥、建筑用閥門等，品種較多。但是在高壓閥門領域依然依靠進口，這也是未來我國閥門需要發(fā)力突破的領域，才能真正推動我國閥門行業(yè)的發(fā)展。

不僅上述問題需要解決，還要優(yōu)化流量系數(shù)，降低水頭損失系數(shù)，并要研究提高大范圍調壓、調流（消能）的閥門生產技術，如：針閥（活塞閥）、多孔閥、環(huán)噴閥（固定錐閥）、隔水有保證的導流防止器等，及進一步開發(fā)超大型蝶閥（DN3000以上）等等。本文相關的論文有：中國閥門產值遞增