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濟建設的重點，給排水工程，特別是污水處理工程規模浩大包括管道、閥門在內的水處理設備制造業已形成強大的水工業。為閥門行業的發展，提供了良好契機。我國已進入WTO，每年需求閥門約300萬噸。要充分利用閥門業屬勞動密集、勞動條件差、我國人均工資低廉，發達國家向發展中國家生產轉移等優勢，積極走向世界經濟的平臺。分幾個題目簡述給排水閥門的現狀與發展。

目前狀況

現在約有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3萬個規格。在多品種、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，倒退十年前，城鎮供水協會的人士有句行業名言說“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紛紛關停并轉，本來機械工業水平就不高，于是鄉鎮企業（民營企業），雨后春筍般迅速發展起來，起點低，技術力量非常薄弱，設備簡陋，產品大多數都是模仿生產，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，在少數閥門企業的帶動下，確有明顯進步，鴻豐總結有些品種甚至達到水平，還有許多企業進行二次創業。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、發展規劃有著很重要的意義。

但是，我國閥門行業中仍以中小企業為主，目前行業的競爭主要是低端產品的競爭，非正規的競爭手段正在擾亂市場的發展，對閥門制造行業造成了較大的傷害。隨著閥門行業重組步伐的加快，未來行業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、耐強腐蝕、高壽命方向發展，不斷提高閥門產品的水平和檔次，中國閥門制造行業在龐大的需求環境下，必將呈現出更好的發展前景。

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閘閥的現狀和發展

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、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蝶閥的現狀和發展

  上海申弘閥門有限公司記得上世紀三十年代，美國發明了蝶閥，上世紀七十年代傳入我國，開發使用。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、損傷等情況發生。為此，上世紀七十到八十年代上又開發金屬密封蝶閥，耐氣蝕、壽命長，近幾年我國也開發了金屬密封蝶閥，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。如果閥門處于節流幅度較大狀態，閥板的背面容易發生氣蝕，有損壞閥門的可能，一般均在15度以外使用。節流側閥門下面會產生負壓，往往會出現橡膠密封件脫落。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；按水錘波動的現象分為水柱連續現象和水柱分離的水錘現象兩種。

根據調查統計，在城市給水和工業企業的給水泵站中，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生高壓，后發生低壓。泵站中停泵水錘的特點是先發生低壓后發生高壓，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，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，流量變為0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，隨后壓力才逐漸升起。在整個低壓（或負壓）水錘波所延續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δ也不同。如計算的氣蝕系數大于容許氣蝕系數，則說明可用，不會發生氣蝕。如蝶閥容許氣蝕系數為2.5，則：

如δ>2.5，則不會發生氣蝕。

當2.5>δ>1.5時，會發生輕微氣蝕。

δ<1.5時，產生振動。

δ<0.5的情況繼續使用時，則會損傷閥門和下游配管。

3.3閥門的衛生要求問題

自來水管道、閥門的衛生、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，各種醫藥，食品現在加強了管理，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》要嚴格執行，必須有省級以上衛生防疫部門證明，浸泡試驗規定的21個項目和其他3個項目，涂料應進行21個規定項目和5個其它項目的衛生要求應進行試驗。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，隨著國內經濟的快速發展和居民生活水平的提高，每年的工業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，數據顯示，全國七大水系劣五類水質斷面比例達20%。有關部門對120個城市連續監測數據顯示，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，在龐大的需求環境下，排水閥門等市場需求不斷上漲，也必將呈現出更好的發展前景。




排水閥門是一種*的水工業產品，主要應用于城市、建筑、企業給排水工程、工業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，且這種水雖然經過了人工強化處理和消毒等措施，但由于沒經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，產生的污水經城市污水處理廠凈化后排人水體的下游，回歸于水體，再經過一定河段的自然凈化，可為下游城市或地區利用。間接利用是將自然界中水的社會循環與自然循環有機結合，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。是水資源可持續利用的重要途徑。

不管是企業治理排污還是城市化對污水的處理都和閥門行業息息相關也是帶動閥門產業特別是閘閥和蝶閥的新一增長點。目前我國在閥門市場中，已經能夠提供供熱閥，環保用閥、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力突破的領域，才能真正推動我國閥門行業的發展。

不僅上述問題需要解決，還要優化流量系數，降低水頭損失系數，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、環噴閥（固定錐閥）、隔水有保證的導流防止器等，及進一步開發超大型蝶閥（DN3000以上）等等。本文相關的論文有：中國閥門產值遞增