閥門基礎知識

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閥門基礎知識簡介
第一章   閥門的基礎知識 第一節   概述 閥門是流體管路的控制裝置,其基本功能是接通或切斷管路介質的流通,改變介質的流通,改變介質的流動……
閥門基礎知識正文

第一章   閥門的基礎知識

第一節   概述
閥門是流體管路的控制裝置,其基本功能是接通或切斷管路介質的流通,改變介質的流通,改變介質的流動方向,調節介質的壓力和流量,保護管路的設備的正常運行。
工業用的閥門的大量應用是在瓦特發明蒸汽機之後,近二三十年來,由於石油、化工、電站、冶金、船舶、核能、宇航等方面的需要,對閥門提出更高的要求,促使人們研究和生產高參數的閥門,其工作溫度從超低溫-269℃到高溫1200℃,甚至高達3430℃,工作壓力從超真空1.33x10-8Mpa(1x10-1?Hg)到超高壓1460MPa,閥門通徑從1mm到600mm,甚至達到9750mm,閥門的材料從鑄鐵,碳素鋼發展到鈦及鈦合金,高強度耐腐蝕鋼等,閥門的驅動方式從手動發展到電動、氣動、液動、程式控制、數控、遙控等。
隨著現代工業的不斷發展,閥門需求量不斷增長,一個現代化的石油化工裝置就需要上萬隻各式各樣的閥門,閥門使用量大。開閉頻繁,但往往由於製造、使用選型、維修不當,發生跑、冒、滴、漏現象,由此引起火焰、爆炸、中毒、燙傷事故,或者造成產品質量低劣,能耗提高,設備腐蝕,物耗提高,環境污染,甚至造成停產等事故,已屢見不鮮,因此人們希望獲得高質量的閥門,同時也要求提高閥門的使用,維修水平,這時對從事閥門操作人員,維修人員以及工程技術人員,提出新的要求,除了要精心設計、合理選用、正確操作閥門之外,還要及時維護、修理閥門,使閥門的“跑、冒、滴、漏”及各類事故降到最低限度。
 
第二節   閥門的分類
 
閥門的用途廣泛,種類繁多,分類方法也比較多。總的可分兩大類:
第一類自動閥門:依靠介質(液體、氣體)本身的能力而自行動作的閥門。如止回閥、安全閥、調節閥、疏水閥、減壓閥等。
第二類驅動閥門:藉助手動、電動、液動、氣動來操縱動作的閥門。如閘閥,截止閥、節流閥、蝶閥、球閥、旋塞閥等。
此外,閥門的分類還有以下幾種方法:
一、按結構特徵,根據關閉件相對於閥座移動的方向可分:
1. 截門形:關閉件沿著閥座中心移動,如圖1—1所示。
2. 閘門形:關閉件沿著垂直閥座中心移動,如圖1—2所示。
3. 旋塞和球形:關閉件是柱塞或球,圍繞本身的中心線旋轉,如圖1—3所示。
4. 旋啟形;關閉件圍繞閥座外的軸旋轉,如圖1—4所示。
5. 碟形:關閉件的圓盤,圍繞閥座內的軸旋轉,如圖1—5所示。
6. 滑閥形:關閉件在垂直於通道的方向滑動,如圖1—6所示。
 
二、按用途,根據閥門的不同用途可分:
1. 開斷用:用來接通或切斷管路介質,如截止閥、閘閥、球閥、蝶閥等。
2. 止回用:用來防止介質倒流,如止回閥。
3. 調節用:用來調節介質的壓力和流量,如調節閥、減壓閥。
4. 分配用:用來改變介質流向、分配介質,如三通旋塞、分配閥、滑閥等。
5. 安全閥:在介質壓力超過規定值時,用來排放多餘的介質,保證管路系統及設
備安全,如安全閥、事故閥。
6. 他特殊用途:如疏水閥、放空閥、排污閥等。
圖1-1                                          圖1-2
        圖1-3                                       圖1-4
       圖1-5                                        圖1-6
三、按驅動方式,根據不同的驅動方式可分:
1. 手動:藉助手輪、手柄、槓桿或鏈輪等,有人力驅動,傳動較大力矩時,裝有
           蝸輪、齒輪等減速裝置。
2. 電動:藉助電機或其他電氣裝置來驅動。
3. 液動:藉助(水、油)來驅動。
4. 氣動;藉助壓縮空氣來驅動。
四、按壓力,根據閥門的公稱壓力可分:
1. 真空閥:絕對壓力<0.1Mpa即760mm汞柱高的閥門,通常用mm汞柱或mm
水柱表示壓力。
2. 低壓閥:公稱壓力PN≤1.6Mpa的閥門(包括PN≤1.6MPa的鋼閥)
3. 中壓閥:公稱壓力PN2.5—6.4MPa的閥門。
4. 高壓閥:公稱壓力PN10.0—80.0MPa的閥門。
5. 超高壓閥:公稱壓力PN≥100.0MPa的閥門。
五、按介質的溫度分,根據閥門工作時的介質溫度可分:
1. 普通閥門:適用於介質溫度-40℃~425℃的閥門。
2. 高溫閥門:適用於介質溫度425℃~600℃的閥門。
3. 耐熱閥門:適用於介質溫度600℃以上的閥門。
4. 低溫閥門:適用於介質溫度-40℃~ -150℃的閥門。
5. 超低溫閥門:適用於介質溫度-150℃以下的閥門。
六、按公稱通徑分,根據閥門的公稱通徑可分:
1. 小口徑閥門:公稱通徑DN<40mm的閥門。
2. 中口徑閥門:公稱通徑DN50~300mm的閥門。
3. 大口徑閥門:公稱通徑DN350~1200mm的閥門。
4. 特大口徑閥門:公稱通徑DN≥1400mm的閥門。
七、按與管道連接方式分,根據閥門與管道連接方式可分;
1. 法蘭連接閥門:閥體帶有法蘭,與管道採用法蘭連接的閥門。
2. 螺紋連接閥門:閥體帶有內螺紋或外螺紋,與管道採用螺紋連接的閥門。
3. 焊接連接閥門:閥體帶有焊口,與管道採用焊接連接的閥門。
4. 夾箍連接閥門:閥體上帶有夾口,與管道採用夾箍連接的閥門。
5. 卡套連接閥門:採用卡套與管道連接的閥門。
 
第三節   閥門的型號編製方法
一、閥門的型號
閥門的型號是用來表示閥類、驅動及連接形式、密封圈材料和公稱壓力等要素的。
由於閥門種類繁雜,為了製造和使用方便,國家對閥門產品型號的編製方法做了統一規定。閥門產品的型號是由七個單元組成,用來表明閥門類別、驅動種類、連接和結構形式、密封面或襯裡材料、公稱壓力及閥體材料。
閥門型號的組成由七個單元順序組成(見下表)
 
1.閥門的類型代號  
      表 1—1
閥門類型
代 號
閥 門 類 型
代 號
閥 門 類 型
代號
閘       閥   
    Z
球          閥
   Q
疏    水    閥
   S
截 止 閥
    J
旋    塞    閥
   X
安    全    閥
  A
節 流   閥
    L
液 面 指 示 器
   M
減    壓    閥
  Y
隔 膜   閥
    G
止    回    閥
   H
 
 
柱 塞   閥
    U
碟          閥
   D
 
 
2.傳動方式代號用阿拉伯數字錶示,按表1—2的規定
                                                                
 表 1—2
傳   動   方   式
 代    號
傳   動   方   式
 代         號
電      磁     閥
電   磁— 液   動
電 —   液    動
蝸             輪
正      齒     輪
        0
        1
        2
        3
        4
傘     齒      輪
氣             動
液             動
氣 —   液    動
電             動
5
6
7
8
9
註:①手輪、手柄和扳手傳動以及安全閥、減壓閥、疏水閥省略本代號。
    ②對於氣動或液動:常開式用6K、7K表示;常閉式用6B、7B表示;氣動帶手動用6S表示。
防爆電動用“9B”表示。
3.連接形式代號用阿拉伯數字錶示,按表1—3的規定
                                                                 表 1—3
連 節   形   式
 代        號
連 節   形   式
 代        號
內     螺     紋
外     螺     紋
法            蘭
焊            接
        1
        2
        4
        6
對            夾
卡            箍
卡            套
        7
        8
        9
     註:焊接包括對焊和承插焊
 4.結構形式代號用阿拉伯數字錶示1—4~13
                                                                  表 1—4
             閘     閥     結     構     形     式
   代   號
 
 
    明    桿
 
    楔    式
 彈   性   閘   板
      0
 
 剛
 
 
 性
 單 閘 板
      1
 雙 閘 板
      2
 平   行   式
 單 閘 板
      3
 雙 閘 板
      4
     暗     桿     楔    式
 單 閘 板
      5
 雙 閘 板
      6
 
                                                                表 1—5
   截 止 閥 和 節 流 閥 結 構 形 式
    代        號
       直            通            式
         1
       角                          式
         4
       直            流            式
         5
平        衡
 
    直     通    式
         6
    角           式
         7
 
                                                               表 1—6
           球   閥   結   構   形   式
    代       號
 
     浮        動
   直     通     式
         1
 L  形
 三 通 式
         4
 T  形
         5
     固        定
   直     通     式
         7
 
                                                                表 1—7
      蝶   閥   結   構   形   式
      代         號
杠          桿           式
垂       直      板      式
斜          板           式
0
1
3
   
                                                                表 1—8
    隔   膜   閥   結   構   形   式
       代         號
屋          脊           式
截          止           式
閘          板           式
1
3
7
 
                                                                表 1—9
        旋   塞   閥   結   構   形   式
    代       號
 
    填       料
   直     通     式
         3
   T  形 三 通 式
         4
   四     通     式
         5
    油       封
   直     通     式
         7
   T  形 三 通 式
         8
 
                                                                 表 1—10
      止 回 閥 和 底 閥 結 構 形 式
    代       號
    升        降
   直     通     式
         1
   立            式
         2
 
    旋        啟
   單     瓣     式
         4
   多     瓣     式
         5
   雙     瓣     式
         6
 
        
                                                             表 1—11
           安   全   閥   結   構   形   式
 代   號
 
 
   
 
 彈    簧
 
 封    閉
 帶 散 熱 片
全   啟   式
     0
 
     1
 
     2
 
 
 帶 板 手
全   啟   式
     4
 
 
 不 封 閉
雙彈簧微啟式
     3
微   啟   式
     7
全   啟   式
     8
微   啟   式
     5
帶控制機構
全   啟   式
     6
             脈              沖              式
     9
       註:槓桿式安全閥在類型代號前加“G”漢語拼音字母。
 
                                                            表 1—12
      減 壓 閥 結 構 形 式
        代           號
         薄        膜        式
         彈   簧   薄   膜   式
         活        塞        式
         波     紋     管    式
         杠        桿        式
1
2
3
4
5
 
 
                                                            表 1—13
      疏 水 閥 結 構 形 式
        代           號
        浮        球        式
        鍾   形   浮   子   式
        脈        沖        式
        熱      動     力   式
1
5
8
9
             
 
6. 閥座密封面或襯裡材料代號用漢語拼音字母表示,按表1—14的規定。
                                                     
 閥座密封面或襯裡材料
 代 號
 閥座密封面或襯裡材料
 代 號
銅     合     金
橡            膠
尼   龍   塑 料
氟     塑     料
巴   氏   合 金
合     金     鋼
T
X
N
F
B
H
   滲     氮     鋼
   硬   質   合 金
   襯            膠
   襯            鉛
   搪            瓷
   滲      硼    鋼
D
Y
J
Q
C
P
    
   註:由閥體直接加工的閥座密封面材料代號用“W”表示;當閥座和閥瓣(閘板)密封面材料不同時,
用低硬度材料代號表示(隔膜閥除外)。
 
     8.閥體材料代號用漢語拼音字母表示,按表 1—15的規定 
                                                             表 1—15 
   閥 體 材 料
 代    號
   閥 體 材 料
 代    號
HT25-47
KT30-6
QT40-15
H62
ZG25
         Z
K
Q
T
C
Cr5Mo
1Cr18Ni9Ti
Cr18Ni12Mo2Ti
12CrMoV
I
P
R
V
     註:PN≤1.0MPa的灰鑄鐵閥體和PN≥2.5MPa的碳素鋼閥體,省略本代號。
 
 
柱    塞   閥
    U
碟          閥
   D
 
 
2.傳動方式代號用阿拉伯數字錶示,按表1—2的規定
                                                                
 表 1—2
     傳   動   方   式
 代         號
傳   動   方   式
 代         號
     電      磁     閥
     電   磁— 液   動
     電 —   液    動
     蝸             輪
     正      齒     輪
        0
        1
        2
        3
        4
傘     齒      輪
氣             動
液             動
氣 —   液    動
電             動
5
6
7
8
9
註:①手輪、手柄和扳手傳動以及安全閥、減壓閥、疏水閥省略本代號。
    ②對於氣動或液動:常開式用6K、7K表示;常閉式用6B、7B表示;氣動帶手動用6S表示。
防爆電動用“9B”表示。
3.連接形式代號用阿拉伯數字錶示,按表1—3的規定
                                                                 表 1—3
連 節   形   式
 代        號
連 節   形   式
 代        號
內     螺     紋
外     螺     紋
法            蘭
焊            接
        1
        2
        4
        6
對            夾
卡            箍
卡            套
        7
        8
        9
     註:焊接包括對焊和承插焊
 4.結構形式代號用阿拉伯數字錶示1—4~13
                                                                  表 1—4
             閘     閥     結     構     形     式
   代   號
 
 
    明    桿
 
    楔    式
 彈   性   閘   板
      0
 
 剛
 
 
 性
 單 閘 板
      1
 雙 閘 板
      2
 平   行   式
 單 閘 板
      3
 雙 閘 板
      4
     暗     桿     楔    式
 單 閘 板
      5
 雙 閘 板
      6
 
                                                                表 1—5
   截 止 閥 和 節 流 閥 結 構 形 式
    代        號
       直            通            式
         1
       角                          式
         4
       直            流            式
         5
平        衡
 
    直     通    式
         6
    角           式
         7
 
                                                               表 1—6
           球   閥   結   構   形   式
    代       號
 
     浮        動
   直     通     式
         1
 L  形
 三 通 式
         4
 T  形
         5
     固        定
   直     通     式
         7
 
                                                                表 1—7
      蝶   閥   結   構   形   式
      代         號
杠          桿           式
垂       直      板      式
斜          板           式
0
1
3
   
                                                                表 1—8
    隔   膜   閥   結   構   形   式
       代         號
屋          脊           式
截          止           式
閘          板           式
1
3
7
 
                                                                表 1—9
        旋   塞   閥   結   構   形   式
    代       號
 
    填       料
   直     通     式
         3
   T  形 三 通 式
         4
   四     通     式
         5
    油       封
   直     通     式
         7
   T  形 三 通 式
         8
 
                                                                 表 1—10
      止 回 閥 和 底 閥 結 構 形 式
    代       號
    升        降
   直     通     式
         1
   立            式
         2
 
    旋        啟
   單     瓣     式
         4
   多     瓣     式
         5
   雙     瓣     式
         6
 
                                                             表 1—11
           安   全   閥   結   構   形   式
 代   號
 
 
   
 
 彈    簧
 
 封    閉
 帶 散 熱 片
全   啟   式
     0
 
     1
 
     2
 
 
 帶 板 手
全   啟   式
     4
 
 
 不 封 閉
雙彈簧微啟式
     3
微   啟   式
     7
全   啟   式
     8
微   啟   式
     5
帶控制機構
全   啟   式
     6
             脈              沖              式
     9
       註:槓桿式安全閥在類型代號前加“G”漢語拼音字母。
 
                                                            表 1—12
      減 壓 閥 結 構 形 式
        代           號
         薄        膜        式
         彈   簧   薄   膜   式
         活        塞        式
         波     紋     管    式
         杠        桿        式
1
2
3
4
5
 
 
                                                            表 1—13
      疏 水 閥 結 構 形 式
        代           號
        浮        球        式
        鍾   形   浮   子   式
        脈        沖        式
        熱      動     力   式
1
5
8
9
             
 
6. 閥座密封面或襯裡材料代號用漢語拼音字母表示,按表1—14的規定。
                                                     
 閥座密封面或襯裡材料
 代 號
 閥座密封面或襯裡材料
 代 號
銅     合     金
橡            膠
尼   龍   塑 料
氟     塑     料
巴   氏   合 金
合     金     鋼
T
X
N
F
B
H
   滲     氮     鋼
   硬   質   合 金
   襯            膠
   襯            鉛
   搪            瓷
   滲      硼    鋼
D
Y
J
Q
C
P
       註:由閥體直接加工的閥座密封面材料代號用“W”表示;當閥座和閥瓣(閘板)密封面材
料不同時,用低硬度材料代號表示(隔膜閥除外)。
 
     8.閥體材料代號用漢語拼音字母表示,按表 1—15的規定 
                                                             表 1—15 
   閥 體 材 料
 代    號
   閥 體 材 料
 代    號
HT25-47
KT30-6
QT40-15
H62
ZG25
         Z
K
Q
T
C
Cr5Mo
1Cr18Ni9Ti
Cr18Ni12Mo2Ti
12CrMoV
I
P
R
V
     註:PN≤1.0MPa的灰鑄鐵閥體和PN≥2.5MPa的碳素鋼閥體,省略本代號。
第二章 閥門的類型和用途
       
閥門類型繁多,本文只介紹常用閥門
                       
  第一節    閘    閥
閘閥是指關閉件(閘板)沿通路中心線的垂直方向移動的閥門。
閘閥在管路中主要作切斷用。
閘閥是使用很廣的一種閥門,一般口徑DN≥50mm的切斷裝置都選用它,有時口徑
很小的切斷裝置也選用閘閥,閘閥有以下優點:
①流體阻力小。
②開閉所需外力較小。
③介質的流向不受限制。
④全開時,密封面受工作介質的沖蝕比截止閥小。
⑤體形比較簡單,鑄造工藝性較好。
閘閥也有不足之處:
①外形尺寸和開啟高度都較大。安裝所需空間較大。
②開閉過程中,密封面間有相對摩擦,容易引起擦傷現象。
③閘閥一般都有兩個密封面,給加工、研磨和維修增加一些困難。
 
一、閘閥的種類
1. 按閘板的構造可分
1)平行式閘閥:密封面與垂直中心線平行,即兩個密封面互相平行的閘閥。如圖2—12所示。
 
          圖2-12                         圖2-13
在平行式閘閥中,以帶推力楔塊的結構最常為常見,既在兩閘板中間有雙面推力楔塊,這種閘閥適用於低壓中小口徑(DN40—300mm)閘閥。也有在兩閘板間帶有彈簧的,彈簧能產生予緊力,有利於閘板的密封。
2)楔式閘閥:密封面與垂直中心線成某種角度,即兩個密封面成楔形的閘閥如圖2—13所示。
密封面的傾斜角度一般有2°52´,3°30´,5°, 8°, 10°等,角度的大小主要取決於介質溫度的高低。一般工作溫度愈高,所取角度應愈大,以減小溫度變化時發生楔住的可能性。
在楔式閘閥中,又有單閘板,雙閘板和彈性閘板之分。單閘板楔式閘閥,結構簡單,使用可靠,但對密封面角度的精度要求較高,加工和維修較困難,溫度變化時楔住的可能性很大。雙閘板楔式閘閥在水和蒸氣介質管路中使用較多。它的優點是:對密封面角度的精度要求較低,溫度變化不易引起楔住的現象,密封面磨損時,可以加墊片補償。但這種結構零件較多,在粘性介質中易粘結,影響密封。更主要是上、下擋板長期使用易產生鏽蝕,閘板容易脫落。彈性閘板楔式閘閥,它具有單閘板楔式閘閥結構簡單,使用可靠的優點,又能產生微量的彈性變形彌補密封面角度加工過程中產生的偏差,改善工藝性,現已被大量採用。
2. 按閥桿的構造閘閥又可分為
1) 明桿閘閥:閥桿螺母在閥蓋或支架上,開閉閘板時,用旋轉閥桿螺母來實現閥桿的升降。如圖2—12所示。這種結構對閥桿的潤滑有利,開閉程度明顯,因此被廣泛採用。
2) 暗桿閘閥:閥桿螺母在閥體內,與介質直接接觸。開閉閘板時,用旋轉閥桿來實現。如圖2—14所示。這種結構的優點是:閘閥的高度總保持不變,因此安裝空間小,適用於大口徑或對安裝空間受限制的閘閥。此種結構要裝有開閉指示器,以指示開閉程度。這種結構的缺點是:閥桿螺紋不僅無法潤滑,而且直接接受介質侵蝕,容易損壞。
     圖2-14                           圖2-15
二、閘閥的通徑收縮
如果一個閥體內的通道直徑不一樣(往往都是閥座處的通徑小於法蘭連接處的通徑),稱為通徑收縮。如圖2—15所示。
通徑收縮能使零件尺寸縮小,開、閉所需力相應減小,同時可擴大零部件的應用範圍。但通徑收縮后。流體阻力損失增大。
在某些部門的某些工作條件下(如石油部門的輸油管線),不允許採用通徑收縮的閥門。這一方面是為了減小管線的阻力損失,另一方面是為了避免通徑收縮后給機械清掃管線造成障礙。
 
 
第二節      截止閥
         
 截止閥是關閉件(閥瓣)沿閥座中心線移動的閥門。
           截止閥在管路中主要作切斷用。截止閥有以下優點:
1. 在開閉過程中密封面的摩擦力比閘閥小,耐磨。
2. 開啟高度小。
3. 通常只有一個密封面,製造工藝好,便於維修。
截止閥使用較為普遍,但由於開閉力矩較大,結構長度較長,一般公稱通徑都限制在DN≤200mm以下。截止閥的流體阻力損失較大。因而限制了截止閥更廣泛的使用。
截止閥的種類很多,根據閥桿上螺紋的位置可分:
一、上螺紋閥桿截止閥
截止閥閥桿的螺紋在閥體的外面。其優點是閥桿不受介質侵蝕,便於潤滑,此種結構採用比較普遍。如圖 2—8所示。
二、下螺紋閥桿截止閥
截止閥閥桿的螺紋在閥體內。這種結構閥桿螺紋與介質直接接觸,易受侵蝕,並無法潤滑。此種結構用於小口徑和溫度不高的地方。如圖 2—9所示。
           圖2-8                                 圖2-9
根據截止閥的通道方向,又可分為;直通式截止閥,角式截止閥和三通式截止閥,后兩種截止閥通常做改變介質流向和分配介質用。
 
第三節      節流閥
 
節流閥是指通過改變通道面積達到控制或調節介質流量與壓力的閥門。
節流閥在管路中主要作節流使用。
最常見的節流閥是採用截止閥改變閥瓣形狀後作節流用。但用改變截止閥或閘閥開啟高度來作節流用是極不合適的,因為介質在節流狀態下流速很高,必然會使密封面沖蝕磨損,失去切斷密封作用。同樣用節流閥作切斷裝置也是不合適的。
常見的節流閥如圖 2 —10所示。
        圖2-10
節流閥的閥瓣有多種形狀,常見的有:
1. 鉤形閥瓣,常用於深冷裝置中的膨脹閥。如圖 2—11a所示。
2. 窗形閥瓣,適用於口徑較大的節流閥如圖2—11b所示。
3. 塞形閥瓣,適用於中小口徑節流閥,使用較普遍。如圖 2—11C所示。
           a                          b                       c
                                   圖2-11
                           
第四節 止回閥
 
止回閥是指依靠介質本身流動而自動開、閉閥瓣,用來防止介質倒流的閥門。
止回閥根據其結構可分
一、升降式止回閥:閥瓣沿著閥體垂直中心線滑動的止回閥,如圖2—16所示。
     圖2-16                             圖2-17
升降式止回閥只能安裝在水平管道上,在高壓小口徑止回閥上閥瓣可採用圓球。
升降式止回閥的閥體形狀與截止閥一樣(可與截止閥通用),因此它的流體阻力係數較大。
二、旋啟式止回閥:閥瓣圍繞閥座外的銷軸旋轉的止回閥,如圖2—17所示。
旋啟式止回閥應用較為普遍。
三、碟式止回閥:閥瓣圍繞閥座內的銷軸旋轉的止回閥。如圖2—18所示。
碟式止回閥結構簡單,只能安裝在水平管道上,密封性較差。
四、管道式止回閥,閥瓣沿著閥體中心線滑動的閥門。如圖2—19所示。
         圖2-18                            圖2-19
管道式止回閥是新出現的一種閥門,它的體積小,重量較輕,加工工藝性好,是止回閥發展方向之一。但流體阻力係數比旋啟式止回閥略大。
 
第五節 旋塞閥
 
旋塞閥是指關閉件(塞子)繞閥體中心線旋轉來達到開啟和關閉的一種閥門。
旋塞閥在管路中主要用作切斷、分配和改變介質流動方向的。
旋塞閥是歷史上最早被人們採用的閥件。由於結構簡單,開閉迅速(塞子旋轉四分之一圈就能完成開閉動作),操作方便,流體阻力小,至今仍被廣泛使用。目前主要用於低壓,小口徑和介質溫度不高的情況下。
旋塞閥的塞子和塞體是一個配合很好的圓錐體,其錐度一般為1:6和1:7。
一、緊定式旋塞閥
緊定式旋塞閥通常用於低壓直通管道,密封性能完全取決於塞子和塞體之間的吻合度好壞,其密封面的壓緊是依靠擰緊下部的螺母來實現的。一般用於PN≤0.6Mpa。如圖2—1所示。
        圖2-1                              圖2-2
二、填料式旋塞閥。
填料式旋塞閥是通過壓緊填料來實現塞子和塞體密封的。由於有填料,因此密封性能較好。通常這種旋塞閥有填料壓蓋,塞子不用伸出閥體,因而減少了一個工作介質的泄漏途徑。這種旋塞閥大量用於PN≤1Mpa的壓力,如圖2—2所示。
 
三、自封式旋塞閥
自封式旋塞閥是通過介質本身的壓力來實現塞子和塞體之間的壓緊密封的。塞子的小頭向上伸出體外,介質通過進口處的小孔進入塞子大頭,將塞子向上壓緊,此種結構一般用於空氣介質。如圖2—3所示。
四、油封式旋塞閥
近年來旋塞閥的應用範圍不斷擴大,出現了帶有強制潤滑的油封式旋塞閥。由於強制潤滑使塞子和塞體的密封面間形成一層油膜。這樣密封性能更好,開閉省力,防止密封面受到損傷。如圖2—4所示。
          圖2-3                                          圖2-4
 
第六節                   球閥
 
球閥和旋塞閥是同屬一個類型的閥門,只有它的關閉件是個球體,球體繞閥體中心線作旋轉來達到開啟、關閉的一種閥門。
球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質的流動方向。
球閥是近年來被廣泛採用的一種新型閥門,它具有以下優點:
1. 流體阻力小,其阻力係數與同長度的管段相等。
2. 結構簡單、體積小、重量輕。
3. 緊密可靠,目前球閥的密封面材料廣泛使用塑料、密封性好,在真空系統中也已廣
泛使用。
4. 操作方便,開閉迅速,從全開到全關只要旋轉90°,便於遠距離的控制。
5. 維修方便,球閥結構簡單,密封圈一般都是活動的,拆卸更換都比較方便。
6. 在全開或全閉時,球體和閥座的密封面與介質隔離,介質通過時,不會引起閥門密封面的侵蝕。
7. 適用範圍廣,通徑從小到幾毫米,大到幾米,從高真空至高壓力都可應用。
球閥已廣泛應用於石油、化工、發電、造紙、原子能、航空、火箭等各部門,以及人們日常生活中。
球閥按結構形式可分:
一、浮動球球閥
球閥的球體是浮動的,在介質壓力作用下,球體能產生一定的位移並緊壓在出口端的密封面上,保證出口端密封。如圖2—5所示。
               
                           圖 2-5
浮動球球閥的結構簡單,密封性好,但球體承受工作介質的載荷全部傳給了出口密封圈,因此要考慮密封圈材料能否經受得住球體介質的工作載荷。這種結構,廣泛用於中低壓球閥。
二、固定球球閥
球閥的球體是固定的,受壓后不產生移動。固定球球閥都帶有浮動閥座,受介質壓力后,閥座產生移動,使密封圈緊壓在球體上,以保證密封。通常在與球體的上、下軸上裝有軸承,操作扭距小,適用於高壓和大口徑的閥門。如圖2—6所示。
為了減少球閥的操作扭矩和增加密封的可靠程度,近年來又出現了油封球閥,既在密封面間壓注特製的潤滑油,以形成一層油膜,即增強了密封性,又減少了操作扭矩,更適用高壓大口徑的球閥。
三、彈性球球閥
球閥的球體是彈性的。球體和閥座密封圈都採用金屬材料製造,密封比壓很大,依靠介質本身的壓力已達不到密封的要求,必須施加外力。這種閥門適用於高溫高壓介質。
如圖2—7所示。
彈性球體是在球體內壁的下端開一條彈性槽,而獲得彈性。當關閉通道時,用閥桿的楔形頭使球體漲開與閥座壓緊達到密封。在轉動球體之前先鬆開楔形頭,球體隨之恢復原原形,使球體與閥座之間出現很小的間隙,可以減少密封面的摩擦和操作扭矩。
球閥按其通道位置可分為直通式,三通式和直角式。后兩種球閥用於分配介質與改變介質的流向。
             
      圖2-6                                 圖2-7
                       第七節   蝶閥
蝶板在閥體內繞固定軸旋轉的閥門,叫蝶閥。
1.作為密封型的蝶閥,是在合成橡膠出現以後,才給它帶來了迅速的發展,因此它是一種新型的截流閥。在我國直至二十世紀八十年代,蝶閥主要作用於低壓閥門,閥座採用合成橡膠,到九十年代,由於國外交流增多,硬密封〈金屬密封〉蝶閥得以迅速發展。目前已有多家閥門廠能穩定地生產中壓金屬密封蝶閥,使蝶閥應運領域更為廣泛。
2.蝶閥能輸送和控制的介質有水、凝結水、循環水、污水、海水、空氣、煤氣、液態天然氣、乾燥粉末、泥漿、果漿及帶懸浮物的混合物。
目前國產蝶閥參數如下:
公稱壓力:PN0.25——4.0MPa
公稱統徑:DN100——3000mm
工作溫度:≤425℃
3.蝶閥種類:
根據連接方式:法蘭式、對夾式。
根據密封面材料;軟密封、硬密封。
根據結構形式,蝶閥可分成以下類型:
——板式
蝶閥      ——斜板式
——偏置板式
——槓桿式
4.蝶閥的特點:
(1)結構簡單,外形尺寸小。由於結構緊湊,結構長度短,體積小,重量輕,適用於大口徑的閥門。
(2)流體阻力小,全開時,閥座通道有效流通面積較大,因而流體阻力較小。
(3)啟閉方便迅速,調節性能好,蝶板旋轉90°既可完成啟閉。通過改變蝶板的旋轉角度可以分級控   制流量。
(4)啟閉力矩較小,由於轉軸兩側蝶板受介質作用基本相等,而產生轉矩的方向相反,因而啟閉較省力。
(5)低壓密封性能好,密封面材料一般採用橡膠、塑料、故密封性能好。受密封圈材料的限制,蝶閥的使用壓力和工作溫度範圍較小。但硬密封蝶閥的使用壓力和工作溫度範圍,都有了很大的提高。
5.蝶閥的結構
蝶閥主要由閥體、蝶板、閥桿、密封圈和傳動裝置組成。蝶閥的結構見圖1--21。
(1)閥體    閥體呈圓筒狀,上下部分各有一個圓柱形凸台,用於安裝閥桿。蝶閥與管道多採用法蘭連接;如採用對夾連接,其結構長度最小。
(2)閥桿     閥桿是蝶板的轉軸,軸端採用填料函密封結構,可防止介質外漏。閥桿上端與傳動裝置直接相接,以傳遞力矩。
(3)蝶板     蝶板是蝶閥的啟閉件。根據蝶板在閥體中的安裝方式,蝶閥可以分成以下幾種形式:
①中心對稱板。見圖1--21(A),閥桿固定在蝶板的徑向中心孔上,閥桿與蝶板均垂直安裝
(a)                (b)                  (c)                  (d)
                       圖1-2 蝶閥結構圖
a: 板式    b:斜板式  c:偏置板式  d:槓桿式
二、非密封形蝶閥:關閉時不能保證密封的蝶閥。在管路中只能做節流用,密封圈通常是用金屬製成的。
第八節  安全閥
 
    安全閥是防止介質壓力超過規定數值起安全作用的閥門。
    安全閥在管路中,當介質工作壓力超過規定數值時,閥門便自動開啟,排放出多餘介質;而當工作壓力恢復到規定值時,又自動關閉。
一、安全閥常用的術語
  1、開啟壓力:當介質壓力上升到規定壓力數值時,閥瓣便自動開啟,介質迅速噴出,此時閥門進口處壓力稱為開啟壓力。
  2、排放壓力;閥瓣開啟后,如設備管路中的介質壓力繼續上升,閥瓣應全開,排放額定的介質排量,這時閥門進口處的壓力稱為排放壓力。
  3、關閉壓力:安全閥開啟,排出了部分介質后,設備管路中的壓力逐漸降低,當降低到小於工作壓力的預定值時,閥瓣關閉,開啟高度為零,介質停止流出。這時閥門進口處的壓力稱為關閉壓力,又稱回座壓力。
  4、工作壓力;設備正常工作中的介質壓力稱為工作壓力。此時安全閥處於密封狀態。
  5、排量:在排放介質閥瓣處於全開狀態時,從閥門出口處測得的介質在單位時間內的排出量,稱為閥的排量。
二、安全閥的種類
 1、根據安全閥的結構可分
 ⑴重鎚(槓桿)式安全閥:用槓桿和重鎚來平衡閥瓣的壓力。重鎚式安全閥靠移動重鎚的位置或改變重鎚的重量來調整壓力。它的優點在於結構簡單;缺點是比較笨重回座力低。這種結構的安全閥只能用於固定的設備上。如圖2--22所示。
 ⑵彈簧式安全閥:利用壓縮彈簧的力來平衡閥瓣的壓力並使之密封。彈簧式安全閥靠調節彈簧的壓縮量來調整壓力。它的優點在於比重鎚式安全閥體積小、輕便,靈敏度高,安裝位置不受嚴格限制;缺點是作用在閥桿上的力隨彈簧變形而發生變化。同時必須注意彈簧的隔熱和散熱問題。彈簧式安全閥的彈簧作用力一般不要超過2000公斤。因為過大過硬的彈簧不適於精確的工作。如圖2--23所示。
 ⑶脈衝式安全閥:脈衝式安全閥由主閥和輔閥組成。主閥和輔閥連在一起,通過輔閥的脈衝作用帶動主閥動作。如圖2--24所示。
             圖2-22                圖2-23                  圖2-24
        脈衝式安全閥通常用於大口徑管路上。因為大口徑安全閥如採用重鎚或彈簧式時都不適應。脈衝式安全閥由主閥和輔閥兩部分組成。當管路中介質超過額定值時,輔閥首先動作帶動主閥動作,排放出多餘介質。
 2、根據安全閥閥瓣最大開啟高度與閥座通徑之比,又為分可:
 ⑴微啟式:閥瓣的開啟高度為閥座通徑的1/20~1/10。如圖2--25所示。由於開啟高度小,對這種閥的結構和幾何形狀要求不象全啟式那樣嚴格,設計、製造、維修、和試驗都比較方便,但效率較低。
 ⑵全啟式:閥瓣的開啟高度為閥座通徑的1/4~1/3。如圖2--26所示。
                 圖 2-25                               圖2-26
        全啟式安全閥是藉助氣體介質的膨脹衝力,使閥瓣達到足夠的升高和排量。它利用閥瓣和閥座的上、下兩個調節環,使排出的介質在閥瓣和上下兩個閥節環之間形成一個壓力區,使閥瓣上升到要求的開啟高度和規定的回座壓力。此種結構靈敏度高,使用較多,但上、下調節環的位置難於調整,使用須仔細。
3、根據安全閥閥體構造又可分
⑴全封閉式:排放介質時不向外泄漏,而全部通過排泄管放掉。
⑵半封閉式:排放介質時,一部分通過排泄管排放,另一部分從閥蓋與閥桿配合處向外泄漏。
⑶敞開式:排放介質時,不引到外面,直接由閥瓣上訪排泄。
                                                    
第三章   閥門主要零件材料
       
製造閥門零件材料很多,包括各種不同牌號的黑色金屬和有色金屬及其合金、各種非金屬材料等。
 製造閥門零件的材料要根據下列因素來選擇:
 1、工作介質的壓力、溫度和特性。
 2、該零件的受力情況以及在閥門結構中所起作用。
 3、有較好的工藝性。
 4、在滿足以上條件情況下,要有較低的成本。
 
第一節       閥體、閥蓋和閥板(閥瓣)的材料
 
閥體、閥蓋和閘板(閥瓣)是閥門主要零件之一,直接承受介質壓力,所用材料必須符合“閥門的壓力與溫度等級”的規定。常用材料有下面幾種:
一、灰鑄鐵:灰鑄鐵適用於公稱壓力PN≤1.0MPa,溫度為-10℃~200℃的水、蒸汽、空氣、煤氣及油品等介質。灰鑄鐵常用牌號為:HT200、HT250、HT300、HT350。
二、可鍛鑄鐵:適用於公稱壓力PN≤2.5MPa,溫度為-30~300℃的水、蒸汽、空氣及油品介質,常用牌號有:KTH300—06、KTH330—08、KTH350—10。
三、球墨鑄鐵:適用於PN≤4.0MPa,溫度為-30~350℃的水、蒸汽、空氣及油品等介質。常用牌號有:QT400—15、QT450—10、QT500—7。
    鑒於目前國內工藝水平,各廠參差不齊,用戶又往往不易檢驗。根據經驗,建議PN≤2.5MPa,閥門還是採用鋼製閥門為安全。
四、耐酸高硅球墨鑄鐵:適用於公稱壓力PN≤0.25MPa,溫度低於120℃的腐蝕性介質。
五、碳素鋼:適用於公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30~425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油製品等介質。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優質鋼20、25、30及低合金結構鋼16Mn。
六、銅合金:適用於PN≤2.5MPa的水、海水、氧氣、空氣、油品等介質,以及溫度-40~250℃的蒸汽介質,常用牌號為ZGnSn10Zn2(錫青銅),H62、Hpb59—1(黃銅)、QAZ19—2、QA19—4(鋁青銅)。
七、高溫銅:適用於公稱壓力PN≤17.0MPA、溫度≤570℃的蒸汽及石油產品。常用牌號有ZGCr5Mo,1Cr5M0. ZG20CrMoV, ZG15Gr1Mo1V, 12CrMoV , WC6, WC9等牌號。具體選用必須按照閥門壓力與溫度規範的規定。
八、低溫鋼,適用於公稱壓力PN≤6.4Mpa,溫度≥—196℃乙烯,丙烯,液態天然氣,液氮等介質,常用牌號)有ZG1Cr18Ni9 、0Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti 、ZG0Cr18Ni9
九、不銹耐酸鋼,適用於公稱壓力PN≤6.4Mpa 、溫度≤200℃硝酸,醋酸等介質,常用牌號有ZG0Cr18Ni9Ti 、 ZG0Cr18Ni10<耐硝酸>,ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti<耐酸和尿素>
 
第二節       密封面材料
 
密封面是閥門最關鍵的工作面,密封面質量的好壞關係到閥門的使用壽命,通常密封面材料要考慮耐腐蝕,耐擦傷,耐沖蝕,抗氧化等因素。
通常分兩大類:
(一)   軟質材料
1、 橡膠(包括丁睛橡膠,氟橡膠等)
2、 塑料(聚四氟乙烯,尼龍等)
(二)   硬密封材料
1、 銅合金(用於低壓閥門)
2、 鉻不鏽鋼(用於普通高中壓閥門)
3、 司太立合金(用於高溫高壓閥門及強腐蝕閥門)
4、 鎳基合金(用於腐蝕性介質)
 
    第三節   閥 桿 材 料
 
閥桿在閥門開啟和關閉過程中,承受拉、壓和扭轉作用力,並與介質直接接觸,同時和填料之間還有相對的摩擦運動,因此閥桿材料必須保證在規定溫度下有足夠的強度和衝擊韌性,有一定的耐腐蝕性和抗擦傷性,以及良好的工藝性。
常用的閥桿材料有以下幾種。
一、碳素鋼
用於低壓和介質溫度不超過300℃的水、蒸汽介質時,一般選用A5普通碳素鋼。
用於中壓和介質溫度不超過450℃的水、蒸汽介質時,一般選用35優質碳素鋼。
二、合金鋼
用於中壓和高壓,介質溫度不超過450℃的水、蒸汽、石油等介質時,一般選用
40Cr(鉻鋼)。
用於高壓、介質溫度不超過540℃的水、蒸汽等介質時,可選用38CrMoALA滲
氮鋼。
用於高壓、介質溫度不超過570℃的蒸汽介質時,一般選用25Cr2MoVA鉻鉬釩鋼。
三、不銹耐酸鋼
用於中壓和高壓、介質溫度不超過450℃的非腐蝕性介質與弱腐蝕性介質,可選
用1Cr13、2Cr13、3Cr13鉻不鏽鋼。
用於腐蝕性介質時,可選用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti
等不銹耐酸鋼和PH15-7Mo沉澱硬化鋼。
四、耐熱鋼
用於介質溫度不超過600℃的高溫閥門時,可選用4Cr10Si2Mo馬氏體型耐熱鋼和
4Cr14Ni14W2Mo奧氏體型耐熱鋼。
 
第四節     閥桿螺母材料
 
閥桿螺母在閥門開啟和關閉過程中,直接承受閥桿軸向力,因此必須具備一定的強度。同時它與閥桿是螺紋傳動,要求摩擦係數小,不生鏽和避免咬死現象。
一、銅合金
銅合金的摩擦係數較小,不生鏽,是目前普遍採用的材料之一。對於Pg<1.6Mpa的低壓閥門可採用ZHMn58-2-2鑄黃銅。對於Pg16-6.4Mpa的中壓閥門可採用ZQAL9-4無錫青銅。對於高壓閥門可採用ZHAL66-6-3-2鑄黃銅。
二、鋼
當工作條件不允許採用銅合金時,可選用35、40等優質炭素鋼,2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2等不銹耐酸鋼。
工作條件不允許指下列情況。
1、用於電動閥門上,帶有瓜形離合器的閥桿螺母,需要進行熱處理獲得高的硬度或表面硬度。
2、工作介質或周圍環境不適合選用銅合金時,如對銅有腐蝕的氨介質。
選用鋼製閥桿螺母時,要特別注意螺紋的咬死現象。
 
第五節                               緊固件、填料及墊片材料
 
一、緊固件材料
緊固件主要包括螺栓、雙頭螺栓和螺母。緊固件在閥門上直接承受壓力,對防止介質外流起關重要作用,因此選用的材料必須保證在使用溫度下有足夠的強度與衝擊韌性。
根據介質壓力和溫度選擇緊固件材料時可按表5-1選擇。
 
名稱
公稱壓力
Pg
(Mpa)
介 質 溫 度 (℃)
300
350
400
425
450
530
螺栓
 雙頭
 螺栓
1.6-2.5
A3
35
30CrMoA
_
4.0-10.0
35
35CrMoA
25Cr2MoVA
16.0-20.0
30CrMoA
35CrMoA
25Cr2MoVA
 
螺母
1.6-2.5
A3
30
35
_
4.0-10.0
30
35
35CrMoA
16.0-20.2
35
35CrMoA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 表5-1
選用合金鋼材料時必須經過熱處理。對緊回件有特殊耐腐蝕要求時,可選用Cr17Ni2、2Cr13、1Cr18Ni9等不銹耐酸鋼。
二、填料材料
在閥門上,填料是用來充填閥蓋填料室的空間,以防止介質經由閥桿和閥蓋填料室空間泄漏。
1、 對填料的要求
1) 耐腐蝕性好,填料與介質接觸,必須能耐介質的腐蝕。
2) 密封性好,填料在介質及工作溫度的作用下不泄漏。
3) 摩擦係數小,以減小閥桿與填料間的摩擦力矩。
2、 填料的種類
填料可分為軟質填料及硬質填料兩種:
1)軟質填料:系由植物質,即大麻、亞麻、棉、黃麻等,或由礦物質,即石棉纖維,
或由石棉纖維內夾金屬絲和外塗石墨粉等編織的線繩,也有壓成的成型的填料,以及近年來新發展的柔性石墨填料材料。
植物質填料較便宜,常用於100℃以下的低壓閥門;礦物質填料可用於450-500℃的閥門。
近年來使用橡膠O型圈做填料的結構在逐步推廣,但介質溫度一般限制在60℃以下。
高溫高壓閥門上的填料也有採用純石棉加片狀石墨粉壓緊而成的。
2)硬質填料:即由金屬或金屬與石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯壓合燒結而成型的填料,金屬填料使用較少。
3、 填料的選擇
選擇填料要根據介質、溫度和壓力來選擇,常用的材料有以下幾種:
1)油浸石棉繩,可按表5-2選擇。
2)橡膠石棉繩:可按表5-3選擇。
3)石墨石棉繩:石棉繩上塗有石墨粉,可用溫度450℃以上,壓力可以達到16Mpa
,一般適用於高壓蒸汽上。近後來又逐步採用了壓成人字型填料,單圈放置,密封性好。
4)聚四氟乙烯:這是一種目前使用較廣的一種填料。特別適用腐蝕性介質上,但溫度不得起過200℃。一般採用壓制或棒料車制而成,形狀如圖5-1所示。
          a                       b                     c
                               圖5-1
 
 牌
規           格
(直徑或方形邊長)
適用極限壓力
kgf/cm²
適用極限溫度
(℃)
用途
 
 
 
 
 
 
 
YS450
F
3.4.5.6.8.10
13.16.19.22.25
 
 
 
       60
 
 
 
450
 
 
用於水蒸氣、空氣、
石油產品
Y
5.6.8.10.13
16.19.22.25
N
3.5.6.8.10.13
16.19.22.25
YS350
F、Y、N
3.5.6.8.10.13
16.19.22.25.
45
350
YS250
F、Y、N
3.5.6.8.10.13.
16.19.22.25
45
250
表5-2
註:形狀代號F表示方的,穿心或一至多層編結;Y表示圓的,中間是一扭制芯子,外邊是一至多層編結;N表示扭制的。
規     格
(直公式或方形邊長)
適用極限壓力
kgf/cm²
適用極限溫度
(℃)
橡膠
石棉
盤根
XS450
3 . 4 . 5 . 6 . 8
10 . 13 . 16 . 19
22 . 25 . 28
60
450
用於蒸汽
、石油產
XS350
45
350
XS250
45
250
                                 表5-3
三、墊片材料
墊片是用來充填兩個結合面(如閥體和閥蓋之間的密封面)間所有凹凸不平處,以防止介質從結合面間泄漏。
1、 對墊片的要求
墊片材料在工作溫度下具有一定的彈性和塑性以及足夠的強度,以保證密封。同時要具有良好的耐腐蝕性。
2、 墊片材料的種類和選擇
墊片可分為軟質和硬質兩種,軟質一般為非金屬材料,如硬紙板、橡膠、石棉橡膠板,
聚四氟乙烯等。硬質一般為金屬材料或者金屬包石棉、金屬與石棉纏繞的等。
    墊片的形狀有很多,有扁平的、圓形的、橢圓形的、齒形的、透鏡式的以及其他特殊形狀的。
圖5-2為金屬包有石棉襯墊和金屬石棉纏繞式墊片
圖5-3為橡膠制O形圈。
圖5-4為梯形槽式金屬墊片。
圖5-5為密封面凹凸式金屬齒形墊片。
圖5-6為密封面透鏡式金屬墊片。
                          
         圖5-5                                           圖5-6
金屬墊片的材料一般用08、10、20優質碳素鋼和1Cr13、1Cr18Ni9不鏽鋼,加工精度和表面光潔度要求較高,適用於高溫高壓閥門。
非金屬墊片材料一般塑性較好,用不大的壓力就能達到密封。適用於低溫低壓閥門。
墊片材料可按表5-4選擇。
 
                                                                   表5-4
墊 片 材 料
介   質
應用範圍
壓力(Mpa)
溫度(℃)
厚紙板
水、油類
10
40
油浸紙板
水、油類
10
40
橡膠板
水、空氣
6
50
石棉板
蒸汽、煤氣
6
450
聚四氟乙烯
腐蝕性介質
25
200
橡膠石棉板XB-450
水蒸汽、空氣、煤氣
60
450
           XB-350
水蒸汽、空氣、煤氣
40
350
           XB-200
水蒸汽、空氣、煤氣
15
200
耐油橡膠石棉板
油類
160
30
08鋼與XB-450充填
蒸汽
100
450
08鋼與XB-350充填
蒸汽
40
350
1Cr13、0Cr13石棉充填
蒸汽
100
600
08鋼與耐油橡膠石棉充填
油類
100
350
水蒸汽、空氣
100
250
水蒸汽、空氣
64
350
10鋼、20鋼
水蒸汽、油類
200
450
1Cr13
蒸汽
200
550
1Cr13Ni9
蒸汽
200
600
                                表5-4
 
製造閥門零件材料很多,包括各種不同牌號的黑色金屬和有色金屬及其合金、各種非金屬材料等。
 製造閥門零件的材料要根據下列因素來選擇:
 1、工作介質的壓力、溫度和特性。
 2、該零件的受力情況以及在閥門結構中所起作用。
 3、有較好的工藝性。
 4、在滿足以上條件情況下,要有較低的成本。
 
第一節       閥體、閥蓋和閥板(閥瓣)的材料
 
閥體、閥蓋和閘板(閥瓣)是閥門主要零件之一,直接承受介質壓力,所用材料必須符合“閥門的壓力與溫度等級”的規定。常用材料有下面幾種:
一、灰鑄鐵:灰鑄鐵適用於公稱壓力PN≤1.0MPa,溫度為-10℃~200℃的水、蒸汽、空氣、煤氣及油品等介質。灰鑄鐵常用牌號為:HT200、HT250、HT300、HT350。
二、可鍛鑄鐵:適用於公稱壓力PN≤2.5MPa,溫度為-30~300℃的水、蒸汽、空氣及油品介質,常用牌號有:KTH300—06、KTH330—08、KTH350—10。
三、球墨鑄鐵:適用於PN≤4.0MPa,溫度為-30~350℃的水、蒸汽、空氣及油品等介質。常用牌號有:QT400—15、QT450—10、QT500—7。
    鑒於目前國內工藝水平,各廠參差不齊,用戶又往往不易檢驗。根據經驗,建議PN≤2.5MPa,閥門還是採用鋼製閥門為安全。
四、耐酸高硅球墨鑄鐵:適用於公稱壓力PN≤0.25MPa,溫度低於120℃的腐蝕性介質。
五、碳素鋼:適用於公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30~425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油製品等介質。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優質鋼20、25、30及低合金結構鋼16Mn。
六、銅合金:適用於PN≤2.5MPa的水、海水、氧氣、空氣、油品等介質,以及溫度-40~250℃的蒸汽介質,常用牌號為ZGnSn10Zn2(錫青銅),H62、Hpb59—1(黃銅)、QAZ19—2、QA19—4(鋁青銅)。
七、高溫銅:適用於公稱壓力PN≤17.0MPA、溫度≤570℃的蒸汽及石油產品。常用牌號有ZGCr5Mo,1Cr5M0. ZG20CrMoV, ZG15Gr1Mo1V, 12CrMoV , WC6, WC9等牌號。具體選用必須按照閥門壓力與溫度規範的規定。
八、低溫鋼,適用於公稱壓力PN≤6.4Mpa,溫度≥—196℃乙烯,丙烯,液態天然氣,液氮等介質,常用牌號)有ZG1Cr18Ni9 、0Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti 、ZG0Cr18Ni9
九、不銹耐酸鋼,適用於公稱壓力PN≤6.4Mpa 、溫度≤200℃硝酸,醋酸等介質,常用牌號有ZG0Cr18Ni9Ti 、 ZG0Cr18Ni10<耐硝酸>,ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti<耐酸和尿素>
 
第二節       密封面材料
 
密封面是閥門最關鍵的工作面,密封面質量的好壞關係到閥門的使用壽命,通常密封面材料要考慮耐腐蝕,耐擦傷,耐沖蝕,抗氧化等因素。
通常分兩大類:
(一)   軟質材料
1、 橡膠(包括丁睛橡膠,氟橡膠等)
2、 塑料(聚四氟乙烯,尼龍等)
(二)   硬密封材料
1、 銅合金(用於低壓閥門)
2、 鉻不鏽鋼(用於普通高中壓閥門)
3、 司太立合金(用於高溫高壓閥門及強腐蝕閥門)
4、 鎳基合金(用於腐蝕性介質)
 
    第三節   閥 桿 材 料
 
閥桿在閥門開啟和關閉過程中,承受拉、壓和扭轉作用力,並與介質直接接觸,同時和填料之間還有相對的摩擦運動,因此閥桿材料必須保證在規定溫度下有足夠的強度和衝擊韌性,有一定的耐腐蝕性和抗擦傷性,以及良好的工藝性。
常用的閥桿材料有以下幾種。
一、碳素鋼
用於低壓和介質溫度不超過300℃的水、蒸汽介質時,一般選用A5普通碳素鋼。
用於中壓和介質溫度不超過450℃的水、蒸汽介質時,一般選用35優質碳素鋼。
二、合金鋼
用於中壓和高壓,介質溫度不超過450℃的水、蒸汽、石油等介質時,一般選用
40Cr(鉻鋼)。
用於高壓、介質溫度不超過540℃的水、蒸汽等介質時,可選用38CrMoALA滲
氮鋼。
用於高壓、介質溫度不超過570℃的蒸汽介質時,一般選用25Cr2MoVA鉻鉬釩鋼。
三、不銹耐酸鋼
用於中壓和高壓、介質溫度不超過450℃的非腐蝕性介質與弱腐蝕性介質,可選
用1Cr13、2Cr13、3Cr13鉻不鏽鋼。
用於腐蝕性介質時,可選用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti
等不銹耐酸鋼和PH15-7Mo沉澱硬化鋼。
四、耐熱鋼
用於介質溫度不超過600℃的高溫閥門時,可選用4Cr10Si2Mo馬氏體型耐熱鋼和
4Cr14Ni14W2Mo奧氏體型耐熱鋼。
 
第四節     閥桿螺母材料
 
閥桿螺母在閥門開啟和關閉過程中,直接承受閥桿軸向力,因此必須具備一定的強度。同時它與閥桿是螺紋傳動,要求摩擦係數小,不生鏽和避免咬死現象。
一、銅合金
銅合金的摩擦係數較小,不生鏽,是目前普遍採用的材料之一。對於Pg<1.6Mpa的低壓閥門可採用ZHMn58-2-2鑄黃銅。對於Pg16-6.4Mpa的中壓閥門可採用ZQAL9-4無錫青銅。對於高壓閥門可採用ZHAL66-6-3-2鑄黃銅。
二、鋼
當工作條件不允許採用銅合金時,可選用35、40等優質炭素鋼,2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2等不銹耐酸鋼。
工作條件不允許指下列情況。
1、用於電動閥門上,帶有瓜形離合器的閥桿螺母,需要進行熱處理獲得高的硬度或表面硬度。
2、工作介質或周圍環境不適合選用銅合金時,如對銅有腐蝕的氨介質。
選用鋼製閥桿螺母時,要特別注意螺紋的咬死現象。
 
第五節                               緊固件、填料及墊片材料
 
一、緊固件材料
緊固件主要包括螺栓、雙頭螺栓和螺母。緊固件在閥門上直接承受壓力,對防止介質外流起關重要作用,因此選用的材料必須保證在使用溫度下有足夠的強度與衝擊韌性。
根據介質壓力和溫度選擇緊固件材料時可按表5-1選擇。
 
                                                                            表5-1
 
名稱
公稱壓力
PN
(Mpa)
介 質 溫 度 (℃)
300
350
400
425
450
530
螺栓
 雙頭
 螺栓
1.6-2.5
A3
35
30CrMoA
_
4.0-10.0
35
35CrMoA
25Cr2MoVA
16.0-20.0
30CrMoA
35CrMoA
25Cr2MoVA
 
螺母
1.6-2.5
A3
30
35
_
4.0-10.0
30
35
35CrMoA
16.0-20.2
35
35CrMoA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

選用合金鋼材料時必須經過熱處理。對緊回件有特殊耐腐蝕要求時,可選用Cr17Ni2、2Cr13、
1Cr18Ni9等不銹耐酸鋼。
二、填料材料
在閥門上,填料是用來充填閥蓋填料室的空間,以防止介質經由閥桿和閥蓋填料室空間泄漏。
1、 對填料的要求
1) 耐腐蝕性好,填料與介質接觸,必須能耐介質的腐蝕。
2) 密封性好,填料在介質及工作溫度的作用下不泄漏。
3) 摩擦係數小,以減小閥桿與填料間的摩擦力矩。
2、 填料的種類
填料可分為軟質填料及硬質填料兩種:
1)軟質填料:系由植物質,即大麻、亞麻、棉、黃麻等,或由礦物質,即石棉纖維,
或由石棉纖維內夾金屬絲和外塗石墨粉等編織的線繩,也有壓成的成型的填料,以及
近年來新發展的柔性石墨填料材料。
植物質填料較便宜,常用於100℃以下的低壓閥門;礦物質填料可用於450-500℃的閥門。
近年來使用橡膠O型圈做填料的結構在逐步推廣,但介質溫度一般限制在60℃以下。
高溫高壓閥門上的填料也有採用純石棉加片狀石墨粉壓緊而成的。
2)硬質填料:即由金屬或金屬與石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯壓合燒結而
成型的填料,金屬填料使用較少。
3、 填料的選擇
選擇填料要根據介質、溫度和壓力來選擇,常用的材料有以下幾種:
1)油浸石棉繩,可按表5-2選擇。
2)橡膠石棉繩:可按表5-3選擇。
3)石墨石棉繩:石棉繩上塗有石墨粉,可用溫度450℃以上,壓力可以達到16Mpa
,一般適用於高壓蒸汽上。近後來又逐步採用了壓成人字型填料,單圈放置,密封性好。
4)聚四氟乙烯:這是一種目前使用較廣的一種填料。特別適用腐蝕性介質上,但溫度
不得起過200℃。一般採用壓制或棒料車制而成,形狀如圖5-1所示。
          a                       b                     c
                               圖5-1
 
 牌
規           格
(直徑或方形邊長)
適用極限壓力
kgf/cm²
適用極限溫度
(℃)
用途
 
 
 
 
 
 
 
YS450
F
3.4.5.6.8.10
13.16.19.22.25
 
 
 
       60
 
 
 
450
 
 
用於水蒸氣、空氣、
石油產品
Y
5.6.8.10.13
16.19.22.25
N
3.5.6.8.10.13
16.19.22.25
YS350
F、Y、N
3.5.6.8.10.13
16.19.22.25.
45
350
YS250
F、Y、N
3.5.6.8.10.13.
16.19.22.25
45
250
表5-2
註:形狀代號F表示方的,穿心或一至多層編結;Y表示圓的,中間是一扭制芯子,外邊是一至多
層編結;N表示扭制的。
 
規     格
(直公式或方形邊長)
適用極限壓力
kgf/cm²
適用極限溫度
(℃)
橡膠
石棉
盤根
XS450
3 . 4 . 5 . 6 . 8
10 . 13 . 16 . 19
22 . 25 . 28
60
450
用於蒸汽
、石油產
XS350
45
350
XS250
45
250
                                 表5-3
三、墊片材料
 
墊片是用來充填兩個結合面(如閥體和閥蓋之間的密封面)間所有凹凸不平處,以防止介質
從結合面間泄漏。
1、 對墊片的要求
墊片材料在工作溫度下具有一定的彈性和塑性以及足夠的強度,以保證密封。同時要具有
良好的耐腐蝕性。
2、 墊片材料的種類和選擇
墊片可分為軟質和硬質兩種,軟質一般為非金屬材料,如硬紙板、橡膠、石棉橡膠板,聚四
氟乙烯等。硬質一般為金屬材料或者金屬包石棉、金屬與石棉纏繞的等。 墊片的形狀有很多,
有扁平的、圓形的、橢圓形的、齒形的、透鏡式的以及其他特殊形狀的。
圖5-2為金屬包有石棉襯墊和金屬石棉纏繞式墊片
圖5-3為橡膠制O形圈。
圖5-4為梯形槽式金屬墊片。
圖5-5為密封面凹凸式金屬齒形墊片。
圖5-6為密封面透鏡式金屬墊片。
                    
     
         圖5-5                                           圖5-6
金屬墊片的材料一般用08、10、20優質碳素鋼和1Cr13、1Cr18Ni9不鏽鋼,加工精度和表面光潔度要求較高,適用於高溫高壓閥門。
非金屬墊片材料一般塑性較好,用不大的壓力就能達到密封。適用於低溫低壓閥門。
墊片材料可按表5-4選擇。
 
                                                                   表5-4
墊 片 材 料
介   質
應用範圍
壓力(Mpa)
溫度(℃)
厚紙板
水、油類
10
40
油浸紙板
水、油類
10
40
橡膠板
水、空氣
6
50
石棉板
蒸汽、煤氣
6
450
聚四氟乙烯
腐蝕性介質
25
200
橡膠石棉板XB-450
水蒸汽、空氣、煤氣
60
450
           XB-350
水蒸汽、空氣、煤氣
40
350
           XB-200
水蒸汽、空氣、煤氣
15
200
耐油橡膠石棉板
油類
160
30
08鋼與XB-450充填
蒸汽
100
450
08鋼與XB-350充填
蒸汽
40
350
1Cr13、0Cr13石棉充填
蒸汽
100
600
08鋼與耐油橡膠石棉充填
油類
100
350
水蒸汽、空氣
100
250
水蒸汽、空氣
64
350
10鋼、20鋼
水蒸汽、油類
200
450
1Cr13
蒸汽
200
550
1Cr13Ni9
蒸汽
200
600
                                表5-4
 
                    第四章閥門的安裝、維護與操作
 正確地選擇了閥門之後,還要正確安裝、維護與操作,這樣才能充分發揮其效能。
 
第一節           安裝
 
閥門安裝的質量、直接影響著使用,所以必須認真注意。
(一) 方向和位置
 許多閥門具有方向性,例如截止閥,節流閥,減壓閥、止回閥等,如果裝倒裝反,就會影響使用效果與壽命(如節流閥),或者根本不起作用(如減壓閥),甚至造成危險(如止回閥)。一般閥門,在閥體上有方向標誌;萬一沒有,應根據閥門的工作原理,正確識別。
 截止閥的閥腔左右不對稱,流體要讓其由下而上通過閥口,這樣流體阻力小(由形狀所決定),開啟省力(因介質壓力向上),關閉后介質不壓填料,便於檢修。這就是截止閥為什麼不可安反的道理。其它閥門也有各自的特性。
閥門安裝的位置,必須方便於操作;即使安裝暫時困難些,也要為操作人員的長期工作著想。最好閥門手輪與胸口取齊(一般離操作地坪1.2米),這樣,開閉閥門比較省勁。落地閥門手輪要朝上,不要傾斜,以免操作彆扭。靠牆機靠設備的閥門,也要留出操作人員站立餘地。要避免仰天操作,尤其是酸鹼、有毒介質等,否則很不安全。
閘閥不要倒裝(即手輪向下),否則會使介質長期留存在閥蓋空間,容易腐蝕閥桿,而且為某些工藝要求所禁忌。同時更換填料極不方便。
明桿閘閥,不要安裝在地下,否則由於潮濕而腐蝕外露的閥桿。
升降式止回閥,安裝時要保證其閥瓣垂直,以便升降靈活。
旋啟式止回閥,安裝時要保證其銷軸水平,以便旋啟靈活。
 減壓閥要直立安裝在水平管道上,各個方向都不要傾斜。
(二)施工作業
安裝施工必須小心,切忌撞擊脆性材料製作的閥門。
安裝前,應將閥門作一檢查,核對規格型號,鑒定有無損壞,尤其對於閥桿。還要轉動幾下,看是否歪斜,因為運輸過程中,最易撞歪閥桿。還要清除閥內的雜物。
閥門起吊時,繩子不要系在手輪或閥桿上,以免損壞這些部件,應該系在法蘭上。
對於閥門所連接的管路,一定要清掃乾淨。可用壓縮空氣吹去氧化鐵屑、泥砂、焊渣和其他雜物。這些雜物,不但容易擦傷閥門的密封面,其中大顆粒雜物(如焊渣),還能堵死小閥門,使其失效。
安裝螺口閥門時,應將密封填料(線麻加鉛油或聚四氟乙烯生料帶),包在管子螺紋上,不要弄到閥門裡,以免閥內存積,影響介質流通。
安裝法蘭閥門時,要注意對稱均勻地把緊螺栓。閥門法蘭與管子法蘭必須平行,間隙合理,以免閥門產生過大壓力,甚至開裂。對於脆性材料和強度不高的閥門,尤其要注意。
須與管子焊接的閥門,應先點焊,再將關閉件全開,然後焊死。
(三)保護設施
有些閥門還須有外部保護,這就是保溫和保冷。保溫層內有時還要加伴熱蒸汽管線。什麼樣的閥門應該保溫或保冷,要根據生產要求而定。原則地說,凡閥內介質降低溫度過多,會影響生產效率或凍壞閥門,就需要保溫,甚至伴熱;凡閥門裸露,對生產不利或引起結霜等不良現象時,就需要保冷。保溫材料有石棉,礦渣棉、玻璃棉、珍珠岩,硅藻土、蛭石等;保冷材料有軟木、珍珠岩、泡沫、塑料等。
長期不用的水、蒸汽閥門必須放掉積水。
(四)旁路和儀錶
有的閥門,除了必要的保護設施外,還要有旁路和儀錶。安裝了旁路,便於疏水閥檢修。其它閥門,也有安裝旁路的。是否安裝旁路,要看閥門狀況,重要性和生產上的要求而定。
(五)填料更換
庫存閥門,有的填料已不好使,有的與使用介質不符,這就需要更換填料。
閥門製造廠無法考慮使用單位千門萬類的不同介質,填料函內總是裝填普通盤根,但使用時,必須讓填料與介質相適應。
在更換填料時,要一圈一圈地壓入。每圈接縫以45度為宜,圈與圈接縫錯開180度。填料高度要考慮壓蓋繼續壓緊的餘地,現時又要讓壓蓋下部壓填料室適當深度,此深度一般可為填料室總深度的10-20%。
對於要求高的閥門,接縫角度為30度。圈與圈之間接縫錯開120度。
除上述填料之處,還可根據具體情況,採用橡膠O形環(天然橡膠耐60攝氏度以下弱鹼,丁睛橡膠耐80攝氏度以下油品,氟橡膠耐150攝氏度以下多種腐蝕介質)三件疊式聚四氟乙烯圈(耐200攝氏度以下強腐蝕介質)尼龍碗狀圈(耐120攝氏度以下氨、鹼)等成形填料。在普通石棉盤根外面,包一層聚四氟乙烯生料帶,能提高密封效果,減輕閥桿的電化學腐蝕。
在壓緊填料時,要同時轉動閥桿,以保持四周均勻,並防止太死,擰緊壓蓋要用力均勻,不可傾斜。
第二節       維護
 
對閥門的維護,可分兩種情況;一種是保管維護,另一種是使用維護。
(一)保管維護
保管維護的目的,是不讓閥門在保管中損壞,或降低質量。而實際上,保管不當是閥門損壞的重要原因之一。
閥門保管,應該井井有條,小閥門放在貨架上,大閥門可在庫房地面上整齊排列,不能亂堆亂垛,不要讓法蘭連接面接觸地面。這不僅為了美觀,主要是保護閥門不致碰壞。
由於保管和搬運不當,手輪打碎,閥桿碰歪,手輪與閥桿的固定螺母鬆脫丟失等等,這些不必要的損失,應該避免。
對短期內暫不使用的閥門,應取出石棉填料,以免產生電化學腐蝕,損壞閥桿。
對剛進庫的閥門,要進行檢查,如在運輸過程中進了雨水或污物,要擦試乾淨,再予存放。
閥門進出口要用蠟紙或塑料片封住,以防進去髒東西。
對能在大氣中生鏽的閥門加工面要塗防鏽油,加以保護。
放置室外的閥門,必須蓋上油氈或苫布之類防雨、防塵物品。存放閥門的倉庫要保持清潔乾燥。
(二)使用維護
使用維護的目的,在於延長閥門壽命和保證啟閉可靠。
閥桿螺紋,經常與閥桿螺母摩擦,要塗一點黃干油、二硫化鉬或石墨粉,起潤滑作用。
不經常啟閉的閥門,也要定期轉動手輪,對閥桿螺紋添加潤滑劑,以防咬住。  
室外閥門,要對閥桿加保護套,以防雨、雪、塵土銹污。
如閥門系機械待動,要按時對變速箱添加潤滑油。
要經常保持閥門的清潔。
要經常檢查並保持閥門另部件完整性。如手輪的固定螺母脫落,要配齊、不能湊合使用,否則會磨園閥桿上部的四方,逐漸失去配合可靠性,乃至不能開動。
不要依靠閥門支持其它重物,不要在閥門上站立。
閥桿,特別是螺紋部分,要經常擦拭,對已經被塵土弄髒的潤滑劑要換成新的,因為塵土中含有硬雜物,容易磨損螺紋和閥桿表面,影響使用壽命。
 
第三節           操作
 
對於閥門,不但要會安裝和維護,而且還要會操作。
(一)手動閥門的開閉
手動閥門是使用最廣的閥門,它的手輪或手柄,是按照普通的人力來設計的,考慮了密封面的強度和必要的關閉力。因此不能用長槓桿或長板手來板動。有些人習慣於使用板手,應嚴格注意,不要用力過大過猛,否則容易損壞密封面,或板斷手輪、手柄。
啟閉閥門,用力應該平穩,不可衝擊。某些衝擊啟閉的高壓閥門各部件已經考慮了這種衝擊力與一般閥門不能等岡。
對於蒸氣閥門,開啟前,應預先加熱,並排除凝結水,開啟時,應盡量徐緩,以免發生水擊現象。
當閥門全開后,應將手輪倒轉少許,使螺紋之間嚴緊,以免鬆動損傷。
對於明桿閥門,要記住全開和全閉時的閥桿位置,避免全開時撞擊上死點。並便於檢查全閉時是否正常。假如閥辦脫落,或閥芯密封之間嵌入較大雜物,全閉時的閥桿位置就要變化。
管路初用時,內部臟物較多,可將閥門微啟,利用介質的高速流動,將其沖走,然後輕輕關閉(不能快閉、猛閉,以防殘留雜質夾傷密封面),再次開啟,如此重複多次,沖凈臟物,再投入正常工作。
常開閥門,密封面上可能粘有臟物,關閉時也要用上述方法將其沖刷乾淨,然後正式關嚴。
如手輪、手柄損壞或丟失,應立即配齊,不可用活絡板手代替,以免損壞閥桿四方,啟閉不靈,以致在生產中發生事故。
某些介質,在閥門關閉后冷卻,使閥件收縮,操作人員就應於適當時間再關閉一次,讓密封面不留細縫,否則,介質從細縫高速流過,很容易沖蝕密封面。
操作時,如發現操作過於費勁,應分析原因。若填料太緊,可適當放鬆,如閥桿歪斜,應通知人員修理。有的閥門,在關閉狀態時,關閉件受熱膨脹,造成開啟困難;如必須在此時開啟,可將閥蓋螺紋擰松半圈至一圈,消除閥桿應力,然後板動手輪。
(二)注意事項
1、200℃以上的高溫閥門,由於安裝時處於常溫,而正常使用后,溫度升高,螺栓受熱膨脹,間隙加大,所以必須再次擰緊,叫做“熱緊”,操作人員要注意這一工作,否則容易發生泄露。
2、天氣寒冷時,水閥長期閉停,應將閥后積水排除。汽閥停汽后,也要排除凝結水。閥底有如絲堵,可將它打開排水。
3、非金屬閥門,有的硬脆,有的強度較低,操作時,開閉力不能太大,尤其不能使猛勁。還要注意辟免物件磕碰。
4、新閥門使用時,填料不要壓得太緊,以不漏為度,以免閥桿受壓太大,加快磨損,而又啟閉費勁。
               
 
第五章   閥門的檢查、修理與壽命
無論是使用新閥門,還是使用修復后的閥門,安裝前必須試壓試漏。
                  
第一節、試壓試漏
試壓,指的是閥體強度試驗。試漏,指的是密封面嚴密性試驗,這兩項試驗是對閥門主要性能的檢查。
試驗介質,一般是常溫清水,重要閥門可使用煤油。安全閥定壓試驗,可使用氮氣較穩定氣體,也可用蒸汽或空氣代替。對於隔膜閥,使用空氣作試驗。
(一)試驗壓力
      閥門強度試驗壓力,與公稱壓力有下列關係
          公稱壓力(Mpa)                強度試驗壓力(Mpa)
             0.1                                    0.2
               0.25                                     0.4
             0.4                                   0.6
               0.6                                    0.9
               1.0                                    1.5
                1.6                                   2.4
              2.5                                 3.8
                4.0                                    6.0
                6.4                                    9.6
                10.0                                     15.0
                16.0                                  24.0
                20.0                                     30.0
                25.0                                     38.0
                32.0                                     48.0
由上可見,公稱壓力從0.4Mpa-32Mpa,這些常用壓力閥門,其強度試驗壓力為其1.5倍。
閥門密封試驗壓力,等於公稱壓力。
(二)試驗方法
試壓試漏,在試驗台上進行。試驗台(如圖5-1)的結構,試驗台上面有一壓緊部件,下面有一條與試壓泵相連通的管路。將閥壓緊后,試壓泵工作,從試壓泵的壓力表上,可以讀出閥門承受壓力的數字。試壓閥門充水時,要將閥內空氣排凈。試驗台上部壓盤,有排氣孔,用小閥門開閉。空氣排凈的標誌是,排氣孔中出來的全部都是水。
關閉排氣孔后,開始升壓。升壓過程要緩慢,不要急劇。達到規定壓力后,保持3分鐘,壓力不變為合格。
                      圖5-1 閥門試驗台
 試壓試漏程序可以分三步:
1、打開閥門通路,用水(或煤油)充滿閥腔,並升壓至強度試驗要求壓力,檢查閥體,閥蓋、墊片、填料有無滲漏。
2、關死閥路,在閥門一側加壓至公稱壓力,從另一側檢查有無滲漏。
3、將閥門顛倒過來,試驗相反一側。
             
             圖5-2 閥門試壓之一    圖5-3 閥門試壓之二
 
                 第二節、檢修的一般程序
閥門拆除時,用鋼字在閥門上及與閥門相連的法蘭上,打好檢修編號,並記錄該閥門的工作介質、工作壓力和工作溫度,以便修理時選用相應材料。
檢修閥門時,要求在乾淨的環境中進行。首先清理閥門外表面,或用壓縮空氣吹或用煤油清洗。但要記清銘牌及其他標識。檢查外表損壞情況,並作記錄。接著拆卸閥門各另部件,用煤油清洗(不要用汽油清洗,以免引起火災),檢查另部件損壞情況,並作記錄。
對閥體閥蓋進行強度試驗。如系高壓閥門,還要進行無損探傷,如超聲波探傷,x光探傷。
對密封圈可用紅丹粉檢驗,閥座、閘板(閥辦)的吻合度。檢查閥桿是否彎曲,有否腐蝕,螺紋磨損如何。檢查閥桿螺母磨損程度。
對檢查到的問題進行處理。閥體補焊缺陷。堆焊或更新密封圈。校直或更換閥桿。修理一切應修理的另部件;不能修復者更換。
重新組裝閥門。組裝時,墊片、填料要全部更換。
進行強度試驗和密封性試驗。
              
 第三節、常見故障及預防
(一)、一般閥門
1、填料函泄漏
這是跑、冒、漏的主要方面,在工廠里經常見到。產生填料函泄漏的原因有下列幾點:1、填料與工作介質的腐蝕性、溫度、壓力不相適應;2、裝填方法不對,尤其是整根填料備用旋放入,最易產生泄漏;3、閥桿加工精度或表面光潔度不夠,或有橢圓度,或有刻痕;4、閥桿已發生點蝕,或因露天缺乏保護而生鏽;5、閥桿彎曲;6、填料使用太久已經老化。7、操作太猛。
2、關閉件泄漏
                          
      圖5-4密封面泄漏示意圖            圖5-5密封圈根部泄漏示意圖
通常將填料函泄漏叫外漏,把關閉件泄漏叫做內漏,關閉件泄漏,在閥門裡在,不易發現。
關閉件泄漏,可分兩類;一類是密封面泄漏(如圖5-4);另一類是密封件根部泄漏(如圖5-5)
引起泄漏的原因有:1>、密封面研磨得不好;2>、密封圈與閥座、閥辦配合不嚴緊;3>、閥辦與閥桿連接不牢靠;4>、閥桿彎扭,使上下關閉件不對中;5>、關閉太快,密封面接觸不好或早已損壞;6>、材料選擇不當,經受不住介質的腐蝕;7>、將截止閥、閘閥作調節使用,密封面經受不住高速流動介質的衝擊;8>、某些介質,在閥門關閉后逐漸冷卻,使密封面出現細縫,也會產生沖蝕現象;9>、某些密封圈與閥座、閥辦之間採用螺紋連接,容易產生氧濃差電池,腐蝕鬆脫;10>、因焊渣、鐵鏽、塵土等雜質嵌入,或生產系統中有機械另件脫落堵住閥芯,使閥門不能關嚴。
3、閥桿升降失靈。
其原因有:1>、操作過猛使螺紋損傷;2>、缺乏潤滑劑或潤滑劑失效;3>、閥桿彎扭;4>、表面光潔度不夠;5>、配合公差不準,咬得過緊;6>、閥桿螺母傾斜;7>、材料選擇不當;例如閥桿與閥桿螺母為同一材質,容易咬住;8>、螺紋波介質腐蝕(指暗桿閥門或閥桿在下部的閥門);9>、露天閥門缺少保護,閥桿螺紋粘滿塵砂,或者被雨露霜雪等鏽蝕。
4其它
閥體開裂:一般是冰凍造成的。天冷時,閥門要有保溫伴熱措施,否則停產後應將閥門及連接管路中的水排凈(如有閥底絲堵,可打開絲堵排水)。
    手輪損壞:撞擊或長槓桿猛力操作所致。只要操作人員或其他有關人員注意,便可避免。
填料壓蓋斷裂:壓緊填料時用力不均勻,或壓蓋有缺陷。壓緊填料,要對稱地旋轉螺絲,不可偏歪。製造時不僅要注意大件和關鍵件,也要注意壓蓋之類次要件,否則影響使用。
閥桿與閘板連接失靈:閘閥採用閥桿長方頭與閘板T形槽連接形式較多,T形槽內有時不加工,因此使閥桿長方頭磨損較快。主要從製造方面來解決。但使用單位也可對T行槽進行補加工,讓她有一定光潔度。
雙閘板閥門的閘板不能壓緊密封面:雙閘板的張力是靠頂楔產生的,有些閘閥,頂楔材質不佳(低牌號鑄鐵),使用不久便磨損或折斷。頂楔是個小件,換下原來的鑄鐵件。
(二)自動閥門
1、彈簧式安全閥
故障之一,密封面滲漏。原因有:①密封面之間夾有雜物;②密封面損壞。
這種故障要靠定期檢修來預防。故障之二,靈敏度不高。原因有:①彈簧疲勞;②彈簧使用不當。
彈簧疲勞,無疑應該更換。彈簧使用不當,是使用者不注意一種公稱壓力的彈簧式安全閥,有幾個壓力段,每一個壓力段有一種對應的彈簧。如公稱壓力為16公斤/厘米2的安全閥,使用壓力是2.5~4公斤/厘米2的壓力段,安裝了10~16公斤/厘米2的彈簧,雖也能湊合開啟,但忽高忽低,很不靈敏。
2、止回閥
長見故障有:①閥瓣打碎;②介質倒流。
引起閥辦打碎的原因是:止回閥前後介質壓力處於接近平衡而又互相“拉鋸”的狀態,閥辦經常與閥座拍打,某些脆性材料(如鑄鐵,黃銅等)做成的閥辦就被打碎。預防的辦法是採用閥辦為韌性材料的止回閥。
 介質倒流的原因有:①密封面破壞;②夾入雜質。修復密封面和清除雜質,就能防止倒流。
以上關於常見故障及預防方法的敘述,只能起啟發作用,實際使用中,還會遇到其它故障,要做到主動靈活地預防閥門故障的發生,最根本的的一條是熟悉它的結構、材質和動作原理。
                 第四節、閥門的使用壽命
 
由於閥門應用領域廣泛,使用介質繁多,腐蝕情況各不相同,因此從國家標準到行業標準均未對閥門的使用壽命做出規定,在1980年機械工業部為了提高機械工業產品的質量並配合全國優質產品評比,制定了“閥門行業產品質量分等規定”其中對閘閥、截止伐的一等品、優等品規定了壽命實驗要求;如Dn≤200~400高中壓閥門一等品耐擦傷次數2000次,優等品為4000次。由於核電站的特殊性,各國對核電閥門的使用壽命都做了規定;如美國、法國都規定40年,日本規定30年~40年。
 
第六章     閥門技術的發展
閥門技術的發展,依賴於材料科學,結構學的發展。近年,我國合成材料,新合金鋼及新技術的發展,新興金屬材料的利用,取得了很大進展,這些都為閥門技術的發展增添了新的內容。如鈦金屬的發展,由於鈦對氧有極高親和力,能生成一層牢固的氧化物保護膜,以致在許多強腐蝕介質中呈鈍態,顯示優異的耐腐蝕性能,可在酸、鹼和有機物中廣泛使用,在某些混合有機酸中不鏽鋼伐只使用一二星期,而鈦閥可以長期使用。另外,金屬材料鋯,也是另一種耐腐蝕性能良好的金屬。合成材料更是層出不窮,如聚丙烯、聚碳酯、尼龍等材料製造閥門,已在化工領域使用。新型陶瓷閥門也正在逐步推廣使用。
新的結構,也在不斷推出,如硬密封蝶閥的推出,在國內是近十多年的事情。
    高溫高壓電站閥門的開發、應用等。
新密封材料;柔性石墨的應用。
它是在石墨的晶格中浸入某種液體,隨後強制汽化,改變晶格排列方向,從而改變石墨脆性而成為柔軟的物質,他可以做墊片和盤根,由於石墨純度高,幾乎能耐所有化學品種,如果在其中夾鎳絲增加強度可用於高溫高壓電控閥門作填料、墊片。
世界各國為了降低成本,提高競爭能力,成套設備向大型化發展;
 目前最大火力發電機組是130萬千瓦(美國、瑞士造)一台60萬千瓦發電機組與三台20萬千瓦發電機組相比,設備單位功率造價下降10~20%,電站建設費用,單位功率,製造工時,鋼材消耗量減少20%
一座600萬噸/年煉油廠與兩座300萬噸/年煉油廠相比,投資只相當於後者的69%,鋼材消耗量為53%,佔地面積為54%,生產費用是75%,而勞動生產率卻提高了170%
國外目前最大煉油廠為3640萬噸/年,而2000萬噸/年以上已有20多家。
隨著煉油業發展輸油管線也得到快速發展。目前已建成最長輸油管線4830公里(伊朗)。最長輸氣管線7680公里(從阿拉斯加經加拿大到美國)最大管徑1420mm和1620mm。最大管線壓力9~12MPa這些管線對閥門有著嚴格要求,均採用遙控操縱。
    火力發電也隨著機組增大,為了提高效率,其工作參數也隨之提高;
               規範         溫度          壓力
           亞臨界溫度      566°C        16.9MPa
 起臨界溫度      583°C        24.6MPa
           超臨界溫度      650°C        35MPa
    以上綜述,由設備的大型化對閥門材料、結構、可靠性提出了更為嚴格的要求。                       
一、中國閥門標準彙編----------閥門基礎
GB/T 1047—1995  管道元件的公稱通經
GB/T 1048—1990  管道元件公稱壓力
GB/T 11698—1989  船用法蘭連接金屬閥門的結構長度
GB/T 12220—1989  通用閥門 標誌
GB/T 12221—1989  法蘭連接金屬閥門 結構長度
GB/T 12222—1989  多迴轉閥門驅動裝置的連接
GB/T 12223—1989  部分迴轉閥門驅動裝置的連接
GB/T 12224—1989  鋼製閥門 一般要求
GB/T 12247—1989  蒸汽疏水閥 分類
GB/T 12248—1989  蒸汽疏水閥 術語
GB/T 12249—1989  蒸汽疏水閥 標誌
GB/T 12250—1989  蒸汽疏水閥 結構長度
GB/T 12712—1991  蒸汽供熱系統凝結水回收及蒸汽疏水閥技術管理要求
GB/T 15188.1—1994  閥門的結構長度 對焊連接閥門
GB/T 15188.2—1994  閥門的結構長度 對夾連接閥門
GB/T 15188.3—1994  閥門的結構長度 內螺紋連接閥門
GB/T 15188.4—1994  閥門的結構長度 外螺紋連接閥門
JB/T 74—1994  管道法蘭 技術條件
JB/T 7928—1999  通用閥門 供貨要求
JB/T 8530—1997  閥門電動裝置型號編製方法
二、中國閥門標準彙編----------閥門材料
GB/T 12225—1989  通用閥門 銅合金鑄件技術條件
GB/T 12226—1989  通用閥門 灰鑄鐵件技術條件
GB/T 12227—1989  通用閥門 球墨鑄鐵件技術條件
GB/T 12228—1989  通用閥門 碳素鋼鍛件技術條件
GB/T 12229—1989  通用閥門 碳素鋼鑄件技術條件
GB/T 12230—1989  通用閥門 奧氏體鋼鑄件技術條件
JB/T 5300—1991  通用閥門 材料
JB/T 6438—1992  閥門密封面等離子弧堆焊技術要求
JB/T 7248—1994  閥門用低溫鋼鑄件技術條件
JB/T 7744—1995  閥門密封面等離子弧堆焊用合金粉末
三、中國閥門標準彙編----------閥門產品
GB/T 4213—1992  氣動調節閥
GB7512—1998  液化石油氣瓶閥
GB/T 8464—1989  水暖用內螺紋連接閥門
GB 10877—1989  氧氣瓶閥
GB 10879—1989  溶解乙炔氣瓶閥
GB/T 12232—1989  通用閥門 法蘭連接鐵制閘閥
GB/T 12233—1989  通用閥門 鐵制截止閥與升降式止回閥
GB/T 12234—1989  通用閥門 法蘭和對焊連接鋼製閘閥
GB/T 12235—1989  通用閥門 法蘭連接鋼製截止閥和升降式止回閥
GB/T 12236—1989  通用閥門 鋼製旋啟式止回閥
GB/T 12237—1989  通用閥門 法蘭和對焊連接鋼製球閥
GB/T 12238—1989  通用閥門 法蘭和對夾連接蝶閥
GB/T 12239—1989  通用閥門 隔膜閥
GB/T 12240—1989  通用閥門 鐵制旋塞閥
GB/T 12241—1989  安全閥一般要求
GB/T 12243—1989  彈簧直接載荷式安全閥
GB/T 12244—1989  減壓閥一般要求
GB/T 12246—1989  先導式減壓閥
GB 13438—1992  氬氣瓶閥
GB 13439—1992  液氯瓶閥
GB/T 13932—1992  通用閥門 鐵制旋啟式止回閥
GB/T 14178—1993  平面鋼閘閥 技術條件
GB/T 15185—1994  鐵制和銅製球閥
GB 15382—1994  氣瓶閥通用技術條件
JB/T 450—1992  PN 1.6~32.0MPa鍛造角式高壓閥門、管件、緊固件技術條件
JB/T 2766—1992  PN16.0~32.0MPa管子、管件、閥門端部尺寸
JB/T 2769—1992  PN16.0~32.0MPa螺紋法蘭
JB/T 2770—1992  PN16.0~32.0MPa接頭螺母
JB/T 2771—1992  PN16.0~32.0MPa接頭
JB/T 2772—1992  PN16.0~32.0MPa盲板
JB/T 2773—1992  PN16.0~32.0MPa雙頭螺柱
JB/T 2774—1992  PN16.0~32.0MPa階端雙頭螺柱及螺孔尺寸
JB/T 2775—1992  PN16.0~32.0MPa螺母
JB/T 2776—1992  PN16.0~32.0MPa透鏡墊
JB/T 2777—1992  PN16.0~32.0MPa無孔透鏡墊
JB/T 2778—1992  PN16.0~32.0MPa管件和緊固件溫度標記
JB/T 5298—1991  管線用鋼製平板閘閥
JB/T 5299—1998  液控止回蝶閥
JB/T 6441—1992  壓縮機用安全閥
JB/T 6900—1993  排污閥
JB/T 6901—1993  封閉式眼鏡閥
JB/T 7245—1994  製冷裝置用截止閥
JB/T 7376—1994  氣動空氣減壓閥技術條件
JB/T 7550—1994  空氣分離設備用切換蝶閥
JB/T 7745—1995  管線球閥
JB/T 7746—1995  縮徑鍛鋼閥門
JB/T 7747—1995  針形截止閥
JB/T 7749—1995  低溫閥門技術條件
JB/T 8527—1997  金屬密封蝶閥
JB/T 8528—1997  普通密封蝶閥
JB/T 8529—1997  隔爆型閥門電動裝置技術條件
JB/T 8531—1997  閥門手動裝置技術條件
JB/T 8691—1998  對夾式刀形閘閥
JB/T 8692—1998  煙道蝶閥
JB/T 8937—1999  對夾式止回閥
JB/T 9093—1999  蒸汽疏水閥 技術條件
JB/T 9094—1999  液化石油氣設備用緊急切斷閥 技術條件
四、             中國閥門標準彙編----------閥門試驗與檢驗
GB/T 12242—1989  安全閥 性能試驗方法
GB/T 12245—1989  減壓閥 性能試驗方法
GB/T 12251—1989  蒸汽疏水閥 試驗方法
GB/T 13927—1992  通用閥門 壓力試驗
JB/T 5296—1991  通用閥門 流量係數和流阻係數的試驗方法
JB/T 6439—1992  閥門受壓鑄鋼件磁粉探傷檢驗
JB/T 6440—1992  閥門受壓鑄鋼件射線照相檢驗
JB/T 6899—1993  閥門的耐火試驗
JB/T 6902—1993  閥門鑄鋼件液體滲透檢查方法
JB/T 6903—1993  閥門鍛鋼件超聲波檢查方法
JB/T 6904—1993  氣瓶閥的檢驗與試驗
JB/T 7748—1995  閥門清潔度和測定方法
JB/T 7927—1999  閥門鑄鋼件 外觀質量要求
JB/T 9092—1999  閥門的檢驗與試驗
 
採購閥門時,對閥門的技術要求
 
1?通用要求?
1.1 閥門規格及類別,應符合管道設計文件的要求。?
1.2 閥門的型號應註明依據的國標編號要求。若是企業標準,應註明型號的相關說明。
1.3 閥門工作壓力,要求≥管道的工作壓力,在不影響價格的前提下,閥門可承受的工壓應大於管道實際的工壓;閥門關閉狀況下的任何一側應能承受1.1倍閥門工壓值,而不滲漏;閥門開啟狀況下,閥體應能承受二倍閥門工壓的要求。
1.4 閥門製造標準,應說明依據的國標編號,若是企業標準,採購合同上應附企業文件。
2?閥門材質?
2.1 閥門材質,由於灰鑄鐵管材逐漸不推薦使用,閥體材質應以球墨鑄鐵為主,並註明牌號及鑄件實際的物理化學檢測數據。?
2.2 閥桿材質,力求不鏽鋼閥桿(2CR13),大口徑閥門也應是不鏽鋼嵌包的閥桿。?
2.3 螺母材質,採用鑄鋁黃銅或鑄鋁青銅,且硬度與強度均大於閥桿。?
2.4 閥桿襯套材質,其硬度與強度均應不大於閥桿,且在水浸泡狀況下與閥桿、閥體不形成電化學腐蝕。?
2.5 密封面的材質
①閥門類別不一,密封方式及材質要求不一;
②普通楔式閘閥,銅環的材質、固定方式、研磨方式均應說明;
③軟密封閘閥,閥板襯膠材料的物理化學及衛生檢測數據;?
④蝶閥應標明閥體上密封面材質及蝶板上密封面材質;它們的物理化學檢測數據,特別是橡膠的衛生要求、抗老化性能、耐磨性能;通常採用丁睛橡膠及三元乙丙橡膠等,嚴禁摻用再生膠。?
2.6 閥軸填料?
①由於管網中的閥門,通常是啟閉不頻繁的,要求填料在數年內不活動,填料亦不老化,長期保持密封效果;
②閥軸填料亦應在承受頻繁啟閉時,密封效果的良好性;?
③鑒於上述要求,閥軸填料力求終身不換或十多年不更換;?
④填料若需更換,閥門設計應考慮能有水壓的狀況下更換的措施。?
3?變速傳動箱?
3.1 箱體材質及內外防腐要求與閥體原則一致。?
3.2 箱體應有密封措施,箱體組裝后能承受3米水柱狀況的浸泡。?
3.3 箱體上的啟閉限位裝置,其調節螺帽應在箱體內。?
3.4 傳動結構設計合理,啟閉時只能帶動閥軸旋轉,不使其上下竄動,傳動部件咬合適度,不產生帶負荷啟閉時分離打滑。?
3.5 變速傳動箱體與閥軸密封處不可連接成無泄漏的整體。?
3.6 箱體內無雜物,齒輪咬合部位應有潤滑脂保護。?
4?閥門的操作機構?
4.1 閥門操作時的啟閉方向,一律應順時針關閉。?
4.2 由於管網中的閥門,經常是人工啟閉,啟閉轉數不宜過多,就是大口徑閥門亦應在200-600轉內。?
4.3 為了便於一個人的啟閉操作,在管道工壓狀況下,最大啟閉力矩宜為240m-m。?
4.4 閥門啟閉操作端應為方榫,且尺寸標準化,並面向地面,以便人們從地面上可直接操作。帶輪盤的閥門不適用於地下管網。?
4.5 閥門啟閉程度的顯示盤?
①閥門啟閉程度的刻度線,應鑄造在變速箱蓋上或轉換方向後的顯示盤的外殼上,一律面向地面,刻度線刷上熒光粉,以示醒目;?
②指示盤針的材質在管理較好的情況下可用不鏽鋼板,否則為刷漆的鋼板,切勿使用鋁皮製作;?
③指示盤針醒目,固定牢靠,一旦啟閉調節準確后,應以鉚釘鎖定。
4.6 若閥門埋設較深,操作機構及顯示盤離地面距離≥1?5m時,應設有加長桿設施,且固定穩牢,以便人們從地面上觀察及操作。也就是說,管網中的閥門啟閉操作,不宜下井作業。?
5?閥門的性能檢測?
5.1 閥門某一規格批量製造時,應委託權威性機構進行以下性能的檢測:?
①閥門在工壓狀況下的啟閉力矩;?
②在工壓狀況下,能保證閥門關閉嚴密的連續啟閉次數;?
③閥門在管道輸水狀況下的流阻係數的檢測。?
5.2 閥門在出廠前應進行以下的檢測:?
①閥門在開啟狀況下,閥體應承受閥門工壓值二倍的內壓檢測;?
②閥門在關閉狀況下,兩側分別承受1?1倍閥門工壓值,無滲漏;但金屬密封的蝶閥,滲漏值亦不大於相關要求。?
6?閥門的內外防腐?
6.1 閥體(包括變速傳動箱體)內外,首先應拋丸清砂除銹,力求靜電噴塗粉狀無毒環氧樹脂,厚度達0?3mm以上。特大型閥門靜電噴塗無毒環氧樹脂有困難時,亦應刷塗、噴塗相似的無毒環氧漆。?
6.2 閥體內部以及閥板各個部位要求全面防腐,一方面浸泡在水中不會鏽蝕,在兩種金屬之間不產生電化學腐蝕;二方面表面光滑使過水阻力減少。?
6.3 閥體內防腐的環氧樹脂或油漆的衛生要求,應有相應權威機關的檢測報告。化學物理性能亦應符合相關要求。?
7?閥門包裝運輸?
7.1 閥門兩側應設輕質堵板固封。?
7.2 中、小口徑閥門應以草繩捆紮,並以集裝箱方式運輸為宜。?
7.3 大口徑閥門亦有簡易木條框架固位包裝,以免運輸過程中碰損。
8?閥門的出廠說明書?

閥門是設備,在出廠說明書中應標明以下相關數據:?

閥門規格;型號;工作壓力;製造標準;閥體材質;閥桿材質;密封材質;閥軸填料材質;閥桿軸套材質;內外防腐材質;操作啟動方向;轉數;工壓狀況下啟閉力矩;製造廠廠名;出廠日期;出廠編號;重量;連接法蘭盤的孔徑、孔數、中心孔距;以圖示方式標明整體長、寬、高的控制尺寸;閥門流阻係數;有效啟閉次數;閥門出廠檢測的相關數據及安裝、維護的注意事項等。
  
 
國內外閥門市場需求新動向 
一、國內外閥門市場特徵
從整個閥門市場來看,主要有兩個:
1、 國內市場,國內市場又分新建、擴建 程項目市場,老裝置維修、改造項目市場。
從這兩塊市場來看,普通閥門產品嚴懲代大於求,其次,企業之間竟相壓仰,無序競爭,假冒偽劣……,市場很不規範,導致某些閥門生產企業在慘烈的競爭中,連年大幅度虧損。從這兩塊市場的需求來看,隨著市場經濟的發展和完善,特別是進步世界貿易組織( WTO),其市場變化越來越大,企業受市場的影響越來越深,用戶對市場產品的需求越來越高,對產品開發、生產周期的需求越來越短。
2、 國外市場。國外市場近幾年十分活躍,競爭相當激烈。東亞和東南亞的閥門進出口增長迅速,北美的歐共體等發達國家間的市場貿易持續發展,德國、義大利、日本、中國等國家和地區的出口擴大,美國、英國、法國等國家進口的高速增長,形成了國際閥門市場繁榮的支撐點,再者,由於世界經濟進一步國際化,跨國公司將不斷推動國際閥門市場的發展,國際貿易地區化是畢成為另一大特點。
二、國內市場。我國閥門生產三家約2300多個,能提供的閥門產品有幾大類,3500多個品種,40000多個規格。
(1) 城市建築用閥門:城建系統一般採用低壓閥門,目前正向環保型和節能型方向發展。環保型的膠板閥、平衡閥及中線蝶閥、金屬密封蝶閥正在逐漸取代低壓鐵制閘閥。國內城市建築需用閥門多為平衡閥、軟密封閘閥、蝶閥等。
(2) 城市供熱用閥門:城市代熱系統中,需用大量的金屬密封蝶閥、水平平衡閥及直埋式球閥、因這類閥解決管道縱向、橫向水力失調問題,達到節能、代熱平衡的目的。
(3) 環保用閥門:國內環保系統中,給水系統主要需用中線蝶閥、軟密封向閘閥、球閥、排氣閥(用於排除管道中的空氣)。污水處理系統主要需用軟密封閘閥、蝶閥。
(4) 城市燃氣用閥門:城市燃氣占整個天然全市場的22%,閥門用量大,其類型也多。主要需要球閥、旋塞閥、減壓閥、安全閥。
(5) 長輸管線用閥門:長輸管線主要為原油、成品沒及天然管線。這類管線需用量居多的閥門是鍛鋼三體式全通徑球閥、抗硫平板閘閥,安全閥,止回閥。
(6) 石化裝置用閥門:
a、 煉油裝置,煉油裝置需用的閥門大多是管道閥門,主要為閘閥、截止閥、止回閥、安全閥、球閥、蝶閥、疏水閥、其中,閘閥需量占閥門總數的80%左右,(閥門占裝置總投資的3%~5%)。
b、 化纖裝置,化纖產品主要有滌綸、晴綸、維綸三大類。其需用的閥門的球閥、夾套閥(夾套球閥、夾套閘閥、夾套截止閥)。
c、 丙烯晴裝置。該裝置一般需用API標準生產的閥門,主要為閘閥、截止閥、止回閥、球閥、疏水閥、針型閥、旋塞閥、其中,閘閥占閥門總量的75%左右。
d、 合成氨裝置。由於合成氨原和凈化方法不同,其工藝流程不同,所需閥門的技術性能也不同。目前,國內合成氨裝置主要需用閘閥、截止閥、止回閥、疏水閥、蝶閥、球閥、隔膜閥、調節閥、針型閥、安全閥、高溫低溫閥。其中,截止閥占裝置用閥總數據的53.4%,閘閥佔25.1%,疏水閥佔7.7%,安全閥佔2.4%,調節閥和離低溫閥及其它佔11.4%.
e、 乙烯裝置,乙烯裝置是石油化工的龍頭裝置,其需用閥門種類繁多。閘閥、截止閥、止回閥、升降桿式球閥佔大多數,其中閘閥需居首。“十五”規劃,全國還需建年產66萬噸的乙烯裝置6套,其閥門需求量可觀。另外,大型乙烯和高壓聚乙烯裝置還需用超高溫,越低溫及超高壓閥門系列產品。
f、 空分裝置。“空分”即空氣分離,該裝置主要需用截止閥、安全閥、止回閥、調節閥、球閥、蝶閥、低溫閥。
g、 聚丙烯裝置,聚丙烯易是以丙烯為原料,經聚合而成的高分子化合物,該裝置主要需用閘閥、截止閥、止回閥、針型閥、球閥、疏水閥。
(7) 電站用閥門:我國電站的建設正向大型化方向發展,所以需用大口徑及高壓的安全閥、減壓閥、截止閥、閘閥、蝶閥、緊急切斷閥及流量控制閥、球面密封儀錶截止閥,(根據國家“十五”規劃,除內蒙、貴州兩省還可建20萬千瓦以上機組外,其它省市則只能建30萬千瓦以上的機組)。
(8) 冶金用閥門:冶金行業中氧化鋁行為主要需用耐磨料漿閥(在流式截止閥)、調節疏水閥。鍊鋼行業主要需用金屬密封球閥、蝶閥及氧化球閥、截止閃和四通換向閥。
(9) 海洋平合用閥門:隨著海上油田開採的發展,其海洋平發需用閥門的量也逐漸增多。海洋平台需用關斷球閥、止回閥、多路閥。
(10) 食品醫藥用閥門:該行業主要需用不鏽鋼球閥、無毒全塑球閥及蝶閥。
3、 國外市場。隨著進入WTO,我國閥門市場正面臨國外閥門廠商的競爭,從國外進口的閥門數額將有較大的增長,同時,中國的中、低檔閥門產品,出品會有更大的空間。
(1) 發達國家將從我國購買閥門進入發展中國家:發達國家需從我國購買的閥門,主要為API閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥等。
(2) 中東、伊拉克等國,油田、管線被毀從我國進口石油系統及管線用閥:中東、伊拉克等國需從我國進口的石油系統用閥主要為閘閥、截止閥、止回閥、長輸管線主要為平板閥和球閥。
(3) 常規的進出口公司需購買一般的通用閥門:這類通用閥門從閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥居多。
目前,國內外閥門市場競爭很劇烈,尤其是國內市場,國營企業與鄉鎮企業和民營個體企業之間的競爭,加之其購買力的相對減弱,使一些閥門企業面臨生存的危機,同時,國外市場的一些機會,也導致國內企業為了生存去努力開拓。借美國對中東伊拉克、伊朗制裁的機會和出口形勢的看好,我國質量較高、價格較廉的閥門產品,很容易打入中東市場、出口到發達國家。因此,所有的閥門企業,應抓住機會,針對國內外閥門市場的需求,拓展市場,增加出口,以求發展。
三、國內應開發的閥門新產品
閥門產品的開發要圍繞國家經濟建設的重點來發展。我國“十五”經濟建設的重點是能源、農業、環保工業和城建,也就是說,閥門產品的未來市場主要在電力、石化、化肥、環保和城建等行業。而這些行業,待開發或正試製但還需提高質量的閥門產品主要為:
1、 高溫、高壓、鍛造的先導式閘閥
2、 鍛鋼高壓大口徑截止閥
3、 鍛鋼高壓大口徑止回閥
4、 金屬密封、油密封AVDCO閥
5、 全焊接全通徑管線球閥
6、 升降桿式球閥
7、 大口徑緊急切斷蝶閥
8、 全焊接直埋式球閥
9、 高性能蝶閥(ANS1 B16.104 6級,壽合達50萬次以上
10、 先導式安全閥
11、 API 6A平板閘閥
12、 API 6A CHOKT2S閥
13、 控制閃(調節閥)
14、 調節疏水閥
15、 成品油用撐開式軟密封旋塞閥
16、 深海油田用(3000m以下海底)閘閥、球閥
17、 高壓大口徑上裝式球閥
18、 氧化鋁高壓熔出用料漿閥
19、 天然氣調節裝置
此外,閥門試驗裝置也有待進一步提高發展。
目前,儘管我國閥門行業各生產廠家正逐步加大科研和開發力度,但產品技術上的落伍,使得競爭不得力,生產的閥門品種僅能滿足市場需求的70%左右。短缺的低壓大口徑閥門及產需矛盾在品種和材質上的高中壓閥門,還有上述待開發的新產品,都需要我們的閥門企業老研實、開發、拓展。市場的競爭,永遠是優勝劣汰。加快產品結構的調整,技術的更新,新品的開發,各牌的創立……是企業自身生存、發展、佔場國內外市場的根基。
閥門的選型、檢測與管理
     深圳水司經過二十餘年的發展,至今已擁有五座現代化水廠、四個原水泵站,日供水能力已達162成立方米,形成了縱橫交錯,安全可靠的供水 管網,總長度約為1589千米,而閥門作為管網中的一個重要設備,如何更好地控制閥門質量,對搞好管網管理顯得越來越重要,深圳水司通過二十餘年的實踐探索,在閥門的選型檢測、管理方面積累了一定的經驗,並將其系統化、制度化貫徹於日常的管網管理工作中去。
一、閥門的選型

首先在閥門的選型方面,特區成立初期,供水管網不足10千米,管網中大部分使用閘閥,由於管網簡單,閘閥的密閉性較好,閥門在管網中的作用並不顯得十分重要。而進入90年代初期,全國範圍內大力推廣使用蝶閥,當時,我國蝶閥生產剛起步,在閥體鑄件強度不高,閥板膠圈密封性能較差的情況下,蝶閥的質量問題越來越明顯地爆露出來。我公司及時與建設開發單位,設計單位共同商討,最後一致決定:對於管網中使用的閥門以口徑大小進行分類:即DN≤400mm時使用閘閥,DN>400mm時使用蝶閥,分類的主要依據是管網中維修管理的90%的工作都發生在DN400mm以下的小口徑管網,因此要求管網中的閥門啟閉的嚴密性良好。而由於口徑小,閥門啟閉的勞動強度並不大。而DN>400mm的管網發生爆管的頻率遠遠低於小口徑管網,且使用蝶閥后啟閉的勞動強度大大降低。

通過十餘年的摸索、比較,我公司最後選定小口徑閘閥使用江蘇銅山閥門廠和安徽白湖閥門廠的產品,大口徑蝶閥使用鐵嶺閥門廠、塘沽瓦特斯閥門廠、河南上街閥門廠的產品,98年中國水協會閥門考察資料顯示全國80%的水司閥門選型與我公司是一致的。十幾年的實際管網管理工作也證明了當時我公司的閥門選型是正確的,針對閥門使用及管理中經常出現的問題在閥門的採購環節中我公司還提出了相應的技術要求:
1、閥門材質要求
①閥體、閥板材質應採用球墨鑄鐵。
②閥桿材質。閘閥應為不鏽鋼閥桿(2Cr13),蝶閥應為不鏽鋼嵌包的閥桿;
③螺母材質。其應採用鑄鋁黃銅或鑄鋁青銅,其硬度和強度均大於閥桿;
④密封面的材質
A、普通楔式閘閥。銅環應為鑄鋁黃銅或鑄鋁青銅;
B、軟密封蝶閥。密封面通常採用丁晴橡膠及三元乙丙橡膠等,嚴禁採用再生橡膠。密封材質必須滿足衛生指標要求,並且要標明抗老化實驗和耐磨性實驗的有關數據;
⑤閥軸填料。應以V型 橡膠圈或碳素纖維浸聚四氟乙烯填料,應保證密封性能良好,不滲漏;在啟閉頻繁時要求填料不活動,不老化,長期保持密封效果,應保證至少十年不換或更長時間。
2、變速傳動箱的技術要求
①箱體材質應與閥體材質一致;
②傳動箱要求密封、能承受不低於3米水深的浸泡而不漏;
③箱體內無雜物,齒輪口交合部位應有潤滑脂保護。
3、軟密封蝶閥的結構技術要求:
①閥門關閉一律應為順時針方向轉動;
②閥體上應設有蝶板限位塊,其強度須大於閥門的開啟扭矩;
③密封圈應固定在閥體上,密封圈壓板應燕尾壓板並帶可靠防鬆脫措施;
④閥門啟閉操作端應為方榫,且尺寸標準化,並面向地面;
⑤閥門啟閉程度的刻度線,應鑄造在變速箱蓋上或轉換方向後的顯示盤外殼上,一律面,刻度線刷上熒光粉,以示醒目。
4、閥體內接觸水流部分及閥板應有防腐措施,如清砂除銹后噴塗粉狀無毒環氧樹脂。
5、對閥門標牌的要求

閥門出廠時閥門廠應給每個閥門一個固定的編號,其編號和閥門型號、口徑、公稱壓力、閥門編號、生產廠家、生產日期等閥門標牌內容應固定在閥體上。
二、閥門安裝前的檢測

為解決閥門在使用中經常出現的問題,嚴格控制投入管網的閥門質量,深圳水司於96年9月成立閥門檢測運行4年多,共檢測閥門781台,閥門檢測中心的運作十分有效地扼制了質量較差的閥門流入管網,使現狀管網中的閥門質量比以前明顯提高。閥門檢測站為此做了大量的工作。
1、加強與現已使用的閥門廠家的聯繫與合作,通過技術培訓使閥門檢測人員充分了解和掌握所使用閥門的材質、構造、加工過程。建立起一支檢測設備完善,檢測人員技術過硬的專業檢測隊伍。
2、加強閥門的檢測內容
①外觀檢查。閥門表面應無缺陷和裂紋,閥體無爆裂現象;
②閥門嚴密性實驗。在閥門關閉的情況下,在1.1MPa試驗壓力下不滲漏,壓力表無壓降。要求閥門的兩側輪流承壓、分別檢測,且多次啟閉達到同樣效果;
③閥門的操作靈活性。在單人多次對閥門啟閉的情況下,仍然靈活輕便。
3、通過四年多的閥門檢測工作,我們發現檢測不合格的閥門大約佔檢測量的20%,大大地杜絕了不合格的閥門在管網中的使用。
三、閥門的管理

我公司於2000年4月頒布了深圳市自來水(集團)有限公司閥門管理規定,其內容如下:
1、明確閥門的管理、責任、職能部門。公司設備部為閥門設備綜合管理部門:包括台帳建立、閥門採購、入庫驗收、調撥及報廢等工作;供水調度中心為管網閥門技術管理部門:包括確定技術標準、建立閥門檔案卡、閥門選型、施工及驗收等;各水廠、分公司為所轄範圍內閥門的使用、保養和維修、管理等工作的責任單位;閥門檢測中心是閥門檢測職能單位。
2、明確閥門的採購單位。公司投資購置的DN≤400手動閥統一由供銷公司訂購,其它閥門由設備部採購,或由設備部委託供銷公司採購,其他單位不得經銷閥門。新建管網或管網改造、閥門更換等所需閥門必須採用公司同意選用的閥門。
3、管網中閥門需更換時,更換單位必須填寫“深圳市自來水(集團)有限公司更換閥門審批單”,經相關部門、主管領導審批后憑此單閥門送檢測中心檢測,合格後方可由更換單位實施,更換后的舊閥門統一送閥門檢測站進行維修。經維修后可正常使用的,由閥門檢測站報設備部安排使用。確實不能使用的,須按規定辦理固定資產報廢手續。
4、閥門的保養
①市政管網上的閥門,分公司每半年至少巡查維護、保養一次。
②閥門的保養分一級保養、二級保養:

一級保養:完成對閥門傳動系統零配件檢查,保證其正常運行。每半年對閥門作一次開啟,關閉操作,閥門井清潔無積水,並記錄在每個閥門檔案材料中;

二級保養:閥門傳動進行清潔和填裝黃油;確定閥門關閉與開啟的正確位置,並調整鎖定確定指示正確;
③應及時清除閥門井內的雜物及積水、保護管網水質。
④現場操作閥門人員,如發現閥門不能正常使用,應及時報告。
供水管網中閥門問題的研討
摘要 針對供水管網中閥門問題,通過調研與實地考察,對一些具體問題進行了研討,提出了相關性建議。?
關鍵詞 閥門 管網閥??
1?閥門在供水管網中的功能?

供水的管網將把水廠送出的自來水輸配至千家萬戶,因此供水管網分佈於城市的每個角落,供水管網的管道長度少至數百公里,多至數千公里。?

水的不可替代性和人們生存的必需性,決定了供水管網安全運行的重要性。但是由於主客觀多方面的原因,管道往往要出現一些故障,管網總是要不斷更新改造,用水戶經常要有增減因此局部管段的停水現象就是難以避免。為了縮小停水範圍,在管網內適當地安裝控制閥門乃是十分必要。因此在一座城市的供水管網中,閥門數量成千上萬,且無規則地分佈於城市街道的下面。?

閥門是一種“養兵千日,用於一時”的控制設備,平時要求閥門開啟要到位,減少管段的水損失。一旦需要,閥門應能關閉迅速,切流可靠。?
  閥門的完好率,關係到閥門的選型、閥門的製造、管路的設計、閥門的組裝、閥門的啟閉作業及閥門的管理,當然最主要的原因還是閥門的質量。?
2?問題研討?

通過20家自來水公司管網閥門使用情況的調研,通過對十家閥門製造廠的考察,體會到閥門在供水管網中作用大、數量多、分佈廣,問題不少。供水管網中的閥門操作並不頻繁,長期待命,一旦召喚,難以奏效。因此,在閥門選型、閥門製造、閥門檢驗、閥門組裝、閥門管理上均有許多內容值得商討。?
2.1 閥門的選型?
(1)閘閥與蝶閥?

在供水管網中為了降低管道覆土深度,一般口徑較大管道選配蝶閥,對覆土深度影響不大的,力求選配閘閥,致於口徑的分界線應各地按具體情況考慮。從近十年使用情況而言,蝶閥出現的故障比閘閥高,因此在條件許可的情況下,擴大閘閥的使用範圍是值得關注的。(2)閘閥?

近年來,國內不少閥門製造廠家,研製、仿製軟密封閘閥,這種閘閥比傳統的楔式或平行雙閘板式閘閥有如下特點:?
a.軟密封閘閥的閥體、閥蓋採用精密鑄造法鑄造,一次成型,基本不機械加工,不使用密封銅環,節約有色金屬。?
b.軟密封閘閥底部無凹坑,不積存渣物,閘閥啟閉的故障率低。?
c.軟密封襯膠閥板尺寸統一,互換性強。?

因此軟密封閘閥將是供水行業樂意採用的一種形式。目前國內製造的軟密封閘閥口徑達1500mm,但多數廠家製造的口徑在80-300mm間,國內製造工藝上尚有諸多問題,從此次考察的情況而言,上海某閥門製造公司的閥體是委託國內鑄造廠用樹脂砂造型翻鑄的,軟密封閥板是從國外某公司進口的。該公司認為軟密封閘閥的關鍵部件是襯膠閥板,而襯膠閥板的技術要求較高,國外也不是所有廠家都能達到的,往往是從質量可靠的廠方購進組裝。?

國內軟密封閘閥的銅螺母塊是嵌掛在襯膠閥板上方的,類似閘閥的結構,由於螺母塊的活動摩擦容易使閥板的襯膠剝離。國外某公司的軟密封閘閥,銅螺母塊是鑲嵌在襯膠閘板內,形成整體,克服了上述缺點,但閥蓋與閥體組合的同心度要求較高。?

啟閉軟密封閘閥時,千萬不應關閉過死,只要達到止水效果即可,否則不易開啟或襯膠剝離。山東某閥門製造公司,在閥門試壓檢驗時,使用扭力板手來控制關閉的程度,作為自來水公司的閥門操作人員也應較仿此種啟閉方法。?
(3)蝶閥?

當前蝶閥選型中關注的幾個問題:?
a.中線蝶閥?

中線蝶閥在我國小口徑蝶閥中使用量很大,效果也比較好。在製造方式上有兩大差別:一種閥體襯膠層後有支承架(以塘沽產品為代表);一種閥體襯膠層后沒有支承架(以鄭州產品為代表)。前者襯膠量較少,後者過流面積較大。有人懷疑後者閥門使用壽命較短,但據調查並非如此。?
b.立式與卧式蝶閥的比較?

在中、大型蝶閥中,閥軸存在立式與卧式的區別,通常立式蝶閥的覆土較深,水中雜物容易纏繞軸端,影響啟閉;卧式蝶閥的變速傳動箱在側旁,閥井在道路上占的平面位置較寬,影響安排其它管線。因此在中型中徑蝶閥用立式為多,大口徑蝶閥在平面位置許可的條件下力求卧式。無論立式或卧式,閥門啟閉指標均應採取措施,以便從地面上觀察到。?
c.偏心蝶閥?

中線蝶閥的關閉密封,實質上一種橡膠襯層的擠壓密封,特別是閥軸附近受擠較大,這樣閥門的使用壽命受到影響,閥門的啟閉力矩偏大。為了減輕這方面的缺點,設計出一維、二維及三維偏心的蝶閥,其中研製的三維偏心蝶閥,理論的密封狀態是一種接觸密封狀態,不少廠家進行了這方面的研製,其中天津某廠的產品採用電腦控制的機床加工的,產品接近這方面的技術要求。?

偏心蝶閥在承載水壓上是有方向性的,特別是三維偏蝶閥反向承壓能力較弱。由於管網是環狀的,要求閥門兩向承受壓力的要求是相同的,因此訂貨時應強調此項要求。?
d.軟密封與金屬密封?

供水行業使用的蝶閥多數是軟密封蝶閥,這種密封方式在使用中出現了以下問題:?
①橡膠質量不佳,容易老化、長期受壓變形、擠壓開裂;?
②閥門在製造過程中,難以保證蝶板在閥體腔中的同心度,往往以過度擠壓的方式解決密封問題,從而影響了閥門的使用壽命;?
③立式蝶閥閥軸與軸套的加工精度及止推方式失調,導致蝶板晃動與下垂,形成了滲漏;
④蝶閥在安裝施工過程中膠圈受損,影響了密封性。?

一些廠家針對上述問題進行了以下的改進:?
①膠圈定點外協生產,加強質量把關,通常用於供水行業的閥門,選用三元乙丙橡膠和丁睛橡膠而天然橡膠用的不多,嚴禁摻和再生膠;②湖北某廠對蝶板上的密封膠圈的整塊壓板改成短塊燕尾拼裝連接,以調節各部位壓板的擠壓程度來平衡蝶閥使用壽命,但這種調節技巧也是很難掌握的;?
③天津及上海個別廠推出的DB蝶閥及法蘭蝶閥,它們的密封膠圈鑲嵌在燕尾槽內,有一定的活動余量,可以自行調節蝶閥關閉時膠圈的擠壓狀況;?
④河南某公司推出一種“氟塑料”密封圈替代橡膠密封圈,提高密封圈的耐磨性及抗老化性;?
⑤不少廠家推出金屬密封蝶閥替代膠圈密封蝶閥。?

金屬密封蝶閥由於密封件的彈性較小,一般採用偏心結構,特別是用三維偏心結構較為理想。金屬密封蝶閥原用於高壓蒸汽管路上,價格較貴,它在運行中密封面不易損傷,但它的製造精度要求較高,一旦滲漏難以修復。?
(4)球閥與旋塞閥?

蝶閥的主要缺點是蝶板佔據一定的過水斷面,增大一定的水頭損失;閘閥雖無此問題,但大口徑立式閘閥的高度影響管道的覆土深度,大口徑卧式閘閥的長度,增大管線佔據橫向面積,影響其它管線的安排;球閥及旋塞閥則保持了閘閥的過水斷面,又克服了它的缺點。球閥具有結構簡單、流阻小、密封可靠、動作靈活,維修及操作方便等優點。旋塞閥亦具有類似優點,唯過水麵積不是正園形。?

球閥及旋塞閥均比蝶閥重,鑄造及加工難度大,價格較貴,一般適用於中小口徑管道上。近十年由於鑄造技術的改進,採用消失模法或樹脂砂法鑄造,可避免或減少機械加工,從而降低了成本,因此球閥用於大口徑管道上的可行性值得探索。?

近年湖北某廠仿照美國產品,研製出扇形偏心旋塞閥,扇形閥板上襯有橡膠,密封性好,啟閉力矩小,過流面積大,並通過了機械部閥門檢測中心作過閥門啟閉耐久性檢驗及流阻檢測,從而填補了國內此類閥型的空白。目前的扇形偏心旋塞閥底部有一凹槽,容易積渣,容易引起啟閉故障,應以改進。?
2.2 閥門的材質?
(1)供水管網中的閥門,過去閥體、閥蓋、變速傳動箱材質多數是灰口鑄鐵,部分為球墨鑄鐵。鑒於管材、管件均推廣使用球墨鑄鐵,閥門的材質亦應如此。從而提高鑄件的質量,且降低閥門的重量,特別是閥板首先應使用球鐵件(QT405-10)。?

應該指出,由於閥體各部位厚薄不一,鑄件球化的難度是較大的,應有相應的措施,確保鑄件質量。目前閥體鑄造上尚存在一些問題,譬如球墨鑄鐵的理化指標除個別廠家外,多數控制不嚴,並且用型砂翻鑄,大量以機械加工成型。建議各廠家建立嚴格的質量控制體系,對於數量較大的中小口徑閥門採用消失模法造型,大口徑閥門採用樹脂砂造型,並且要求鑄件應有有效消除內應力的措施,推廣拋丸清砂措施。鑄件的缺陷,不允許用焊補方式消除,否則應採取措施消除焊補形成的內應力,進行更嚴格的檢驗,並向用戶說明情況。?

在考察中亦了解到不少閥門製造廠家鑄造件採用外協方式解決的,以優勢互補的方式,購置外協部件組裝亦是一種經營方式,關鍵是對外協件的質量控制要嚴格。當然對於購置低質的部件,略加裝飾,扣上自身的廠牌,高價出售的作法是應制止的。?
(2)閥桿 建議一律採用2CR13不鏽鋼材。?
(3)閥桿螺母 建議採用鑄鋁黃銅或鑄鋁青銅,且螺母的硬度及強度大於閥桿。?
2.3 閥門的啟閉力矩?

為了人工或機具啟閉的輕便,閥門在工作壓力下的啟閉力矩≤240N•m,也就是一個人操作即可。?

希望閥門製造廠家首先優化閥門結構的設計,提高部件組合的同心度、活動部件接觸面的光潔度,減少啟閉阻力。倘若僅僅靠變速傳動箱的變速比,增加啟閉轉數的方式來減少啟閉力矩是不理想的。為了這一目的,機械加工手段的更新是不容忽視的,如天津某閥門廠為了提高機械加工的質量,大量配備電腦程式控制的機床及加工中心,是值得讚許的。?
2.4 閥桿的密封填料?

閥門的滴漏往往出現在閥桿的密封填料上,特別是大口徑閥門因填料的維護而停水,代價是昂貴的。因此對於提高密封填料的耐久性是十分必要,一方面用料恰當,不易老化,二方面要求填料磨損很小,加之管網中閥門啟閉次數有限,應力求數十年不更換為好。在考察中上海某公司對於DN100-2600mm的各類閥門的閥軸盤根填料均採用三道細膠圈及一個膠質防護罩,只要閥體、閥蓋組裝的同心度有保證,膠圈接觸面的光潔度好,據該公司介紹可保證十年啟閉不滴漏,這種閥軸密封方式比起人字形膠圈、彈性石墨填料等簡單,並使啟閉力矩減少等優點,值得借鑒。?
2.5 閥門的變速傳動箱?

大口徑閥門由於啟閉力矩的關係,配備了變速傳動箱。對於這樣的部件希望製造中注意以下幾點:?
(1)箱體上有啟閉限位的裝置,這種裝置的調節螺帽應設在箱體內。
(2)箱體結構盡量小巧並牢固,若啟閉操作過度,不致於箱體破裂。
(3)傳動結構設計合理,啟閉時只能帶動閥軸旋轉,不使其上下竄動;傳動部件咬合正常,不產生帶負荷啟閉時分離打滑。?
(4)變速傳動箱在地下水位較高的地區往往容易被水浸泡,所以箱體
應有密封措施。有些閥門製造廠家把閥軸填料處的外殼與變速傳動箱連成整體,一旦填料處漏水,就很容易串入箱體內,這一點是值得改進的。?
2.6 閥門的操作機構?

供水管網中的管道通常暗埋,閥門設井保護,明桿閥門是不適用的,閥門的啟閉力求從地面作業,因此閥門啟閉端應設方榫帽,而手輪是不適宜的。啟閉方向一律要求順時針旋轉關閥,訂貨時應以明確。閥門的啟閉度應有標示盤,這種標示盤應從地上觀察到,標示盤的刻度應鑄造在鑄件上,可刷上熒光粉,以便醒目。不應使用鋁皮等材料,指針與啟閉限位的刻度應安裝前調試好,並鎖定。?
近來有些廠家對中小口徑閘閥,也設計了相應啟閉標示盤,這值得讚許的事。?
2.7 閥門的性能與測試?

評價閥門的性能與性能檢測時,要關注以下幾點:?
(1)閥門在工作水壓下啟閉靈活、輕便,在工作水壓下用扭矩搬手檢測開啟力矩。?
(2)閥門關閉嚴密,在1?1倍工作水壓下,不滲漏或滴漏符合標準要求(金屬密封的蝶閥),這要求閥門的兩側輪流承壓、分別檢測,且多次啟閉達到同樣效果。要求各種口徑、不同類型的閥門,均應在製造廠家及有檢測資格的單位,進行帶負荷啟閉的壽命檢測。這種檢測也包括對閥軸密封效果的評價。?
(3)閥門過流能力要強。特別是蝶閥,蝶板的過流阻力要小、過流有效面積要大。這要求各種口徑、不同類型的閥門也應在有檢測資格的單位,進行流阻係數的測定。?
(4)閥體承內水壓的能力應與管道一致,也就是閥門開啟狀態下,閥門能承受管道試驗壓力的要求。?
(5)在考察的廠家中,個別閥門廠可進行DN≤600mm閥門的壽命、流阻、扭矩等的測試,不少的閥門廠不具備這樣的手段。?
2.8 閥門的內襯與外防腐?

閥門是產品,外觀質量一方面是產品的形象,另一方面安裝在閥井內,有時浸泡在水中,有時位於潮濕的空間,防止鏽蝕是重要的。閥門是輸送飲用水設備,閥體內襯材料一定要無毒,要耐腐蝕、耐磨,要光潔,使水流阻力小。特別是蝶閥的蝶板上,壓板、螺栓、蝶板材質不同,很容易發生電化學腐蝕,腐蝕生成的鐵鏽延伸至密封面,影響閥門的密封效果,因此內襯要復蓋完善。?

理想的作法是閥體、閥蓋、變速傳動箱體內外拋丸清砂后,再作靜電噴塗無毒環氧樹脂,可以達到上述的效果。在天津、上海相關公司對小口徑閥門就有這方面的作業線。多數廠家閥體內外刷塗防鏽漆,有些漆含鉛等有害物質,不符合衛生要求。?
2.9 閥門的說明書?

閥門是設備,在設備出廠時的說明書上應標明以下技術數據:?
閥門規格;型號;工作壓力;製造標準;閥體材質;閥桿材質;密封材質;填料材質;閥門啟閉方向;轉數;工壓狀況下啟閉最大力矩;製造廠廠名:出廠日期:重量;連接法蘭盤的孔徑、孔數、中心孔距,並希望以圖示方式標明長、寬、高的控制尺寸;標明流阻係數;有效啟閉次數及安裝、維護注意事項等。?
2.10 閥門的採購?

全國閥門製造廠家約2000多家,河南省就有100多家,有些廠家僅幾個人的作坊,因此閥門製造質量及價格懸疏很大。為此,強烈呼籲有關方面整頓閥門製造行業,建立質量許可證制度,取締偽劣產品。採購閥門時建議注意以下幾點:?
(1)選購廠家切勿單一,貨比三家。?
(2)選購的廠家力求是通過了ISO9001質量體系認證的企業,並注意所選的產品是否是通過了質量認證的產品。?
(3)根據閥門的用途不同,按上面研討的問題,述及的論點,提好技術要求。?
(4)較高質量的閥門,價格亦相應較貴,應根據企業的總體情況,在性能價格比上選到適應企業需要的產品,不可能是一個模式,一樣的價格。?
(5)管網中的閥門,啟閉是不頻繁的,但要拆換維修,卻經濟效益與社會效益的損失是較大的,因而選購質量較好,長期可不檢修的產品是共同的願望。若因多種原因,將性能價格比放低一點,那就要著重考慮產品售後服務的及時性。?
(6)閥門是設備,閥門包裝是不應忽視的,小口徑閥門應力求集裝箱運輸,大口徑閥門要作好相應的包裝,要保證閥門在長途運輸中的完好性。必要時法蘭盤應加堵板,保護密封面的材質不發生大的變化。(7)不少自來水公司對採購的閥門都要進行適當解體檢查,重新試壓檢驗,不合格的產品,不付款的措施,具有一定的作用,目前還沒有發現那家的產品可以免檢的。?
(8)閥門應存放在庫房內,若是特大口徑閥門無法放入庫房時,露天擺放也應注意底部排水,上面應有遮蓋,決不應日晒雨淋。考察中發現不少廠家製造出的新閥門一直放在露天日晒雨淋,閥門使用單位亦是這樣,這務必糾正。?
2.11 閥門的組裝?
(1)閥門與管道的連接方式?

為了便利閥門的裝拆,一般在閥門與管道連接一側安裝可固位伸縮器,有些企業對於DN≤400mm的閥門用單盤連軸器(活法蘭)代替固位伸縮器。現在有些閥門製造廠家有帶固位伸縮器的閥門產品,是值得歡迎的,但價格比一般閥門另加伸縮器的價格還高是不太合理的,影響了它的推廣使用。?
(2)閥門不宜過早進入工地?

管道施工是一個較長的過程,施工負責人往往擔心材料供應上的問題,開工就把閥門等附屬設備領到工地,甚至按安裝樁號一次性運至現場,這樣閥門在數月內擺在工地日晒雨淋,無 人監管,問題也就容易產生。?

建議管道施工過程中,用雙平替代管的方式連接,待管道施工完畢,管內雜物清掃及閥門井砌筑後(井上預製鋼筋砼板未蓋上),再將閥門運至工地逐個安裝就位,然後完成砌井的收尾工作。北京市自來水公司大口徑閥門安裝就是採取這樣的措施,值得借鑒。?
(3)閥門組裝后的檢驗?

閥門監理驗收人員在閥門現場組裝后,應對組裝情況進行檢查,看是否符合圖紙要求;是否符合運行管理的需要;啟閉檢查,啟閉指示讀數與實際啟閉情況是否吻合;啟閉轉數是否與說明書一致;大口徑管道還應鑽入管內檢查與清洗密封面;並作好驗收記錄,建立好閥門技術檔案。?
2.12 閥門的運行管理?

閥門能否啟閉良好,不僅要閥門選型恰當、產品質量好、精心施工安裝,而且還要周到的管理,才能起到“養兵千日,用兵一時”的效果。?

良好的運行管理體現在以下三個方面:?

技術資料齊備;閥門運行管理周到;閥井狀況良好。?
(1)閥門的技術資料?

閥門的技術資料,包括閥門出廠說明書;閥門購進后的檢驗合格單;閥門組裝及位置卡片;閥門檢修記錄。對於街道的變遷,閥門卡片應及時更新,力求建立GIS管理系統。?
(2)閥門運行管理?

閥門運行管理的質量要求包括閥門應關閉嚴密或基本嚴密;閥門軸桿密封填料處不串漏;閥門啟閉輕便,指示完好。閥門運行管理日常工作包括閥門歷次啟閉操作單的報批記錄及操作記錄的完善;閥門定期周檢的啟閉記錄等。對於長期沒操作過的閥門,根據口徑的大小,定出不同的周檢周期是必要的,一般僅啟閉活動數拾轉,若要作完全關閉操作則慎重。對於發現的故障應提出相應的大中修計劃,及時處理,特別關閉后無法開啟的閥門應像搶修爆管一樣進行緊急處理。?
(3)閥井狀況?

閥井狀況包括閥井砌築符合設計要求;井蓋無損與路面銜接完好;操作閥門的孔位準確;井內無雜物及污水;閥門表面無銹斑。由於閥井內是一密閉的空間,容易形成缺氧,二氧化碳含量升高,一旦維修人員下井作業前不進行強鼓風、換氣等措施,容易危及人的生命。在條件許可的情況下,大口徑閥門井應考慮井內空氣可長期對流的技術措施為好。對於閥井應定期巡示,及時處理壓埋問題,對於井蓋丟失、損壞則應像搶修爆管一樣緊急處理。?

武漢自來水公司提出對管網中的閥門管理如同設備管理的要求,利用GPS衛星定位系統,建立閥井坐標數據,提出評定檢查細則及評分標準,強化管理的措施值得同行業的借鑒。?

此文系根據原“中國水協科技委管道專業委員會考察報告”的內容,適當壓縮且加入個人的一些見解,不當之處望指正。
 

西部大開發與西北給水工程建設中的幾個問題
 
        在世紀之交,在我國經濟步入一個嶄新發展階段的關鍵時刻,黨中央作出了實施西部大開發戰略的重要決定。這一決定將喚起西北大地,重振漢唐雄風。將加速實現中華民族的偉大復興。西北地區基礎設施落後,生態環境脆弱。要改變這些不利狀況,必須以水為依託。水是一切生命的源泉,是再造西北秀美山川的基礎。它關係著西北開發建設的全局。面對著西北水資源短缺設施落後的嚴峻形勢,面對著西部大開發千載難逢的大好機遇,讓有限的水資源在西部大開發的偉大實踐中充分發揮作用。
 
    一、西北的水資源狀況
 
    西北地處乾旱、半乾旱地區,降水量少,蒸發量大,水資源十分貧乏。水資源包括地表水資源和地下水資源兩大部分。地表水資源以地表水體的形式存在,包括河流、湖泊、冰川和沼澤。地表水的資源量通常用地表水的動態水量,即河川徑流量來表示。很明顯,河川徑流是按河流水系來劃分的。根據我國河流水系的自然特點和水資源的管理分類,習慣上把全國劃分為七大流域片。西北包括在黃河和西北內陸河流域片之內。對於地下水資源,由於它與地表水補給關係密切,也大致按河流水系的流域劃分來進行評價計算。西北水資源有以下四個明顯特點:
 
    1、一是資源總量少,時空分佈不均
   
    根據多年統計資料,黃河平均天然年徑流量為580億立方米,僅佔全國河川徑流量的2%,為長江年徑流量的二十分之一。按1990年的人口計算,流域內的人均水量為593立方米,是全國人均水量的四分之一。應該指出,我國水資源相當短缺,是世界上十三個貧水國家之一。我國的人均水資源佔有量為2300立方米為世界平均水平的四分之一。如果按這個只有世界平均水平十六分之一的數字來進行評價,黃河流域水資源量的匱乏就可想而知了。黃河流域的地下水儲量也很少,全流域可開採儲量不到200億立方米,主要分佈在寧蒙平原,汾渭盆地和花園口以下的一些小流域。
 
    西北內陸諸河的年徑流總量為1092億立方米,平原區的地下水資源量為777億立方米。由於區內人口稀少,平均人口密度不到9人/平方千米,其人均水量數字可觀,為4833立方米,但按綜合指數分析,資源量也十分短缺。時空分佈不均在黃河流域表現得十分明顯。河川徑流和地下水資源多依賴於降水。暴雨季節,降水集中,江河橫溢;乾旱時期雨雪稀少,河乾井枯。黃河流域年平均降水量466mm,降水在空間上的分佈很不均勻。降水量最多的秦嶺北坡,年降水可達800mm,防水較少的寧蒙河套平原,年降水量僅200~300mm,特別是杭錦后旗到臨河一帶,年降水量不足150mm。降水的年內分佈更不均衡,7、8、9三個月雨水傾注而下,降水量可以達到全年的60%以上。不僅大量的水流挾帶著滾滾泥砂白白流失,還造成了下游地區的無窮水患。
 
    西北內陸河地區降水稀少,也極不均勻。其地域分佈是山區多於盆地,盆周多於中央。
 
    山區年降水量為200mm~700mm,盆地、走廊和高原的降水量僅為25mm~300mm。在年內分配上,夏季最高,佔40~70%,冬季最少,僅為1~10%。
 
    防水和水資源在時間分佈上的不均衡,加大了水資源利用方面的難度,水資源在地域分佈上的差異,則給土地開發和城市發展增加了更多困難。
 
    2、第二特點是開發利用率較高
 
   以黃河為例,流域內已建成的各類水庫有3000多座,總庫容570億立方米,與黃河的年徑流量相當。黃河上的引水工程已達4500餘處,提水工程2萬餘座,平均耗用水量達到303億立方米,占黃河徑流量的53%。流域內年開採地下水資源80~100億立方米,在諸如西安、呼和浩特等城市,地下水已嚴重超采。地下水的長期嚴重超采,使西安深層地下水位下降了50多米,造成大面積的地面沉降和長達33km的地裂縫,形勢相當嚴峻。
 
    3、第三個特點是西北的許多城市水資源緊張
 
    由於經濟發展緩慢,西北的城市數量不多。到1993年底,僅有城市55座。這55座城市中,就有20座城市缺水。城市缺水按其缺水性質可分為資源性缺水,工程性缺水和水質性缺水三大類型。資源性缺水(一類缺水城市)主要是指當地水資源短缺,城市發展已超過當地水資源的承載能力,必須跨流域引水才能解決問題。西北地區的一類缺水城市有烏魯木齊、西安、金昌、東勝等8座。工程性缺水(二類缺水)是指當地水資源尚能滿足城市發展需要,但供水工程建設滯后,造成城市供水不足。二類缺水城市有哈密、酒泉、渭南等12座。第三類缺水城市,即水質性缺水主要是由城市供水水源的水質問題而影響正常供水,需要調整水源工程的。像西寧就是因為湟水水源污染嚴重,除了民和斷面外,其他各斷面均達不到一般工業用水的水質標準而影響供水。據統計自1984年以來,西寧城市供水因受水質影響,其第二水源被迫停止供水已達10次以上。
 
    城市缺水已經對區域經濟發展帶來了很多不利影響,隨著西部大開發戰略的實施,今後對水資源的需求將更加緊迫。據測算,2000年,西北缺水城市的需水量將達到50億立方米,今後10年,按照不低於全國年遞增率3.5%的增長數字計算,預計將達到60億立方米~70億立方米,缺水率將達到70%,而到2010年,我國將進入嚴重缺水時期。全國可供水總量為6670億立方米,缺水達318億立方米,因此對西北城市缺水率達到70%的數字決不能輕視,必須未雨稠繆,在資源利用和工程建設上採取一系列措施。
 
    4、第四個特點是污染威脅加大
 
    黃河流域污染嚴重,最近的污染調查表明,黃河幹流的年納污量達到98.5萬t,其中COD91.5萬t,氨氮6.02萬t,揮發酚485t,石油類1663t,氰化物54.1t,總鉛1373t,總汞2.97t。黃河全流域每年排入黃河的廢、污水總量已達到41.7億k立方米,比90年的32.6億立方千米增加了30%,比80年代初增加了1倍以上,在實測污水中工業廢水排放量佔48.3%,生活污水佔7%,混合污水佔44.5%,廢、污水主要來自西寧、蘭州、銀州、包頭和西安、寶雞等大中城市,根據近年來的水質監測評價資料,在黃河干、支流中,屬Ⅰ、Ⅱ類水體的不到14%,Ⅲ類水體佔17%,Ⅳ類佔34%,Ⅴ類16%,劣於Ⅴ類的已達到18.7%。
 
    黃河幹流水質每況愈下,蘭州、包頭兩個污染河段水質污染加重。蘭州段的石油類污染未能有效控制,水質長年處於Ⅳ類,包頭段耗氧有機污染明顯上升,枯水期已不能滿足城市供水要求。原來水質較好的陝西潼關段,水質也明顯下降,近10年來,潼關段的氨氮平均濃度增加3倍以上,水質常年處於Ⅳ類。
    支流污染更為嚴重,除大夏河、洮河、大通河水質尚好以外,其他支流都不同程度地受到污染。其中湟水西寧以下,渭河寶雞以下,大黑河呼和浩特以下水質基本處於Ⅳ~Ⅴ類,部分河段已劣於Ⅴ類。一些小支流,如包頭附近的昆都侖河等,已變成當地的排水溝了。支流的主要污染物是氨氮、酚和COD等。
 
    西北內陸河的55條河流、8個湖泊水庫,屬Ⅰ、Ⅱ類水質標準的佔88%,Ⅳ、Ⅴ類水質標準的河長僅佔10%,這說明西北內陸河地區水質基本良好。
 
    二、區域性大型引水工程
 
    從西北水資源的狀況分析可知,西北地區的缺水狀況,特別是區域性缺水形勢還相當嚴峻。為解決區域性缺水問題,目前正在建設或規劃建設一批大型引水工程,現簡要介紹如下:
 
    1、新疆引額供水工程
 
    這是一個外流域的引水工程,主要解決以烏魯木齊為中心的天山北坡經濟開發帶,北疆油田等地域的城市供水問題。天山北坡經濟開發帶處在准葛爾盆地邊緣,屬大陸高寒乾旱地區,水資源貧乏。該區66.3億立方米的水資源量不能滿足當地經濟發展需要,需要從流向西北的額爾齊斯河引水。引額供水工程將在額爾齊斯河幹流上修建635水利樞紐和喀臘塑克水利樞紐,以調控中游以上33.8億立方米的年徑流,實現近期引水6億立方米,2020年引水18億立方米的目標。引額供水一期工程包括三個部分。一是水源工程63.5綜合樞紐。樞紐的正常高水位為640m,庫容1.86億立方米,壩高55m,水電裝機3.2萬KW,引水總干進水閘設計流量90立方米/s。二是635樞紐至烏魯木齊猛進水庫的輸水工程,輸水設計流量40立方米/s,一期10立方米/s,加大流量15立方米/s,三是烏魯木齊的終點調節水庫。已建的猛進水庫為尾端水庫,新建水紅溝水庫、500水庫為配換水的龍頭水庫,引水工程完成後,將為北疆的經濟發展提供可靠的水資源保證,意義重大,引水工程還將引導地區的工程建設布局,因烏市原市區的用水點高程高於引額供水終點高程。2000年以後,新建項目將向昌吉、阜康方向發展,並按低高程分佈,以盡量接近新水源。
 
    2、南水北調西線工程
 
    為加快西部大開發戰略的實施,改善生態環境,應儘快建設南水北調的西線工程。西線南水北調工程是解決西北地區乾旱缺水問題的根本措施之一,也是為黃河流域和華北等地經濟發展提供水源保證的有效途徑。西線的南水北調工程將從大渡河,通天河,雅礱江引水到黃河上游。工程將以穿山隧道的形式穿越巴彥喀拉山,向黃河引水195億立方米。其中大渡河需泵站提升,通天河到雅礱江可以自流。以上三項工程均需建設175~300m的樞紐高壩和長度為40m~300m的隧洞工程的砼土量約2500萬方,規模巨大。西線南水北調工程目前正處在前期準備階段。
 
   三、重要中心城市的引水工程
 
    除蘭州、銀川外,西北的其他省會城市如西安、西寧、呼和浩特都嚴重缺水,現對西安和西寧的引水情況簡介於後。
 
    1、西安市黑河引水工程
 
    黑河引水工程是以西安市城市供水為主要目標,兼顧農灌發電和防洪等綜合效益的大型引水工程,全部工程包括金盆水庫樞紐工程,城市供水工程和灌溉工程三大部分。金盆水庫座落在渭河支流黑河的峪口處,以130m高的粘土心牆礫石壩造成2億立方米的水庫庫容,每年供給西安城市用水3.05億立方米,城市供水工程包括引水渠道、曲江池水廠、南郊水廠和市區管網配套工程。引水渠總長118.6km,將田峪,石砭峪等水庫都作為調節水源。沿途各水庫水源加上石頭河來水,供水水量可達53.4萬立方米。黑河的凈水廠包括已建成的曲江池水廠和在建的南郊水廠其總規模為110萬立方米/日。
 
    2、西寧市黑泉水庫供水工程
 
    黑泉水庫工程在青海大通縣境內,距西寧75km,在湟水支流北川河上游建庫,總庫容1.7億立方米,是一個以城市供水和灌溉為主,兼顧防洪、發電的大型綜合水利工程。水庫樞紐為砂礫石鋼筋砼面板堆石壩。壩高101.4m,壩長450m,調節庫容1.32億立方米,樞紐靜態投資2.6億元,該工程在2010年前以調節流量為主,2010年向西寧市供水,供水量為37萬立方米/日,城市供水管道工程自大通峽門引水口至西寧第六水源地,線路總長8km,採用低壓雙排輸水管道,設計引水流量7.35立方米/s,最大引水量10億立方米/s,城市供水管道工程靜態總投資4086萬元。
 
   四、中小城鎮的給水工程問題
 
    西部大開發將以城市化和城市建設為重點向前推進。加快中小城市建設,推進城市化進程,是西部經濟發展的一個基本戰略。那麼在中小城市蓬勃興起,鄉鎮建設迅速發展的西部開發格局,給水工程建設應當以一個什麼面目出現呢?筆者認為:
 
    第一,要強化常規工藝的各個環節。
 
    實現工程建設節約資金和工程運行‘三降兩提高’的發展目標。經過多年實踐,我國特別是我們西北的給排水工作者已經掌握了一套強化各凈化環節的先進技術。我們完全可以將這些先進技術有效地組合起來,因地制宜地用於各種不同水質類型的凈化工程。例如對常規的混合,我們可以用‘旋網’管道混合器來強化宏觀傳遞,改善微觀傳質。高效能地完成混合過程。這不僅可以節省基建費用,還可以減少能耗,降低葯耗,實現混合過程的管道化。使混合工藝更加簡便、靈活。
 
    再例如反應,可以用網板反應器來強化反應過程,從而縮短反應時間,提高反應效能。網板反應技術是西北市政院在七十年代的一項發明,網板反應基於以下原理:
    ①水中與絮凝體處於同一數量級的微小渦旋運動是絮凝反應的推動力量;
    ②在反應池中設置網板,調整了反應池的流動狀態,改善反應池中的無規大渦湍流運動,形成較為有秩的網后水流流動場。在網后水流的湍流場中,湍流的渦旋尺度大大減小,微渦旋比例逐步提高,絮體顆粒的接觸碰撞大大增強;
    ③在網后流場中將出現各向同性湍流。各向同性湍流能對絮凝體產生各向均等的揉動作用力,把絮體製作得更加均勻密實,便於沉澱;
    ④對於不同水質和不同的反應階段,可以通過在過水斷面上科學地布設不同規格的網板來控制其湍流強度,以達到強化反應之目的。經過二十多年的實踐運用,證明網板反應技術原理科學,設備簡單,性能優異,能夠大大提高反應效率。許多水廠由於使用了網板反應技術,反應時間已從傳統的30分鐘縮短至5~10分鐘,降低了造價,降低了成本。
網板反應技術還可與旋網管道混合器配合,可以實現混合反應工藝的管道化。為混合反應工藝的工廠化生產提供了條件。
 
    其他如沉澱、過濾工藝都可以強化。近年來的高密斜管池,多層濾料濾池,都不同程度地提高了沉澱過濾效能,再如西北市政院與鐵院聯合研究的沸石過濾技術,還能有效地去除微污染。將這些強化工藝環節的各種技術,科學合理地組合起來,就能大大降低工程造價的運行費用。使西北中小城鎮的水廠建設能夠在資金不夠寬裕的條件下建得成、用得起,收到少花錢,多辦事的效果。
    第二,要以高效節能的專用凈化設備代替傳統的凈水廠,實現給水工程各工藝環節的工廠化、系列化生產。
 
    改變以往水廠建設搞現場施工,周期長、造價高,施工安裝質量難以保證的舊模式。在城市化發展進程中,水要先行,必然會遇到城鄉水廠建設“量大、面廣”的問題。由於城鎮水廠的供水規模都比較小,要保證每個小水廠的建設要都能做到水平高,質量好,必須走工廠化生產的路子,因為只有實現了水廠專用設備定型化的工廠生產,才能從產品設計、加工製造等各個環節實現質量的有效控制。也才能從規模效益中降低成本,保證水廠建設的物美價廉。我們希望行業的有識之士與我們共同合作,針對西北的不同水源條件,設計製造一批工藝流程多元化,產品規格系列化,專用設備定型化的成套凈化系統,發展我們西北的給水工業生產。
 
    第三,要以改善水質和擴大水資源的利用為前提,加大技術創新,研製和採用先進的凈水工藝。
 
    西北城鄉分佈著大面積的微鹹水,許多地表和地下水也都遭受到不同的污染,對這些潛在的給水資源,用常規的處理辦法往往難以奏效。我建議,大膽研製和使用膜法處理技術,讓膜技術參加到西部大開發的凈化隊伍中來。膜技術不僅可以擴大鄉鎮的給水資源,能夠就近取水,而且可使出水水質得到充分保證。近來膜技術發展很快,價格也大幅下降,在荷蘭,近五年來每平方米超濾膜價格已降至原來的1/5,預計很快將降至1/20,微濾和常規凈水工藝的成本已經很接近了。膜法的技術進步和價格下降的空間常規工藝和深度處理的餘地更大。在規模上,原來認為用於日凈化水量5000立方米以內較為適宜,最近美國超濾水廠的在建規模已達到10萬立方米/日。世界上超濾水廠的能力超過100萬立方米/日。其中約2/3是98年和99年建成的,所以,以膜法代替常規處理,特別是在西北水資源短缺,微鹹水分佈廣泛的鄉鎮,建立膜凈化水廠是完全有可能的。當然,用於微鹹水的處理要採用納濾(NF),個別水源也可能要用反滲透(RO)技術。投資上可能增加一些,但卻為就近取水創造了有利條件。膜法凈化技術是人類與乾旱和污染鬥爭的成果,最早的膜法用於海水淡化和苦鹹水的除鹽,當1974年美國發現自來水中有66種致癌物質后,人們逐漸了解到水中的有機物已多達2200餘種,其中飲用水中就有765種。包括嚴重危害人體健康的五毒:酚、氰、砷、鉻、汞和百餘種致癌,致畸、致突變的三致物質。以後又發現了隱性孢子病源體。隱性孢子病原體能穿透濾層,既使將出水濁度降低到0.1NTU,也不能保證沒有隱性孢子蟲,而膜法卻能夠截留隱性孢子病原體。使用膜技術不僅能提供高質量的飲用水,而且就其發展而言,膜法的組合應用,還可以部分或全部取代混凝沉澱、過濾消毒這個應用了幾個世紀的常規處理技術。可以說膜技術的發展,將引起水處理技術的重大變革。對膜技術的去除機理,目前有很多理論說法。比較有代表性的有篩網效應理論,氫鍵理論和優先吸附的毛細管流程理論等。按照篩網效應理論的觀點,膜技術實際上是一種在壓力差推動下的細微孔過濾。充滿了微細小孔的膜就象一個篩子,把大於和一些小於篩孔的物質截留下來,從而實現了雜質的分離。根據細微孔的大小,膜技術可以分為反滲透(OR)、納濾(NF)、超濾(UF)和微濾(MF)等許多種類。反滲透的細微孔在1nm以下,可以截留0.1nm以下的無機離子,小分子,病毒、細菌和隱性孢子蟲。納濾膜的細微孔在5nm以下,可截留部分無機離子以及病毒細菌和孢子,超濾膜的細微孔在5nm至100nm這間,是一種典型的篩濾分離,能去除分子量為300到30萬的大分子以及粒徑為數納米至數十納米的細菌,病毒和膠體微粒。微濾的膜孔徑在200nm至1000nm(10μ)之間,可去除20nm的細菌,粘土微粒和粒徑在20nm以上的雜質顆粒。應該指出:除篩濾作用外,納濾和反滲透還有滲濾作用,這是超濾和微濾所不具有的。隨著各種濾膜細微孔徑的減小,膜技術的操作壓力也隨之升高,如微濾的操作壓力為100kp,超濾的壓力則可上升到40kp,對反滲透而言,壓力則要上升到2MP至5MP左右。反滲透的去除性能非常優異,但因操作壓力過高,限制了它的廣泛應用。比較起來,納濾則更適合於西北乾旱地區。納濾的核心裝置是低壓反滲透膜。納濾的反滲透之所以可以在較低的壓力下進行,是因為在苦鹹水溶液和多孔的納膜接觸時,膜界面上首先形成了由水分子構成的吸附層,這一吸附層厚度與苦鹹水的含鹽量有關。如果膜的微孔孔徑小於或等於2倍的純水層厚度時,純水便可在壓力作用下不斷地通過膜孔流出而將鹽類截留在膜外,苦鹹水也就完成了它的淡水過程。這就是優先吸附毛細管流程淡化理論。納濾用於苦鹹水的淡化時,可將總含鹽量降低50%~70%左右。對三價離子的去除率將高達95%,下列是納濾凈化前後的水質指標情況。
(表一) 原水水質及處理后水質對照表
 
 
    由表可見,納濾不僅有良好的去除污染(如TOC)能力,而且在去除硬度和淡化方面也有明顯效果。和常規反滲透比較,納濾的操作壓力比較低。在一般情況下,納濾的操作壓力可降至0.5MP~1MP,幾乎是反滲透的四分之一,因而其應用前景大大改善。
 
    納濾的濾膜孔徑較小,易於結垢阻塞。因此,在進行納膜處理之前應進行預處理,以改善進水水質,延長膜的使用壽命,確保淡水產量和脫鹽率的穩定。確保運行費用的降低。一般預處理由微濾和活性炭過濾等環節構成,而且在預處理中要採取措施,防止膜污染的發生。膜污染不僅會使產水率迅速下降。而且將對膜造成損害。正確的預處理設計,也是納濾工藝取得成功的重要環節,必須引起足夠重視。
 
    總之,膜技術,特別是納濾技術正在完善之中,我希望省內行業同仁能積極參予這項技術的設計製造與生產應用工作。讓納濾技術能在西北給排水工程的試驗研究和應用實踐中逐步走向成熟。
 
 通用閥門 試驗壓力
本標準參照採用國標標準GB/T13927—1992《工業用閥門 閥門的壓力試驗》。
1主題內容與適用範圍
   本標準規定了通用閥門壓力試驗的要求、方法和評定指標。
   本標準適用於閘閥、截止閥、止回閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、隔膜閥等的壓力試驗。
2術語
2.1試驗壓力
     試驗時閥門內腔應承受的計示壓力。
2.2殼體試驗
    對閥體和閥蓋等聯結而成的整個閥門外殼進行的壓力試驗。目的是檢驗閥體和閥蓋的緻密性及包括閥體與閥蓋聯結處在內的整個殼體的耐壓能力。
2.3密封試驗
    檢驗啟閉件和閥體密封副密封性能的試驗。
2.4上密封試驗
    檢驗閥桿與閥蓋密封副密封性能的試驗。
2.5試驗持續時間
    在試驗壓力下試驗所持續的時間。
3試驗項目
 壓力試驗的項目包括:
a. 殼體試驗;
b. 上密封試驗(具有上密封結構的閥門應做該項試驗);
c. 密封試驗。
4實驗要求
4.1每台閥門出廠前均應進行壓力試驗。
4.2在殼體試驗完成之前,不允許對閥門塗漆或使用其它防止滲漏的塗層,但允許進行無密封作用的化學防鏽處理及給襯裡閥襯裡。對於已塗過漆的庫存閥門,如果用戶代表要求重做做壓力試驗時,則不需除去塗層。
4.3密封試驗之前,應除去密封面上的油漬,但允許塗一薄層粘度不大於煤油的防護劑,靠油脂密封的閥門,允許塗敷按設計規定選用的油脂。
4.4試驗過程中不應使閥門受到可能影響試驗結果的外力。
4.5如無特殊規定,試驗介質的溫度應在5~40℃之間。
4.6下列試驗介質由製造廠自行選擇,但應符合表1和表2的規定;
a 液體:水(可以加入防鏽劑),煤油或粘度不大於的其它適宜液體;
b氣體:空氣或其它適宜的氣體。
4.7用液體作試驗時,應排除閥門腔體內的氣體。用氣體作試驗時,應採用安全防護措施。
4.8進行密封和上密封試驗時,應以設計給定的方式關閉。 
4.9試驗壓力應符合規定。
4.9.1殼體試驗的試驗壓力按表1的規定。
                            表1
公稱壓力PN,MPa
試驗介質
試驗壓力
<0.25
液體
0.1 MPa+20℃下最大允許工作壓力
≥0.25
液體
20℃下最大允許工作壓力的1.5倍
註:20℃下最大允許工作壓力值,按有關產品標準的規定。當有關標準未作規定時,可按錄A(參考件)確定。
4.9.2密封和上密封試驗的試驗壓力按表2的規定。
                                表2
公稱通經DN,mm
公稱壓力PN,MPa
試驗介質
試驗壓力
≤80
所有壓力
液體或氣體
20℃下最大允許工作壓力的1.1倍(液體)0.6MPa(氣體)
100~200
5
5
液體
20℃下最大允許工作壓力的1.1倍
≥250
所有壓力
4.9.3試驗壓力在試驗持續時間內應維持不變。
4.10試驗的持續時間應符合規定。
4.10.1殼體試驗的試驗持續時間應不少於表3的規定。
                               表3
公稱通經DN,mm
50
65~200
250
最短試驗持續時間,S
15
60
180
4.10.2密封和上密封試驗的試驗持續時間應不少與表4的規定。
                           表4
公稱通經DN
mm
最短試驗持續時間,S
密封試驗
上密封試驗
金屬密封
非金屬彈性密封
50
15
15
10
65~200
30
15
15
250~450
60
30
20
500
120
60
30
4.10.3試驗持續時間除應符合表3、表4的規定外,還應滿足具體的檢漏方法對試驗持續時間的要求。
5試驗方法和步驟
應先進行上密封試驗和殼體試驗,然後進行密封試驗。
5.1上密封試驗
   封閉閥門進口和出口,放鬆填料壓蓋(如果閥門設有上密封檢查裝置,且在不放鬆填料壓蓋的情況下能夠可靠地檢查上密封的性能,則不必放鬆填料壓蓋),閥門處於全開狀態,使上密封關閉,給體腔充滿試驗介質,並逐漸加壓到試驗壓力,然後檢查上密封性能。
5.2殼體試驗
     封閉閥門進口和出口,壓緊填料壓蓋以便保持試驗壓力,啟閉件處於部分開啟狀態。給體腔充滿試驗介質,並逐漸加壓到試驗壓力(止回閥應從進口端加壓),然後對殼體(包括填料函及閥體與閥蓋聯結處)進行檢查。
5.3主要閥類的加壓方法按表5的規定。但對於規定了介質流通方向的閥門,應按規定的流通方向加壓(止回閥除外)。試驗時應逐漸加壓到規定的試驗壓力,然後檢查密封副的密封性能。
表5
閥類
    加 壓   方   法
閘閥
球閥
旋塞閥
封閉閥門兩端,啟閉件處於微開啟狀態,給體腔充滿試驗介質,並逐漸加壓到試驗壓力,關閉啟閉件,釋放閥門一端的壓力。閥門另一端也按同樣方法加壓。有兩個獨立密封副的閥門也可以向兩個密封副之間的體腔引入介質並施加壓力
截止閥
隔膜閥
應在對閥座密封最不利的方向上向啟閉件加壓。例如:對於截止閥和角式隔膜閥,應沿著使閥瓣打開的方向引入介質並施加壓力
蝶閥
應沿著對密封最不利的方向引入介質並施加壓力。對稱閥座的蝶閥可沿任一方向加壓
止回閥
應沿著使閥瓣關閉的方向引入介質並施加壓力
 
6評定指標
6.1殼體試驗
     殼體試驗時,承壓壁及閥體與閥蓋聯結處不得有可見滲漏,殼體(包括填料函及閥體與閥蓋聯結處)不應有結構損傷。
    如無特殊規定,在殼體試驗壓力下允許填料處泄漏,但當成試驗壓力降到密封試驗壓力時,應無可見泄漏。
6.2上密封試驗
    在試驗持續時間內無可見泄漏。
6.3密封試驗
    密封試驗的最大允許泄漏量見表6的規定。表6中的泄漏量只適用於向大氣排放的情況。A級適用於非金屬彈性密封閥門,B、C、D級適用於金屬密封閥門。其中:B級適用於比較關鍵的閥門,D級適用於一般的閥門。各類閥門的最大允許泄漏量(等級)應按有關產品標準的規定。如果有關標準未作具體規定,則非金屬彈性密封閥門按A級要求,金屬密封閥門按D級要求。如用戶要求按B級或C級時,應在訂貨合同中規定。
                        表6
試驗
介質
最大允許泄漏,mm3/S
A級
B級
C級
D級
液體
在試驗持續時間內無可見泄漏
0.01×DN
0.03×DN
0.1×DN
氣體
0.3×DN
3×DN
30×DN
 

 

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One thought on “閥門基礎知識