南北双核杂志蝶式阀门在城市供水管道中的应用

　　摘要：蝶阀是在供水管道上常用的阀门之一，在构造、技术性能、工况适应能力、安装操作等方面，相比闸阀优势更为明显，应用范围与前景广阔。本文针对供水管网上蝶阀出现的常见弊病，结合使用实践经验，从材质、结构、防腐、连接形式、传动方式、密封构造等方面，探讨了选用蝶阀应注意的要点;根据蝶阀的特性对其设计与安装采取的特殊处理措施进行介绍;对蝶阀应用中存在的问题进行分析并提出应对措施。

　　关键词：南北双核杂志,蝶阀,供水管道,蝶阀选用

　　引言

　　蝶阀应用于供水管道的历史较短，西方国家如美国日本原西德等国家，60年代开始研究蝶阀，70年代形成规模生产并投入使用。80年代初，我国才引进蝶阀生产线。较早引进生产线的厂家是铁岭阀门厂，80年代初，引进了日本久保田株式会社长系列蝶阀。其后，80年代中期武汉阀门厂引进了美国马克控制公司的中线双夹式系列蝶阀。90年代初，蝶阀生产厂家风起云涌地遍布全国各地，一些老牌阀门厂也开发蝶阀生产线，目前已无一家不生产蝶阀。我国大型自来水公司(水厂)和大型输水工程广泛采用了蝶阀的使用。

　　一、蝶阀的应用前景

　　蝶阀在构造、技术性能、工况适应能力、安装操作等方面，比闸阀有明显的优势，口径在DN600mm以上的蝶阀，优势更为突出：

　　1、城市的公用基础设施建设已纳入城市规划，对供水管网敷设深度做了相应规定，管顶距地面覆土在1米左右，在车道上在1.2米左右，口径在DN200mm以上的闸阀的高度，很不适应这一要求，若采用卧式闸阀，势必占据其它设施(如电讯、电力、电缆、煤气、热力、排水管道)的平面位置。采用蝶阀，这些矛盾就迎刃而解了。

　　2、蝶阀体积小，重量轻，与同口径闸阀比较，体积和重量在1:3左右，因此，在运输、安装的操作上均优于闸阀。

　　3、同口径蝶阀和闸阀的启闭时间是1:5，劳动量比是1:4，这对管网的操作，维护管理是十分有利的。

　　4、蝶阀与闸阀价格比在1:2-1:4之间，并且，口径越大，差价越大，这还不包括长距离运费。

　　综合上述，蝶阀的出现，实际是对闸阀的一次革命，应用范围与前景很广。

　　二、供水管网蝶阀选用的要点

　　目前，我国引进、改进后生产的蝶阀品种很多，归纳为四大系列：电动系列、气动系列、液动系类和平动系列。前三种传动系列不常见于管网，本文不予论述。仅就在输水管网上起主导作用，口径在DN200mm以上的蝶阀的选用，做如下分析。

　　蝶阀由于引进的厂家不同，型号、标注也不尽同，但无论何种标注产品，其构造大同小异，实质性含义可归纳为：

　　(1)连接形式------对夹连接于法兰连接;

　　(2)传动方式------涡轮蜗杆传动与丝杆螺母传动;

　　(3)阀体形式------长系列与短系列;

　　(4)蝶板构造-----锅底式、桁架式、平板式;

　　(5)密封构造-------蝶板软密封、阀体软密封、刚性蝶板挤压式密封;

　　不同型号不同标注规格的产品，受设计思想的指导，各有它的可取性和不可取性，因此，要进行分析比较并根据安装、使用的环境选用。现就连接形式、传动方式、密封构造三个主要方面作如下的比较：

　　1、对夹连接与法兰连接

　　对夹连接时用超长螺栓将阀体连接在两翼的甲乙管上，使之成为一个整体。这种连接的优点是稳定性好，不足之处是施工操作难度大，特别是维修面窄小地段，难度更大，法兰连接时一种传统连接方式，只要操作得当，稳定性是可靠的，因此，在供水管网上被广泛使用。

　　2、丝杆螺母传动与涡轮蜗杆传动

　　蝶阀的丝杆螺母传动方式，类似闸阀，通过第一丝杠驱动伞形齿轮，由伞形齿轮带动第二连杆，使蝶板成90°角侧转。闸阀则是直接由丝杆的旋转运动，使闸板或升或降。两者的主要驱动件是丝杠，而蝶阀必须经过一次变向运动，由一级传动变二级传动，就总体而论，两者的启闭原理、故障表现形式大同小异。最为常见的故障是“滑丝”、即公丝和母丝出现不咬合，一旦发生此类故障，需将传动装置整体拆卸下来，进行大修理或者换掉;涡轮蜗杆传动则不同，它是以一个90°上行涡轮为主体，由蜗杆驱动扇形涡轮，由扇形涡轮带动阀杆，使蝶板呈90°运动，工作的全部在涡轮箱内完成，从理论上讲，此种传动方式克服了丝杆螺母传动的某些缺陷，最大维修量只需打开涡轮箱即可进行，给维修工作带来极大便利。

　　3、密封构造

　　主要指阀颈密封和阀体正副密封面的构造，对于阀颈密封，各生产厂家已普遍采用O型密封胶环替代了油浸麻丝填料，密封效果有很大改观，阀体密封止水是目前极需引起注意的。我国众多生产厂的引进产品，基本是两个类系，即硬密封和软密封。硬密封是借用水的作用分，将启动后的蝶板挤压到阀体内凸起的止水线处，作用力越大，止水效果越好，这一构造—天津塘沽阀门厂引进美国马克控制公司的中线对夹式蝶阀为代表，使用效果，众说不一。软密封，是以丁腈胶为密封材料的一种构造，目前有两种截然不同的构造方式：⑴以美国克斯顿控制公司的蝶阀产品为代表，它有月牙形组合成的圆形紧固钢件把丁腈胶环紧固在阀体内环上，形成正密封，当蝶板与之重合时，达到密封止水效果;⑵以日本久保田株式会社生产的蝶阀为主的密封构造，是将丁腈胶环，用圆形钢环(整环)紧固在蝶板周边，形成正密封，当蝶板与阀体密封圈重合时。达到密封止水效果。从理论上讲，这两种软密封构造均能收到密封止水效果，但在实际运作中，前一种显然优于后一种，它不因蝶板运动好坏导致破坏正密封(丁腈胶片)，相反，后一种则常招致破坏而损坏了密封效果。

　　选用蝶阀，除上述三个主要方面外，还应随工况要求不同，对材质(包括零部件)阀体内防腐等引起重视，对这种关键设备。要用“关键”的眼光对待。

　　三、供水管网中蝶阀的设计与安装

　　供水管网设计中的阀门安装设置，除按有关设计规范执行外，还应根据蝶阀的特性采取一些特殊处理。

　　蝶阀与闸阀最显著的不同是，蝶阀与管道中流动的水处于同一空间，过水流量受到一定影响，为使流阻减少到最低限度，设计时选用桁架式或锅底式蝶板为好。

　　进入管道中的异物，危害极大，应引起高度重视，供水管道中，流动的水外还有因各种缘故不应进入的异物，如木屑、砖块、麻丝、砂粒等，它极大的妨害了管网阀门正常运动。根据观察和维修检查，因异物导致蝶板启动故障，占整个故障的19%左右。为消除和减轻异物危害，设计时需作一些特殊的技术性处理：

　　1、改变蝶阀安装方式：改立式为卧式安装。其目的是让异物顺利通过，不至于妨碍阀轴运动而导致启闭故障;

　　2、增设存渣井：存渣井应设置在来水方向距蝶阀10倍管径距离的位置，使悬浮状异物碰撞蝶板后，在紊状态中降落，存入井槽内，对比重大的异物，存渣井可起到截沉作用。对已存入于井内的异物，定期用人工排除为好。

　　3、设置检查人孔井：检查人孔井是专门为检查、维修一般性蝶阀故障的窖井，设置在蝶阀密封面一侧，距离版0.5——0.8米处(以利修检为宜)。检查人孔井还可起到截沉异物的作用;

　　4、安装组合设计：是指存渣井、蝶阀、检查人孔井三者的施工图设计，指一定的要求组合在一幅设计图内，每台设置在供水干管上的蝶阀，均需组合设计，口径DN200mm以上的直管，可共同处一幅安装组合图序列编号，以便查找。

　　四、存在的问题及其对策：

　　蝶阀应用于供水管道，设计安装各种口径的蝶阀，在我们公司已全面实施，我们对25台发生故障的蝶阀进行检查分析，有3个方面7个问题，见下表：

　　序号故障分类台故障率(%)

　　1传动机构失灵(启闭开关)520

　　2密封件损坏624

　　3阀体内结垢(未防腐)520

　　4管内进异物28

　　5安装不规范28

　　6操作不当28

　　7其它312

　　从中可以看出，第一方面的三大问题，故障率在64%，并呈上升趋势，其中阀体内防腐，生产厂家普遍不重视(仅涂一层普通的防锈漆)，在较短的时间内，阀体内便生成氧化铁瘤(俗称结垢)，而导致正密封遭受破坏，密封件和传动机构出现的故障，绝大多数是材质不达标或制作装配精度不够，或设计本身有误。这方面的问题，主要来自生产厂家。对此，从事管道的设计人员，除阀型外，还应根据自身的工况要求、技术要求。其中包括对零部件材质要选定。以促进蝶阀产品质量的提高，把故障源缩小到最低限度。

　　从第二方面的2个问题看，主要是管道施工过程中管理不严所致。严格施工管理，加强安装工人责任心，提高工人的自身素质、教育是当务之急。

　　从第三方面的2个问题看，大多数是从事管网维修人员对蝶阀性能不熟悉所致。开关时或用力过量，或开启度不到位，或因操作时人为的机械扭曲及外部原因损坏，等等。解决这一问题的主要途径是：技术业务主管部门组织操作工人学习蝶阀的有关知识，深入了解其性能及特点，避免操作失误，特别是认为的机械扭曲等大故障发生;主管部门还应在实践中摸索，总结经验教训，不断提高操作技能。我们单位还专门请生产厂家技术人员授课，办培训班，有组织有计划的派专门人员到同行业部门学习、考察，这样做，收效明显，人为故障大幅度下降。

　　结论

　　管道的最终控制是阀门来实现的，因此阀门的选型情况如何，直接关系到项目的投资和对管线介质的有效控制。目前自来水供水行业在线的阀门种类繁多，也各有其特点。蝶式阀门作为阀门种类众多种类之一，由于其本身的优势必然在未来城市供水管道中被广泛应用，于此同时我们要做的就是掌握选用、设计、安装蝶阀的工艺，确保的蝶式阀门在城市供水管道中的应用质量。

　　参考文献：

　　[1]中华人民共和国国家标准《室外给水设计规范》GB50014-2006

　　[2]中华人民共和国国家标准图集《室外给水管道附属构筑物》(05S502)

　　[3]中华人民共和国国家标准《室外给水设计规范》GB50014-2006

　　[4]中华人民共和国国家标准《给水排水管道施工及验收规》GB50268-2008