王光杰 张延蕙
摘要：本文对自来水厂站如何正确选择与应用阀门的问题，如壳体材料、涂装、停泵水锤防护、水头损失、压力试验等进行了重点、简要的描述，达到提高阀门生产质量和用户科学运行管理的技术水平。
中国水协设备材料委管道部，根据"城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标"，对实施"阀门的优化选择与应用"专题于2010年编制了"供水阀门密封型式与橡胶密封件选择与应用"规范性专题资料，得到了各水司及相关阀门生产厂家的欢迎。之后，国内各城市水司对阀门的质量问题提出了质疑，强烈要求编制自来水厂站常用阀门如何正确选择与应用问题专题，为此，管道部向相关单位发出了[2012] 3号文件，征求正确选择与应用的意见，同时对部分阀门生产厂家进行了调研考察，各单位反应积极，提供了丰富的资料，管道部拟在第三季度开始整理、汇编、出版署名的"自来水厂站常用阀门的选择与应用"专题，以期加强阀门生产厂家和各水司的对话沟通，提高阀门质量，扩大阀门品种，供水公司在新水平上安全生产。总体要求阀门要有优化的五大性能，即:密封性能、强度性能、调节性能、动作性能和流通性能;同时要求要有结构简单、维修方便、水质卫生、耐腐蚀、寿命长四个方面的追求。
随着我国经济的蓬勃发展，城市建设投入越来越大，其中基础设施建设又是我国经济建设的重点，而给排水工程建设是首当其冲。还在不断更新、扩建、新建中。
据不完全统计，目前我国有大小阀门生产企业约4000家，年总产值800亿-1000亿。其中大部分是生产给排水用阀门，尽管良莠不齐，但产品品种已达3000多个型号、近30000多个规格。在品种、数量上基本满足供水公司的需要;在质量上，虽然近些年来也有长足的进步，但较工业发达先进国家的产品，仍有较大差距，特别是我国阀门市场混乱，伪劣产品充斥市场，真假难分，大多阀门产品不能满足供水企业高质量的要求，同时一些供水公司也存在一定的管理问题，致使我国供水行业技术水平尚需进一步提高。
我们认为，在我国给排水技术水平，应分两个方面评价，自来水净化与污水处理工艺设计已接近或达到国际先进水平，而水处理设备特别是泵阀和世界先进水平尚有较大差距，这就是为什么要编写"厂站常用阀门的选择与应用"专题的必要性。
由于本文篇幅要求有限，不能针对各类阀门进行具体的要求进行讨论，仅对各类阀门共同的重点的原则要求做一简要阐述。
1 壳体材料问题
有多种材料可以满足给排水用阀门壳体的使用要求，但是，正确、合理的选择，可以获得阀门最经济的使用寿命和最佳的性能。
根据2004年住建部第218号文件规定，灰铸铁管材、管件"不得用于城镇供水、燃气等市政管道系统。口径>400mm的管材及管件不允许在污水处理厂、排水泵站及市政排水管网中的压力管线中使用"的要求，城镇供水用阀门壳体材料排除了灰铸铁。
球墨铸铁和铸钢比较，强度相当，但耐化学腐蚀能力前者是后者的两倍，且适宜在工作温度-30℃-350℃之间， PN≤4.0MPa的供水阀门使用。球墨铸铁所以比铸钢耐腐蚀性能强，主要原因是球铁的含碳量是铸钢的10倍，球铁中的碳以球状石墨的形式存在，球状石墨比片状石墨化学稳定性强很多。
近年来，世界各先进工业国家的给排水用阀门壳体材料也都采用相当QT400-15或QT450-10的材料，目前我国对壳体材料用球墨铸铁认识已经普及了，各牌号球铁抗拉强度基本达到，但球化率不稳定，参差不齐，一些厂家的球化率低于80%，特别延伸率不达标，我们选择阀门生产厂家时，应要求提供金相和材料延伸率数据，必要时应抽查。
2 涂装问题
目前我们大部分阀门生产厂家没有自己符合标准的涂装生产线，大多是外协加工，由于验收、检验项目不标准、不全面，涂装前金属表面未彻底除锈，漆膜很快脱落，造成壳体锈蚀。
我们的要求是:
1)涂装前铸件表面必须经抛丸(喷砂)处理，去除氧化皮、污垢，表面粗糙度达到Sa2 ½级， 6小时涂装;
2)一般工件加热240℃，固化温度220℃ ，进行无毒环氧树脂粉末静电喷涂，内表面涂层厚度250μm (直埋的300μm) ，外表面棱角处不低于 150μm;
3)检测项目包括:厚度、附着力、硬度、绝缘性、抗冲击性等5项，在工厂应按一定抽取比例检测，验收时可抽取样品检测。
3 水头损失问题
我国是能源短缺且浪费严重的国家，生产同样产品耗电量是世界平均水平的4倍。至2009年，我国在654个城市中统计自来水厂有1834座，乡镇小水厂万余座，还在不断更新、扩建、新建，管网长度近39万km，装有阔门约80万台，在自来水厂，泵阀是用电大户。节能减排作为国策，我们各行各业都应有清醒的认识，认真负责从本行业做起，阀门的用量很大，节能问题突出，至今尚未得到充分重视，生产阀门和选用阀门，要把水头损失大小作为评价阀门质量优劣的重要指标之一。
1)举例: DN600的阀门，对应水泵流量。Q=2500m3／h，阀门水头损失每增加1m，即水泵扬程对应要提升1m，如果全年运行365天，即8760h，水泵效率η1= 0.8，电机效率η2= 0. 9,联轴器效率η3= 0 .95。
那么1年的耗电量F，如下式计算:
即全年用电87900度，由此可见，全国所用阀门数十万台，如不重视水头损失问题，将严重浪费能源。
2)具备同样性能的阀门，可有不同的结构型式，我们在选用时，应优先选用水头损失小的阀门种类，阀门水头损失大小，和不同阀门的水头损失系数有关，其大小取决于阀门公称尺寸、结构以及内腔形状等等，内腔在介质流程中，每步结构形状都可看作是一个产生阻力的元件系统(如介质流动转弯、孔口、扩大、缩小、再转弯) ，所以整个阀门的水头损失，是各元件水头损失的总和，各元件的水头损失系数在手册中可以查到。阀门的水头损失系数亦称流阻系数。计算方法如下:
从表中不难看出，水力控制阀的水头损失，在上述各类阀门中是最大的，应慎重选用，除非必须选用时，应优先选用水头损失相对较小的阀门。
用水力控制阀主阀设计的多功能水泵控制阀(水力控制阀)的水头损失系数值，从表中查出Y型为1.4-2.5，⊥型的为4.3-6.1，目前使用较为广泛，从长远讲不宜推荐使用。
对生产厂家来说，一种主阀，配置不同的先导阀和接管系统，可产生20多种功能的阀门，很方便，这主要是对阀门生产企业方便有利。
减压阀和调流调压阀是用结构的水头损失调流调压的，因此水头损失△h不在比较之列，但全开时也应尽量减小。
4 停泵水锤防护问题
1)定义:停泵水锤是指水泵装置因突然停电等原因，导致非正常停泵，在其管道系统中，因流速剧烈变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象，称为水锤现象。
2)特点:先发生低压后发生高压，停电后由于水泵、电动机旋转部分有一定的转动惯量，转速在不断降低，然后因重力和水力阻力的作用使其流速逐渐降为零，再其后在重力水头的作用下，管道中的水柱又开始向水泵方向倒流，速度由零逐渐加大。倒流水柱冲击普通止回阀时，止回阀迅速关闭，产生极大的水锤压力，我们必须进行防护，不然会在泵房爆管，水淹泵房造成次生灾害。
3)防护措施。
①有条件时取消水泵出口止田阀;
②试制调压塔(宜在地形有利时) ;
③安装水锤消除器;
④安装爆破膜;
⑤设置水锤吸纳器;
⑥用水泵控制阀替代普通止回阀，分用缓闭、速闭加缓闭、速闭等原理。阀门的结构型式多种多样，如:有用水力控制阀组装的缓闭或速闭加缓闭阀，有缓闭蝶形止回阀，导流式速闭止回阀，有速闭加缓闭偏心半球阀、球阀，有速闭加缓闭ROTO阀等等。
4)缓闭和速闭阀原理。
①缓闭是由于当高压水锤波返回时阀门未关闭，其能量通过水泵回流泄出;
②速闭不是指一般所谓速闭，是指当管道中水的流速降为零或接近零时，阀门速闭，从公式看出， V≈O时，水锤增压值△h极小。
5) 阀门类型选择。
①在功能可靠的前提下，注重水头损失，这类阀的水头损失差别很大;
②速闭阀不能防护负压水锤;
③非正常停泵条件下，压力升值不超过0.3倍水泵最大工作压力，水泵反转不超过正转的1.3倍。
5 压力试验问题
自来水厂站所用阀门和管网中阀的驱动装置有所不同，多采用电动、气动、液动驱动装置，阀门经常进行启闭，对其动作性能要求高。因此对厂站阀门进行的型式试验要有启闭循环次数的数据，在国外标准和我国行业标准中都有规定。
原有的GB／T 13927 -1992 《通用阀门压力试验》标准，已被GB／T13927-2008 <工业阀门压力试验》代替，标准中闸阀、蝶阀的密封性能试验要求进行0.6MPa的气体密封，经沟通可以逐步实现。
本文主要提示的是要在规定的操作扭矩下关闭阀门，且在不利密封的方向施加介质压力。 考虑到我国阀门生产技术水平，特大口径（如DN1600）阀门在不利方向密封性能试压时可降低压力，但不能低于70%。但当在自来水厂的管道中水流方向不变的，阀门要在对密封有利的方向安装，以达到最佳效果。
阀门的储存、橡胶密封件的储存、阀门的运输、工地安装、运行管理问题也都是十分重要的问题，要在"自来水厂站常用阀门的选择与应用"专题中进行规定、提出要求，本文不再一一赘述。
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