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                     城市供水管網(wǎng)蝶閥

                    上海申弘閥門有限公司

之前介紹萬溯化學(xué)擴(kuò)建自立式減壓閥，現(xiàn)在介紹城市供水管網(wǎng)蝶閥蝶閥是在供水管道上常用的閥門之一。蝶閥的通病有開、關(guān)費(fèi)力費(fèi)時(shí)，銹蝕，開裂，密封性差，不能快速處置爆管等突發(fā)事件，遇到這些情況只能無奈拆井換閥再砌井保養(yǎng)，耗資耗時(shí)。所以選用蝶閥應(yīng)注意以下幾方面問題。

1、城市供水管網(wǎng)蝶閥選用開、關(guān)省力的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)
(1)軸系材質(zhì)。軸系包含閥體部分的上、下閥軸和減速箱內(nèi)的齒輪軸、蝸桿。理想的軸系材質(zhì)是馬氏體不銹鋼的2Cr13，通過調(diào)質(zhì)和淬火處理，具備一定的硬度、強(qiáng)度、剛度、耐蝕性，不易彎曲變形。

(2)針對(duì)閥桿銹死，可選用磨擦系數(shù)較小的自潤(rùn)滑軸承、多道密封圈和改善材質(zhì)解決。

(3)軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理。有的產(chǎn)品其上、下閥軸與蝶板均采用銷軸連接，與閥體采用軸套配合：蝶板及軸系受壓時(shí)支撐點(diǎn)較遠(yuǎn)，蝶板變形及位移較大。正向受壓時(shí)，密封面比壓過大，開啟困難;反向受壓時(shí)，密封面比壓不夠，密封泄漏嚴(yán)重。而新型的蝶閥結(jié)構(gòu)上軸套與蝶板為銷軸連接，下閥軸與閥體固定連接而與蝶板之間為相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：蝶板與軸系的受力支撐間距大大縮短，受壓時(shí)蝶板變形及位移控制在zui小狀態(tài)，密封面比壓變化不是太大。因此閥門開、關(guān)省力。

2、選用開、關(guān)省時(shí)機(jī)構(gòu)
2.1、閥門手動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置

設(shè)置二級(jí)減速機(jī)構(gòu)，總輸入力矩均不大于200N•m即可開啟閥門，*級(jí)為蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)為：

(1)蝸桿的軸向受力由常規(guī)的拉應(yīng)力改為壓應(yīng)力，可使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的承載能力大大增加，有效避免因啟閉力過大而損壞機(jī)件。

(2)二級(jí)機(jī)構(gòu)采用行星輪傳動(dòng)或傘齒輪傳動(dòng)來過渡，與用傳統(tǒng)雙級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)相比傳動(dòng)效率高，啟閉圈數(shù)少，啟閉力矩小。

(3)當(dāng)閥門在地下臥式安裝時(shí)，二級(jí)減速機(jī)構(gòu)為行星減速機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)對(duì)于臥式安裝可從操作部位直接顯示閥門開關(guān)角度，即為雙向顯示設(shè)計(jì)。在不同的操作方位都能清晰地觀察到閥門的啟閉狀態(tài)。該機(jī)構(gòu)操作靈活、省力，只需1人即可輕松手動(dòng)啟閉閥門。

2.2、采用雙偏心結(jié)構(gòu)

關(guān)閉時(shí)閥板密封面隨偏心位移靠向閥體密封圈進(jìn)行擠壓密封，密封圈受壓均勻，密封性能可靠;開啟時(shí)閥板只需轉(zhuǎn)過很小一個(gè)角度，閥板密封面就與閥體密封圈脫離了，減少了密封面之間的磨擦，使閥門經(jīng)久耐用并省時(shí)省力(見圖1)。
城市給排水管網(wǎng)占城市給排水系統(tǒng)總投資的50%以上。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)，管網(wǎng)減漏對(duì)于節(jié)約水資源，保障經(jīng)濟(jì)和社會(huì)健康發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，已經(jīng)提到國(guó)務(wù)院有關(guān)部委的重要工作日程。2003年，國(guó)家又提出將拿出一定的國(guó)債資金支持城市供水管網(wǎng)的改造工程，各地也正在加緊進(jìn)行城市供水管網(wǎng)的規(guī)劃和改造及相應(yīng)的管網(wǎng)漏損控制管理工作。同時(shí)，我國(guó)還有很多城市的排水管網(wǎng)建設(shè)同污水處理廠的建設(shè)不同步，造成污水處理廠建設(shè)起來，不能投入運(yùn)行的情況。 
國(guó)務(wù)院發(fā)出35號(hào)文件要求，各地城市要認(rèn)真作好城市供水管網(wǎng)普查工作，有計(jì)劃地對(duì)使用年限超過50年的嚴(yán)重老化的管網(wǎng)進(jìn)行改造，并力爭(zhēng)在2005年前完成上述管網(wǎng)的改造任務(wù)。各地建設(shè)行政主管部門正會(huì)同計(jì)劃、財(cái)政等部門，加快管網(wǎng)改造，優(yōu)化管網(wǎng)布局和工程技術(shù)方案，加強(qiáng)對(duì)工程項(xiàng)目的協(xié)調(diào)和監(jiān)管，保證工程的順利實(shí)施和質(zhì)量安全。 
偏心結(jié)構(gòu)示意
圖1 偏心結(jié)構(gòu)示意

3、選用防止閥體銹蝕的涂裝工藝
(1)涂裝前處理。閥體、閥板等鑄件采用樹脂砂造型工藝，在涂裝之前，鑄件應(yīng)經(jīng)拋丸處理，達(dá)到GB/T8923——1988中規(guī)定的Sa21/2表面處理等級(jí)，并在完成后6h內(nèi)進(jìn)行涂裝。并經(jīng)磷化處理，以*清除浮銹、油脂和附著物。

(2)噴涂與質(zhì)保。靜電噴涂環(huán)氧樹脂粉末工藝，涂層固化后不溶解于水，涂層厚度≥300μm，有耐3kV電壓的絕緣性能。涂層附著力按GB/T9286——1998。涂料采用阿克蘇環(huán)氧粉末涂料，有相應(yīng)的材料檢驗(yàn)報(bào)告、進(jìn)料單等相關(guān)證明和國(guó)家衛(wèi)生部門的檢測(cè)報(bào)告。

4、選用高強(qiáng)度的閥體鑄件和結(jié)構(gòu)
(1)蝶閥應(yīng)為全鑄型伸縮型(法蘭型)雙向金屬硬密封蝶閥(伸縮型蝶閥與伸縮器為一體)。全鑄型蝶閥相對(duì)于組焊型蝶閥的優(yōu)點(diǎn)在于：全鑄型閥體、閥板本身的耐腐蝕性、抗磨性、抗壓抗震性及抗變形性遠(yuǎn)優(yōu)于鋼板組焊閥體、閥板。

(2)閥軸與閥板的連接。閥桿采用半軸，嵌入軸孔的長(zhǎng)度不小于軸徑的1.5倍。閥板采用桁架式結(jié)構(gòu)，具有抗壓強(qiáng)度高、導(dǎo)流性好、流阻小、過流面積大、節(jié)能的特點(diǎn)。閥軸與閥板的連接采用錐銷連接和專有的膨脹銷連接(見圖2)。該結(jié)構(gòu)可有效消除閥軸與蝶板之間間隙且抗壓扭防松性能強(qiáng)，啟閉可靠。閥軸zui薄弱處應(yīng)能滿足力矩及有關(guān)參數(shù)要求。閥軸與閥板的連接要能承受閥門zui大扭矩1.5倍的強(qiáng)度，閥桿伸出端密封圈不少于三道。

膨脹銷剖視
圖2 膨脹銷剖視

(3)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)自鎖性強(qiáng)，在閥板全開和全關(guān)之間的任意位置運(yùn)行和靜止均不會(huì)產(chǎn)生蠕動(dòng)和顫動(dòng)。閥門的操作機(jī)構(gòu)有足夠的剛、強(qiáng)度，足以承受閥門的啟閉力矩，確保閥板啟閉時(shí)的穩(wěn)定性;在蝸輪箱上設(shè)有開和關(guān)的限位器和開度指示器;傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能承受二倍的額定力矩而無任何損害，蝸桿在運(yùn)行中不對(duì)蝸輪箱產(chǎn)生拉力。

5、選用密封性可靠的結(jié)構(gòu)
(1)具有正、反雙向密封功能。安裝中不為介質(zhì)流向所限(若只需控制單向介質(zhì)，應(yīng)優(yōu)先采用有利于密封的方向安裝)，也不受空間位置的影響，可在任何方向安裝。

(2)改良密封結(jié)構(gòu)。閥體閥板主體材料為球墨鑄鐵，閥板密封部位用不銹鋼1Cr18Ni9Ti雙面包焊(如圖3)，加工后經(jīng)過滾壓拋光，表面組織致密且硬度得到提高，閥體密封圈通過機(jī)械方式固定在閥體上，采用同種不銹鋼加工表面作氮化處理，經(jīng)該工藝措施確保密封副有HRC8~20的硬度差，此將有效延長(zhǎng)使用壽命，并有很好的防結(jié)垢及密封自清理能力。

密封結(jié)構(gòu)
圖3 密封結(jié)構(gòu)

(3)上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥每臺(tái)蝶閥出廠前應(yīng)進(jìn)行正、反向水壓密封試驗(yàn)(1.1倍公稱壓力)，密封均達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，并出示詳細(xì)的檢驗(yàn)、試驗(yàn)記錄和完整的檢測(cè)報(bào)告。

6、選用開、關(guān)傳動(dòng)系統(tǒng)密封性可靠的結(jié)構(gòu)
(1)閥門的軸套及軸系密封的設(shè)計(jì)。閥門的軸套采用自潤(rùn)滑軸承，磨擦系數(shù)小，上閥軸處的密封采用兩道自補(bǔ)償型密封圈，材料為NBR。下閥軸處的密封采用O型密封圈進(jìn)行密封，可靠性高且便于更換。為避免介質(zhì)內(nèi)雜質(zhì)進(jìn)入軸套，在上下閥軸軸套端面加裝一道防泥沙O型密封圈，結(jié)構(gòu)見圖4。

軸套軸系密封
圖4 軸套軸系密封

(2)蝸輪箱體的密封設(shè)計(jì)：蝸輪箱體所有與外部相通的運(yùn)動(dòng)部位及固定連接部位均設(shè)計(jì)有密封元件，箱內(nèi)充有油脂或油液，能適用于有塵、潮濕等惡劣環(huán)境，并可以浸泡在3m深水中長(zhǎng)期使用，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP68級(jí)，并應(yīng)提供蝸輪驅(qū)動(dòng)裝置檢驗(yàn)報(bào)告。

7、所選配的電動(dòng)執(zhí)行器
電動(dòng)執(zhí)行器為選配件，應(yīng)滿足：采用密封電機(jī)，防水等級(jí)達(dá)標(biāo)，絕緣等級(jí)F;閥門啟閉位置均設(shè)限位機(jī)構(gòu)，并設(shè)過載保護(hù)機(jī)構(gòu);設(shè)置閥門開度就地位置指示及遠(yuǎn)傳動(dòng)態(tài)顯示機(jī)構(gòu)，具有開度反饋輸出(使用4~20mA電流);具有開關(guān)控制、到位觸點(diǎn)，上述觸點(diǎn)接線引出應(yīng)滿足就地及遠(yuǎn)方控制要求(DCS控制要求);采用一體化電裝，電氣元器件均集中于電裝中，具有遠(yuǎn)程控制、閥位信號(hào)(開到位、關(guān)到位各兩組以上)等接點(diǎn)。

8、應(yīng)用效果
上述選用蝶閥時(shí)所涉及的技術(shù)、工藝和材料的科技含量較高、綜合性能較好且有現(xiàn)實(shí)性，并在國(guó)內(nèi)蝶閥上已經(jīng)得到應(yīng)用。我司早在2003年就按以上要求來逐步選用蝶閥，應(yīng)用在水廠和市政管線上，在使用運(yùn)行的7年中，未有過如閥桿銹死，關(guān)閉跑位偏移漏水和殼體開裂銹蝕嚴(yán)重等情況，并體會(huì)到開關(guān)圈數(shù)少省時(shí)省力和密封性可靠，特別是遇到爆管、挖機(jī)損壞管道及管網(wǎng)改造時(shí)，可快速手電切換到位，對(duì)突發(fā)事件能及時(shí)處置;并節(jié)約閥門維修費(fèi)用，拆井換閥砌井保養(yǎng)均已避免。我司新建的第四水廠、水源廠及在建的昆山長(zhǎng)江引水工程中，按上述要求選用規(guī)格DN500~2200的蝶閥，至今總共近千臺(tái)。其中對(duì)DN2200及其以上口徑的，全部由第三方省級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院檢測(cè)合格后方可發(fā)運(yùn)，并提供檢驗(yàn)報(bào)告原件。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有化工隔膜閥構(gòu)造原理