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閥門現狀、利用與發展

更新时间:2019-11-10 23:55人气:5085

基礎設施建設是我國經濟建設的重點,給排水工程 ,特別是汙水處理工程規模浩大,WTO業已進進,西部大開發業已啟動,閥門市場遠景一片大好。我國自來水事業固然曆史有近120年,比日本還早7年,但仍有很大的缺口,需要建設,現狀是在我國700多個城市一半缺水,100個城市嚴重缺水。均勻每年用水量將遞增700萬m3/d;特別是我國“九五”期間提出了治理環境汙染的關鍵之一是汙水處理,以治理三湖(太湖、巢湖、滇池)、三河為重點(淮海、遼河、海河),並同時要責備國640個50萬人口以上的縣級市在2003年前全部最少建設一個城市一座汙水處理廠 ,九五期間汙水處理率25%,2010年要求達到46%,即1000座廠。目前全國僅在200餘個地級市有汙水處理廠,未來幾年將在近400餘個城市建汙水處理廠。至2003年要投進1800億治理城市汙水,從2000年起每年要投進600億元人民幣 ,每年設備投資達200億,閥門也占有不小的份額,一個中等汙水處理廠大約需要閥門投資600-800萬。除此以外,給水工程、水電、化工等行業需求量也是很大的。到2008年前,北京為承辦奧運即投資1800個億,其中大部用在基本建設,在基本建設中,用閥門的數目也將是可觀的。上述情況僅為國內市場,進進WTO後,我們能見到的市場國內僅是一小塊,更大的市場在國外,現在已進進全球化要充分利用我國閥門業的上風,積極走向世界經濟的平台 。分幾個題目簡述閥門在我國設計、生產現狀、利用和發展的概況。  1 目前狀?BR>   改革開放後,隨著我國經濟建設的蓬勃發展,閥門行業也揭示了欣欣向榮的生機。現在有幾千家的大小閥門廠,盡管良莠不齊,但產品品種已達3000多個型號,近30000個規格。在密封性能、強度要求、調節功能、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,城鎮供水協會的權威人士有句行業名言說“十閥九漏”,固然有些誇張,確實不盡人意。例:1989年9月—12月成都自來水公司進廠檢測閥門145個,合格率72.5%,1996年檢驗917個合格率88.66%,由於檢驗手段限製,不能按國家標準驗收,如嚴格按國家標準合格率就更低了,閘閥首要是密封性能差 ,蝶閥還有操縱機構可靠性差等等 ,這類情況確有明顯改進,現在球墨鑄銖、樹脂砂鑄造工藝、奧氏體不鏽鋼閥軸 、硬密封閥座、專用特殊閥門品種、防腐噴塗塗料的利用 ,和密封結構設計等技術、材質題目不少廠家已把握 ,有些(少數)廠家的一些產品已接近和達到國際先進水平,取代了進口產品,或出口國外,整體水平也在不斷進步,和國外先進水平間隔進一步縮小。但由於我國機械製造業整體水平不高,是以閥門質量還需進一步進步。  2 常用的閥門  在城市、建築、企業給排水工程中,中低壓閥門廣泛利用,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,按道理和結構分類時(國際常用的方法)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、調流閥、排泥閥等等。  2.1 閘閥的現狀和發展   閘閥使用曆史最久,至今世界各國仍在利用,特別是DN300mm以下,在各類閥門中仍占主導地位。按閥板外形又分平行閘閥和楔形閘閥,楔形閘閥在國際上使用比較普遍,其特征是閥板前後壓差使閥板強製壓在出口側的閥座上,密封性較好,且全開時,由於閥板不留在流路上,壓力損失小。用於要切斷管道中介質。   其缺點是操縱力矩大,操縱時易使閥體、閥杆損壞,特別是大口閘閥。外形尺寸和重量也大,DN1000口徑閘閥約3200mm高,需要四個人操縱,所以閘閥一般適於小口徑,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。較大的範圍內,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封閉時使用,這時候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,並伴有激烈的振動的噪聲,長時間節流運轉,往往會使閥體和閘板的金屬發生氣蝕。閘閥工況若處在中間開度,閥板由於是靠兩側的導軌撐持,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。是以,即使在氣蝕發生率較低的區域,長時間使閥門節流運轉,導軌也會發生畸形、摩耗或損壞,且由於閥座不是全麵接觸,而接觸部位表麵壓力很高,往往會產生咬蝕或粘連,是以,不宜用於流量控製。還要重視,閘閥在小開度時,流量變化大,假如對閥門緊急啟閉,是造成壓力急劇上升或產生負壓,特別是關閥門時水錘時產生。  在金屬密封閘閥基礎上,近些年來開發了橡膠軟密封閘閥,其特點是:   (1)閥體底部無凹處,流體通過截麵呈直線狀,不易堆積和夾雜異物。   (2)閘板密封麵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)全部閥板襯橡膠,耐腐蝕,不出鏽水。   (5)閥門可在全開通水的同時更換密封材料和O型圈。   由於功能優越,國際上(特別在歐洲)需求量速增,軟密封閘閥是30年前奧地利人發明,在歐洲每年生產50餘萬台,幾乎100%使用,是硬密封閘閥的替換產品,其製造口徑在歐日為DN500,美國一般用到DN400 ,而意大利可生產到DN1200。  2.2 蝶閥的現狀和發展    30年代,美國發明了蝶閥,50年代傳進日本 ,到60年代才在日本普遍采用,而在我國推廣則是70年代後的事了 。目前世界上一般在DN300毫米以上蝶閥已逐步代替了閘閥。蝶閥與閘閥相比有開閉時間短,操縱為矩小,安裝空間小和重量輕。以DN1000為例,蝶閥約2T,而閘閥約3.5T,且蝶閥易與各種驅動裝配組合,有良好的耐久性和可靠性。   橡膠密封蝶閥缺點是作節流使用時 ,由於使用不當會產生氣蝕,使橡膠座剝落、損傷等情況發生 。為此,現在國際上又開發金屬密封蝶閥,氣蝕區減小,近幾年我國也開發了金屬密封蝶閥,在日本近年來還開發耐氣蝕、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。但如何精確選用則要根據工況要求。   蝶閥的開度與流量之間的關係,基本上呈線性比例變化。假如用於控製流量,其流量特性與配管的流阻也有密切關係,如兩條管道安裝閥門口徑、形式等全相同,而管道損失係數不同,閥門的流量差別也會很大。   假如閥門處於節流幅度較大狀況,閥板的背麵輕易發生氣蝕,有損壞閥門的可能,一般均在15°外使用。   蝶閥處於中開度時,閥體與蝶板前端形成的開口外形以閥軸為中間,兩側形成完成不同的狀況,一側的蝶板前端順流水方向而動,另一側逆流水方向而動,是以,一側閥體與閥板形成似噴嘴形開口 ,另一側類似節流孔形開口,噴嘴側比節流側流速快的多,而節流側閥門下麵會產生負壓 ,往往會出現橡膠密封件脫落。   蝶閥操縱力矩,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,由於水深,閥軸上、下水頭差所產生的力矩也不容忽視。另外,閥門進口側裝配彎頭時,形成偏流,力矩會有增加。   閥門處於中間開度時,由於水活動力矩起感化,操縱機構需要自鎖。   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係數 ,K為零時的特性是閥門固有特性,說明K值大時,如K為100,閥門即使封閉50%,也和全開時的流量一樣。

  2.3 排氣閥的改進   舊式雙孔排氣閥由於排氣能力小等啟事,逐步要被新型高速進排氣閥代替 。這類浮球型閥是北京市市政設計研究院在80年代初研製成功,並通過鑒定,與此同時 ,日本也在差未幾的時間研製成功。且我國本身研製的單孔口大、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感化。排氣能力是舊式排氣閥的幾倍。該閥內部排氣通道對稱性要求很高,是以對安裝有較高的要求,傾角不得大於1.5度。    2.4 多功能控製閥的開發   該閥是以管道本身介質壓力作為動力源,進行啟閉、調節 ,把前導閥及係統小管路不同組合,就能具有近30種功能,現在逐步得到較普遍的使用。    先導閥靠作為控製對象的水位和壓力的變化而動作,由於導閥種類很多,可以單獨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行單獨或複合調節的功能 。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,且各個開度損失係數越是與全閉接近 ,越是劇增,閥門口徑越大就越明顯 。   具有上述特性的閥門,在接近全閉時 ,閥瓣的動作加速,易發生水錘(水的衝擊壓),接近全閉時,閥門動作越緩慢越好 ,因而可在閥瓣上設置節流機構。另外先導閥的節流和動作部分要盡量避免設置特小口徑的孔口,以避免堵塞。必要時要加濾網,定期檢驗及設置旁通管路。這類閥門發展 、使用遠景看好。

  3 兩個首要參數需要進一步加深熟悉   閥門的流量係數和氣蝕係數是閥的首要參數,這在先進產業國家生產的閥門資料中一般均能提供,甚至在樣本裏也印出。我國生產的閥門基本上沒有這方麵資料,由於取得這方麵的資料需要做實驗才能提出,這是我國和世界先進水平的閥門差距的首要表現之一。  3.1 閥門的流量係數   閥門的流量係數是衡量閥門流通能力的指標,流量係數值越大,說明流體流過閥門時的壓力損失越小。  按KV值計算式

  式中:KV—流量係數   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 閥門的氣蝕係數   用氣蝕係數δ值 ,來選定用作控製流量時,選擇什麽樣的閥門結構型式。  

    式中:H1—閥後(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—閥門前後的壓差m   各種閥門由於構造不同,是以,許可的氣蝕係數δ也不同。如圖所示。如計算的氣蝕係數大於容許氣蝕係數 ,則說明可用,不會發生氣蝕。如蝶閥容許氣<1頁

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