西安城市供水管網(wǎng)中閥門的選擇和設置

石宏志　李永超　周曉娟　高潔

【摘 要】目前，西安城市供水行業(yè)已進入快速發(fā)展階段，供水范圍逐年擴大，供水管道長度日漸遞增，需要的閥門種類和數(shù)量也越來越多，因此閥門的選型和設置變得尤為重要。本文介紹了閥門的種類和性能，提出了閥門在運行和管理過程中應注意的問題，最后在供水管線設計中講述了閥門設置的要點。

【關(guān)鍵詞】閥門 種類 性能 選擇 設置

1 概述

近幾年來，隨著西安周邊新區(qū)——西咸新區(qū)、渭北工業(yè)園、航天產(chǎn)業(yè)基地和高新拓展區(qū)等新區(qū)的批復出案，西安城市建設已進入到快速發(fā)展階段?；A設施的建設是城市發(fā)展的重中之重，而供水設施建設作為基礎設施建設的重點，其重要性更是不言而喻。規(guī)劃至2020年西安城市的供水范圍由460km2增加至1500km2，供水范圍的擴大使得供水管網(wǎng)長度也急劇增加，而閥門作為供水管線最重要的附件，使用的數(shù)量和種類也越來越多。隨著科技不斷的進步、專用閥門的開發(fā)，閥門的開發(fā)與應用也處于快速發(fā)展階段。

目前，國內(nèi)已有4000多家的大小閥門廠，基本可滿足國內(nèi)各水司對閥門的選擇要求。國內(nèi)生產(chǎn)的球墨鑄鐵蝶閥口徑可達3000mm、金屬焊接硬密封蝶閥口徑可達4000mm、球墨鑄鐵硬密封閘閥口徑可達2000mm、軟密封閘閥口徑600mm到800mm。閥門是供水系統(tǒng)中必不可少的控制、調(diào)節(jié)裝置，隨著西安城市的快速發(fā)展，供水范圍的擴大，閥門在西安自來水有限公司廠站和管網(wǎng)供水系統(tǒng)中將起到自動控制水的流量、流向作用，保障供水系統(tǒng)安全運行。閥門的完好率與閥門的選型，閥門的質(zhì)量（閥門的制造、管路的設計、閥門的組裝）和閥門的管理（閥門的啟閉作業(yè)）等息息相關(guān)。

2 閥門的種類、特性及設置

2.1 閥門的定義及作用

供水閥門是輸配水管道中的控制裝置，起著開流、截斷和調(diào)節(jié)流量、壓力和改變流向的重要作用，閥門猶如供水的保護傘，是保障供水系統(tǒng)中輸配水管網(wǎng)的日常順利輸配和管網(wǎng)維修、改造的必不可少的設施，是保證供水系統(tǒng)日常運行和安全運行的基礎設施。

2.2 供水管線閥門的種類及特性

在給水系統(tǒng)中主要使用的閥門有三種：閘閥、蝶閥和球閥。

（1）閘閥。閘閥是閘板啟閉方向和閘板的平面方向平行的閥門，也是管網(wǎng)中使用最廣泛的閥門，閘閥主要由閥蓋、閥體、閘板和密封填料等部分組成，閘板是閘閥的啟閉件，垂直安裝在閥體內(nèi)，通過閥桿傳動，閘板能在垂直與通徑軸線方向作直線升降運動，完全關(guān)閉時，鍥形角度的吻合把閘板推壓在閥座上，所以水密封性較好。閘閥的閉合原理是閘板密封面與閥座密封面高度光潔、平整一致、相互貼合、可以阻止介質(zhì)流過，并依靠頂模、彈簧或閘板的模形來增強密封效果。主要用于管線流體的截斷和開啟。常用的閘閥分類，按照閥桿和螺紋分為兩類：明桿式和暗杠式，按照閘板結(jié)構(gòu)分為平式和模式。

閘閥的優(yōu)點：1）流體阻力?。?）開閉所需外力較??；3）水的流向不受限制；4）全開時，密封面受沖蝕程度較小；5）體形簡單，鑄造工藝性能好。

閘閥的缺點：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(xiàn)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。

（2）蝶閥。蝶閥主要有閥體、蝶板、密封圈等部分組成，蝶閥的閥體呈圓筒狀，結(jié)構(gòu)長度短，強度方面比較穩(wěn)定，蝶板呈圓盤狀，是蝶閥的啟閉件，能圍繞閥體內(nèi)的軸線旋轉(zhuǎn)，蝶板旋轉(zhuǎn)90度就能完成一次啟閉，改變蝶板的偏轉(zhuǎn)角度，可達到調(diào)節(jié)流量的作用，蝶閥的密封圈一般為橡膠，所以密封性能較好，橡膠采用三六乙丙膠或丁腈橡膠，具有較好的抗老化性和耐磨性。蝶閥與閘閥相比，具有外形小、份量輕、啟閉扭矩小和操作時間短等優(yōu)點，從近幾年來看，在大口徑方面，蝶閥有逐步取代閘閥的趨勢，但蝶閥在全開時，蝶板位于閥體內(nèi)，所以水頭損失較大。

（3）球閥。球閥是在球形閥體內(nèi)，連在閥桿上的是一個開設孔道的球體芯，靠旋轉(zhuǎn)球體芯大道開啟或關(guān)閉閥門的目的。球閥的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較閘閥簡單、體積小、水阻力小、密封嚴密。缺點是受密封結(jié)構(gòu)及材料的限制，制造及維修的難度大。在給水系統(tǒng)中，球閥適用于小口徑的有毒有害液體、氣體輸送管道。

2.3 供水管線閥門設置的位置和原則

根據(jù)《室外給水設計規(guī)范》（GB50013-2006）規(guī)定：輸水管（渠）道的始點、終點、分叉處以及穿越河道、鐵路、公路段，應根據(jù)工程的具體情況和有關(guān)部門的規(guī)定設置閥（閘）門。輸水管道尚應按事故檢修的需要設置閥門。

3 閥門設置的要求

3.1 閥門的選用規(guī)定

（1）在供水管道的閥門選擇中，由于球閥的制造、維修和管理的難度大，一般只選用閘閥和蝶閥。

（2）在閘閥與蝶閥的選用規(guī)定在供水管道管徑 DN≤400mm時使用閘閥，DN>400mm時使用蝶閥，這主要是由于管網(wǎng)中DN≤400mm的管道容易出現(xiàn)故障，幾乎占到所有管網(wǎng)的90%，因此要求小口徑管道閥門啟閉性能要良好。而從近些年來的使用情況看，蝶閥相比閘閥出現(xiàn)故障的機率高，閘閥在DN≤400mm的管道使用時啟閉強度較小，但在DN>400 mm的管道中閘閥啟閉強度較大，不利于閥門的管理和維護。

（3）閘閥的選擇。隨著閥門行業(yè)的發(fā)展，閘閥的選擇由傳統(tǒng)的楔式或平行雙閘板式閘閥逐漸變?yōu)檐浢芊忾l閥，軟密封閘閥有以下優(yōu)點：1）軟密封閘閥的閥體、閥蓋采用精密鑄造法鑄造，一次成型，節(jié)約有色金屬；2）軟密封閘閥底部無凹坑，不積存渣物，閘閥啟閉的故障率低；3）軟密封襯膠閥板，尺寸統(tǒng)一，互換性強。

（4）蝶閥的選擇。1）中線蝶閥與偏心蝶閥。中線蝶閥與偏心蝶閥各有優(yōu)缺點，選型時要結(jié)合其性價比來綜合考慮。一般來說，中線蝶閥比偏心蝶閥價格便宜，但偏心閥門的啟閉力矩較小。2）立式與臥式蝶閥。在中、大型蝶閥中，蝶閥依據(jù)閥軸可分為立式蝶閥與臥式蝶閥。立式蝶閥的覆土較深，雜物容易纏繞閥軸，影響啟閉效果；臥式蝶閥的變速傳動箱在側(cè)旁，閥井在道路上占的平面位置較寬，影響安排其它管線。因此在蝶閥的選用中，在中型口徑以選用立式蝶閥為主，大口徑蝶閥在平面位置允許的情況下可選用臥式蝶閥，這樣可改善閥門的流通條件，解決水中雜物纏繞閥軸的問題。3）軟密封與金屬密封。目前，供水行業(yè)使用的蝶閥以軟密封蝶閥為主，金屬密封蝶閥密封件彈性較小，一般采用偏心結(jié)構(gòu)，價格也偏貴，在兩者的比較選用中，應結(jié)合性價比來選擇。軟密封蝶閥在使用中出現(xiàn)的問題主要是：①由于橡膠質(zhì)量問題導致橡膠容易老化變形；②在制造蝶閥過程中，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(diào)，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。因此，目前對軟密封蝶閥進行了很多的改進，例如：（a）加強膠圈質(zhì)量，選用三元乙丙橡膠和丁睛橡膠而少量使用天然橡膠，嚴禁摻和再生膠，以提高密封圈的耐磨性及抗老化性；（b）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(diào)節(jié)各部位壓板的擠壓程度來平衡蝶閥使用壽命，但這種調(diào)節(jié)技巧掌握難度大；（c）目前已經(jīng)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(nèi)，有一定的活動余量，可以自行調(diào)節(jié)蝶閥關(guān)閉時膠圈的擠壓狀況。

（5）閥門與管道的連接方法。為了便于閥門的裝拆，對于DN≥600mm的閥門，在閥門與管道連接處，迎水流方向的一側(cè)安裝伸縮器；對于DN<600mm閥門采用單盤活套法蘭代替伸縮器。

3.2 閥門運行管理的注意事項

（1）技術(shù)資料齊全、完整閥門的技術(shù)資料主要包括閥門的出廠說明書、質(zhì)量合格證、閥門的安裝施工圖（安裝位置、施工人員、日期）、閥門檢修、維修記錄、閥門日常管理卡片及閥門變更記錄等。

（2）閥門運行管理質(zhì)量要求包括閥門應關(guān)閉嚴密或基本嚴密；閥門填料不滴漏；閥門啟閉輕便，指示完好。閥門日常運行管理工作包括閥門歷次啟閉操作記錄，閥門定期周檢的啟閉記錄。對于長期沒有操作過的閥門，根據(jù)口徑的大小，定出不同的周期檢修，一般選在用水低峰期，啟閉活動數(shù)轉(zhuǎn)即可，若要作完全關(guān)閉則應慎重。對于發(fā)現(xiàn)的故障應提出相應的大中修計劃，及時處理，特別是關(guān)閉后無法開啟的閥門應像搶修爆管一樣進行緊急處理。

（3）若閥門不經(jīng)常開啟，應由操作工和檢修人員定期維護一次，做好閥門的清潔、潤滑、緊固和堵漏工作，如閥桿螺紋，由于經(jīng)常與閥桿螺母摩擦，要定期涂一點黃油或石墨粉起到潤滑作用。

4 閥門在供水管道設計中的要點

（1）供水管道上兩個閥門之間獨立管段內(nèi)消火栓的數(shù)量不宜超過5個。

（2）供水管道上閥門一般設置在十字路口，便于公司的維護和管理。

（3）在長距離輸水管道中，閥門一般應結(jié)合排氣閥和排泥閥設置，一般設置在排氣閥和排泥閥中間。

（4）當供水管道管徑DN≤600mm時，閥門設置間距一般要求小于等于600m；當供水管道管徑6001200mm時，閥門設置間距一般要求為2500-3500m。

（5）在供水管道管徑DN≥600mm，一般選用蝶閥，另外要選用與之配套的伸縮器；當供水管道管徑DN<600mm，一般選用閘閥。

5 結(jié)語

閥門是供水管道中最重要的附件之一，影響著供水系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)和安全供水，因此這就要求我們在管道設計中做到精心設計，在閥門性能的選擇上要做到合理選用，在閥門施工中做到正確安裝，在閥門的運行中要定期的維護和保養(yǎng)，以保證供水系統(tǒng)的正常安全穩(wěn)定運行。

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