西安城市供水管網中閥門的選擇和設置

石宏志　李永超　周曉娟　高潔

【摘 要】目前，西安城市供水行業已進入快速發展階段，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——西咸新區、渭北工業園、航天產業基地和高新拓展區等新區的批復出案，西安城市建設已進入到快速發展階段?；A設施的建設是城市發展的重中之重，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，閥門的開發與應用也處于快速發展階段。

目前，國內已有4000多家的大小閥門廠，基本可滿足國內各水司對閥門的選擇要求。國內生產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。閥門是供水系統中必不可少的控制、調節裝置，隨著西安城市的快速發展，供水范圍的擴大，閥門在西安自來水有限公司廠站和管網供水系統中將起到自動控制水的流量、流向作用，保障供水系統安全運行。閥門的完好率與閥門的選型，閥門的質量（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）等息息相關。

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、截斷和調節流量、壓力和改變流向的重要作用，閥門猶如供水的保護傘，是保障供水系統中輸配水管網的日常順利輸配和管網維修、改造的必不可少的設施，是保證供水系統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，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，按照閘板結構分為平式和模式。

閘閥的優點：1）流體阻力??；2）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??；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，結構長度短，強度方面比較穩定，蝶板呈圓盤狀，是蝶閥的啟閉件，能圍繞閥體內的軸線旋轉，蝶板旋轉90度就能完成一次啟閉，改變蝶板的偏轉角度，可達到調節流量的作用，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，所以水頭損失較大。

（3）球閥。球閥是在球形閥體內，連在閥桿上的是一個開設孔道的球體芯，靠旋轉球體芯大道開啟或關閉閥門的目的。球閥的優點是結構較閘閥簡單、體積小、水阻力小、密封嚴密。缺點是受密封結構及材料的限制，制造及維修的難度大。在給水系統中，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《室外給水設計規范》（GB50013-2006）規定：輸水管（渠）道的始點、終點、分叉處以及穿越河道、鐵路、公路段，應根據工程的具體情況和有關部門的規定設置閥（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，這主要是由于管網中DN≤400mm的管道容易出現故障，幾乎占到所有管網的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。隨著閥門行業的發展，閘閥的選擇由傳統的楔式或平行雙閘板式閘閥逐漸變為軟密封閘閥，軟密封閘閥有以下優點：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缺點，選型時要結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，一般采用偏心結構，價格也偏貴，在兩者的比較選用中，應結合性價比來選擇。軟密封蝶閥在使用中出現的問題主要是：①由于橡膠質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，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，但這種調節技巧掌握難度大；（c）目前已經推出的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。

（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）技術資料齊全、完整閥門的技術資料主要包括閥門的出廠說明書、質量合格證、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）閥門運行管理質量要求包括閥門應關閉嚴密或基本嚴密；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，啟閉活動數轉即可，若要作完全關閉則應慎重。對于發現的故障應提出相應的大中修計劃，及時處理，特別是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）若閥門不經常開啟，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消火栓的數量不宜超過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 結語

閥門是供水管道中最重要的附件之一，影響著供水系統的正常運轉和安全供水，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，以保證供水系統的正常安全穩定運行。

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