流体管路阀门的选型

    1 概述
    阀门是流体管路的控制装置，其基本功能是接通或切断管路介质的流通，改变介质的流通，改变介质的流动方向，调节介质的压力和流量，保护管路和设备的正常运行。 
    对于给水管路，经常使用的阀门有闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、蝶阀等，而每一种阀门根据其结构形式又可分为更多的类别。
    针对众多的阀门品种，要选择管路系统最适合安装的阀门产品，首先应了解阀门的特性、使用的部位、流通的介质情况；其次，应根据工作环境，选用价格合理、质量可靠的阀门；最后就是选择阀门应注意的事项。
    2 阀门的特性
    阀门的特性可分为两种：使用特性和结构特性。
    2.1 使用特性
    阀门的使用特性确定了阀门的主要使用性能和使用范围。属于阀门使用特性的有：①产品类型：闸阀、截止阀、蝶阀、球阀等；②阀门主要零件：阀体、阀盖、阀杆、阀瓣、密封面的材料等；③阀门传动方式。
    2.2 结构特性
    阀门的结构特性确定了阀门的安装、维修、保养等方法的特性。属于结构特性的有：①阀门的结构长度和总体高度；②与管道的连接形式：法兰连接、焊接连接、内螺纹连接、外螺纹连接等；③密封面的形式：镶圈、螺纹圈、堆焊、喷焊等；④阀杆结构形式：旋转杆、升降杆等。
    3 阀门的选型
    阀门是一种“养兵千日，用于一时”的控制装置。平时要求阀门开启要到位，减少管段的水损失；一旦需要，阀门应能迅速的关闭、可靠的断流。
    给水系统中的阀门选型的原则是：选择优质、可靠、适用性强的阀门；对于长期以来不能满足要求的类型，应考虑采用新型的、更为先进的阀门。
    下面以几种常用阀门在给水系统中的应用为例进行阐述
    3.1 截止阀选型说明
    截止阀是管网中用量最大的一种阀门，用于DN≤50mm供水管网中。长期以来，管网系统使用的截止阀存在着“外漏、关不严、寿命不长”的普遍现象。对此，截止阀选型时应
    从以下几个技术方面进行衡量，进而予以确定：①过水断面的最小尺寸；②阀腔通流型式。根据需要，选用直通式或角式截止阀；③阀杆的尺寸、阀体壁厚以及阀门各部分材质；④上密封的形式。尽可能选用“O”型密封圈以及优质填料的截止阀。⑤防腐性能。阀门内外不生锈、腐蚀，特别是接触水的部位清洁、卫生。
    根据以上要求选定产品、控制截止阀质量与性能。
    3.2 闸阀的选型说明
    在100mm≤DN≤600mm给水管网中，经常使用的是传统硬密封闸阀（Z41T-1.0），该类闸阀存在“关不严、外漏、启闭不灵”等缺陷，维修特频繁。而时下市场上大量出现的一种软密封闸阀（亦称“弹性座封闸阀”）基本上能避免这些问题。
    这种软密封闸阀有如下特点：底部无槽，因而不会引起关不严的故障；其阀板整体包覆橡胶，利用橡胶的弹性提高了阀门密封性能，可保证零泄漏；上密封结构更合理，制造精度高，采用多道“O”型橡胶圈密封，从根本上解决了传统闸阀上压盖易外泄的现象，对水质也有根本的保证。
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    3.3 蝶阀的选型说明
    蝶阀在管网的使用中存在“关闭不严、工作不可靠、维修频繁”等现象；且其使用寿命短，有的使用3～5年就需整体更换。但蝶阀比同规格的闸阀便宜。
    当前蝶阀选型中关注的几个问题：
    3.3.1 中线蝶阀
    中线蝶阀在我国小口径蝶阀中使用量很大，效果也比较好。
    3.3.2 立式与卧式蝶阀的比较
    在中、大型蝶阀中，阀轴存在立式与卧式的区别，通常立式蝶阀的覆土较深，水中杂物容易缠绕轴端，影响启闭；卧式蝶阀的变速传动箱在侧旁，阀井在道路上占的平面位置较宽，影响安排其它管线。
    因此在中型中径蝶阀用立式为多，大口径蝶阀在平面位置许可的条件下力求卧式。
    3.3.3 偏心蝶阀
    中线蝶阀的启闭力矩偏大，且使用寿命短。为了减轻这方面的缺点，选用偏心蝶阀。
    偏心蝶阀在承载水压上是有方向性的，且反向承压能力较弱，因此选型订货时应强调此项要求。
    3.3.4 软密封与金属密封
    ①软密封。给水管网使用的蝶阀多数是软密封蝶阀，这种密封方式在使用中出现了以下问题：a.橡胶质量不佳，容易老化、长期受压变形、挤压开裂；b.蝶阀在安装施工过程中胶圈受损，影响了密封性；c.软密封蝶阀难以保证蝶板在阀体腔中的同心度，往往以过度挤压的方式解决密封问题，因而阀门的使用寿命较短。②金属密封。A.金属密封蝶阀由于密封件的弹性较小；b.金属密封蝶阀运行中密封面不易损伤，但它的制造精度要求较高，一旦渗漏难以修复，且价格较高。
    3.4 止回阀的选型说明
    止回阀在给水系统中起着使介质单向流动的作用。其选型时，首先要考虑的是阀体的通流面积、密封面形式以及阀体材料；其次，要考虑是止回阀的结构形式，在这一方面，大家的选型工作容易出现问题。在此，特意说明。
    3.4.1 旋启式止回阀在水平和垂直管道上均可应用。
    3.4.2 升降式止回阀只能用于水平管道上。
    4 阀门选型规定
    以下通过对比，介绍给水系统常见阀门的选型。
    4.1 闸阀与蝶阀
    蝶阀的主要缺点是蝶板占据一定的过水断面，增大一定的水头损失；闸阀虽无此问题，但大口径立式闸阀的高度影响管道的覆土深度，大口径卧式闸阀的长度，增大管线占据横向面积，影响其它管线的安排。
    在给水管网中为了降低管道覆土深度，一般口径较大管道选配蝶阀；对覆土深度影响不大的，力求选配闸阀。
    从使用情况而言，蝶阀出现的故障比闸阀高。因此在条件许可的情况下，给水管网当中，尽可能的选用闸阀。
    4.2 球阀、旋塞阀与蝶阀
    球阀具有结构简单、流阻小、密封可靠、动作灵活，维修及操作方便等优点。旋塞阀亦具有类似优点，唯过水面积不是正圆形。球阀及旋塞阀均比蝶阀重，铸造及加工难度大，价格较贵，一般适用于中小口径管道上。近些年由于铸造技术的改进，从而降低了球阀的生产成本。因此，球阀用于大口径管道上的可行性值得探索。
    5 结束语
    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。辩证的处理上述两者的关系，从中找到平衡点，那将是本文论述的最终目的。
    参考文献：
    [1] 中国安装协会。管道施工实用手册[M]。北京：中国建筑工业出版社，1998。
    [2] 施振球。动力管道手册[M]。北京：机械工业出版社，1995。