城市供水管網蝶閥

                    上海申弘閥門有限公司

之前介紹萬溯化學擴建自立式減壓閥，現在介紹城市供水管網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、關費力費時，銹蝕，開裂，密封性差，不能快速處置爆管等突發事件，遇到這些情況只能無奈拆井換閥再砌井保養，耗資耗時。所以選用蝶閥應注意以下幾方面問題。

1、城市供水管網蝶閥選用開、關省力的材質和結構
(1)軸系材質。軸系包含閥體部分的上、下閥軸和減速箱內的齒輪軸、蝸桿。理想的軸系材質是馬氏體不銹鋼的2Cr13，通過調質和淬火處理，具備一定的硬度、強度、剛度、耐蝕性，不易彎曲變形。

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

(3)軸系結構設計要合理。有的產品其上、下閥軸與蝶板均采用銷軸連接，與閥體采用軸套配合：蝶板及軸系受壓時支撐點較遠，蝶板變形及位移較大。正向受壓時，密封面比壓過大，開啟困難;反向受壓時，密封面比壓不夠，密封泄漏嚴重。而新型的蝶閥結構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運動狀態：蝶板與軸系的受力支撐間距大大縮短，受壓時蝶板變形及位移控制在zui小狀態，密封面比壓變化不是太大。因此閥門開、關省力。

2、選用開、關省時機構
2.1、閥門手動驅動裝置

設置二級減速機構，總輸入力矩均不大于200N•m即可開啟閥門，*級為蝸輪蝸桿減速機構。其特點為：

(1)蝸桿的軸向受力由常規的拉應力改為壓應力，可使傳動機構的承載能力大大增加，有效避免因啟閉力過大而損壞機件。

(2)二級機構采用行星輪傳動或傘齒輪傳動來過渡，與用傳統雙級蝸輪蝸桿傳動相比傳動效率高，啟閉圈數少，啟閉力矩小。

(3)當閥門在地下臥式安裝時，二級減速機構為行星減速機構。該機構對于臥式安裝可從操作部位直接顯示閥門開關角度，即為雙向顯示設計。在不同的操作方位都能清晰地觀察到閥門的啟閉狀態。該機構操作靈活、省力，只需1人即可輕松手動啟閉閥門。

2.2、采用雙偏心結構

關閉時閥板密封面隨偏心位移靠向閥體密封圈進行擠壓密封，密封圈受壓均勻，密封性能可靠;開啟時閥板只需轉過很小一個角度，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，使閥門經久耐用并省時省力(見圖1)。
城市給排水管網占城市給排水系統總投資的50%以上。隨著我國城市化進程的推進，管網減漏對于節約水資源，保障經濟和社會健康發展具有重要的戰略意義，已經提到國務院有關部委的重要工作日程。2003年，國家又提出將拿出一定的國債資金支持城市供水管網的改造工程，各地也正在加緊進行城市供水管網的規劃和改造及相應的管網漏損控制管理工作。同時，我國還有很多城市的排水管網建設同污水處理廠的建設不同步，造成污水處理廠建設起來，不能投入運行的情況。 
國務院發出35號文件要求，各地城市要認真作好城市供水管網普查工作，有計劃地對使用年限超過50年的嚴重老化的管網進行改造，并力爭在2005年前完成上述管網的改造任務。各地建設行政主管部門正會同計劃、財政等部門，加快管網改造，優化管網布局和工程技術方案，加強對工程項目的協調和監管，保證工程的順利實施和質量安全。 
偏心結構示意
圖1 偏心結構示意

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，鑄件應經拋丸處理，達到GB/T8923——1988中規定的Sa21/2表面處理等級，并在完成后6h內進行涂裝。并經磷化處理，以*清除浮銹、油脂和附著物。

(2)噴涂與質保。靜電噴涂環氧樹脂粉末工藝，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。涂料采用阿克蘇環氧粉末涂料，有相應的材料檢驗報告、進料單等相關證明和國家衛生部門的檢測報告。

4、選用高強度的閥體鑄件和結構
(1)蝶閥應為全鑄型伸縮型(法蘭型)雙向金屬硬密封蝶閥(伸縮型蝶閥與伸縮器為一體)。全鑄型蝶閥相對于組焊型蝶閥的優點在于：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優于鋼板組焊閥體、閥板。

(2)閥軸與閥板的連接。閥桿采用半軸，嵌入軸孔的長度不小于軸徑的1.5倍。閥板采用桁架式結構，具有抗壓強度高、導流性好、流阻小、過流面積大、節能的特點。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)。該結構可有效消除閥軸與蝶板之間間隙且抗壓扭防松性能強，啟閉可靠。閥軸zui薄弱處應能滿足力矩及有關參數要求。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)閥門執行機構自鎖性強，在閥板全開和全關之間的任意位置運行和靜止均不會產生蠕動和顫動。閥門的操作機構有足夠的剛、強度，足以承受閥門的啟閉力矩，確保閥板啟閉時的穩定性;在蝸輪箱上設有開和關的限位器和開度指示器;傳動機構能承受二倍的額定力矩而無任何損害，蝸桿在運行中不對蝸輪箱產生拉力。

5、選用密封性可靠的結構
(1)具有正、反雙向密封功能。安裝中不為介質流向所限(若只需控制單向介質，應優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)改良密封結構。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，經該工藝措施確保密封副有HRC8~20的硬度差，此將有效延長使用壽命，并有很好的防結垢及密封自清理能力。

密封結構
圖3 密封結構

(3)上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥每臺蝶閥出廠前應進行正、反向水壓密封試驗(1.1倍公稱壓力)，密封均達到國標要求，并出示詳細的檢驗、試驗記錄和完整的檢測報告。

6、選用開、關傳動系統密封性可靠的結構
(1)閥門的軸套及軸系密封的設計。閥門的軸套采用自潤滑軸承，磨擦系數小，上閥軸處的密封采用兩道自補償型密封圈，材料為NBR。下閥軸處的密封采用O型密封圈進行密封，可靠性高且便于更換。為避免介質內雜質進入軸套，在上下閥軸軸套端面加裝一道防泥沙O型密封圈，結構見圖4。

軸套軸系密封
圖4 軸套軸系密封

(2)蝸輪箱體的密封設計：蝸輪箱體所有與外部相通的運動部位及固定連接部位均設計有密封元件，箱內充有油脂或油液，能適用于有塵、潮濕等惡劣環境，并可以浸泡在3m深水中長期使用，防護等級達IP68級，并應提供蝸輪驅動裝置檢驗報告。

7、所選配的電動執行器
電動執行器為選配件，應滿足：采用密封電機，防水等級達標，絕緣等級F;閥門啟閉位置均設限位機構，并設過載保護機構;設置閥門開度就地位置指示及遠傳動態顯示機構，具有開度反饋輸出(使用4~20mA電流);具有開關控制、到位觸點，上述觸點接線引出應滿足就地及遠方控制要求(DCS控制要求);采用一體化電裝，電氣元器件均集中于電裝中，具有遠程控制、閥位信號(開到位、關到位各兩組以上)等接點。

8、應用效果
上述選用蝶閥時所涉及的技術、工藝和材料的科技含量較高、綜合性能較好且有現實性，并在國內蝶閥上已經得到應用。我司早在2003年就按以上要求來逐步選用蝶閥，應用在水廠和市政管線上，在使用運行的7年中，未有過如閥桿銹死，關閉跑位偏移漏水和殼體開裂銹蝕嚴重等情況，并體會到開關圈數少省時省力和密封性可靠，特別是遇到爆管、挖機損壞管道及管網改造時，可快速手電切換到位，對突發事件能及時處置;并節約閥門維修費用，拆井換閥砌井保養均已避免。我司新建的第四水廠、水源廠及在建的昆山長江引水工程中，按上述要求選用規格DN500~2200的蝶閥，至今總共近千臺。其中對DN2200及其以上口徑的，全部由第三方省級產品質量監督檢驗院檢測合格后方可發運，并提供檢驗報告原件。與本文相關的產品有化工隔膜閥構造原理