我国给排水阀门的发展现状与前景展望

我国给排水阀门的发展现状与前景展望基础设施建设是我国经济建设的重点，给排水工程，特别是污水处理工程规模浩大包括管道、阀门在内的水处理设备制造业已形成强大的水工业。为阀门行业的发展，提供了良好契机。我国已进入WTO，全球每年需求阀门约300万吨。要充分利用阀门业属劳动密集、劳动条件差、我国人均工资低廉，发达国家向发展中国家生产转移等优势，积极走向世界经济的平台。分几个题目简述给排水阀门的现状与发展。目前状况现在约有3000家的大小阀门厂，其中温州600家，郑州近200多家，上海150多家，辽宁250家，江苏、福建各200余家，尽管良莠不齐，但产品品种已达3000多个型号，近3万个规格。在多品种、密封性能、强度要求、调节功能、动作性能和流通性能，特别是密封性能，都有了长足的进步，倒退十年前，城镇供水协会的权威人士有句行业名言说“十阀九漏”，虽然有些夸张，但确是事实。造成阀门行业存在的众多问题主要是改革开放后，市场急速扩大，而原有国营阀门企业纷纷关停并转，本来机械工业水平就不高，于是乡镇企业（民营企业），雨后春笋般迅速发展起来，起点低，技术力量非常薄弱，设备简陋，产品大多数都是模仿生产，再加上市场混乱，特别是给排水用的低压阀门，问题严重。近十年来，在少数阀门企业的带动下，确有明显进步，有些品种甚至达到国际先进水平，还有许多企业进行二次创业。但就整体来说，差距还很大，有很多工作要做。为此，分别作出2010年、2020年技术进步、发展规划有着很重要的意义。常用的阀门在给排水工程中，中低压阀门广泛应用，特别低压大口径阀门（低压阀门是指公称压力PN≤1.6MPa的阀门），而中压阀门（PN2.5－6.4MPa）较少。而闸阀、蝶阀是最基本最广泛应用的主导产品。2.1闸阀的现状和发展闸阀使用历史最久，至今世界各国仍在应用，特别是DN300mm以下，在各类阀门中仍占主导地位。其特征是阀板前后压差使阀板强制压在出口右侧的阀座上，密封性较好，且全开时，由于阀板不留在流路上，压力损失小。用于切断管道中介质。其缺点是操作力矩大，操作时易使阀体、阀杆损坏，特别是大口径闸阀。外形尺寸和重量也大，DN1000口径闸阀约3200mm高，需要四个人操作，所以闸阀一般使用在小口径，即DN500以下使用。闸阀从全开到中间开度，阀门的流阻较小，接近全闭时，流阻急剧增加。较大的范围内，流阻变化较小，在接近全闭时，流量变化较大，一定不要在阀门接近关闭时使用，这时很难进行流量的微调。阀门若开度极小，开口处的流速极快，会使闸板下侧产生气蚀，并伴有激烈的振动和噪声，长时间节流运转，往往会使阀体和闸板的金属发生气蚀。闸阀工况若处在中间开度，阀板因为是靠两侧的导轨支撑，全闭时配合紧密，而中间位置时，阀板与导轨间隙大而产生振动。因此，即使在气蚀发生率较低的区域，长时间使阀门节流运转，导轨也会发生畸形、磨耗或损坏，且由于阀座不是全面接触，而接触部位表面压力很高，往往会产生咬蚀或粘连，因此，不宜用于流量控制。还要注意，闸阀在小开度时，流量变化大，如果对阀门紧急启闭，会造成压力急剧上升或产生负压，特别是关阀门时水锤的产生。在金属密封闸阀基础上，近些年来开发了橡胶软密封闸阀，其特点是：（1）法体底部无凹处，流体通过截面呈直线状，不易堆积和夹杂异物。（2）闸板密封面是压在阀体上进行止水的，关阀力矩小。（3）不因配管的弯曲和拉伸而影响密封性能。（4）整个阀板衬橡胶，耐腐蚀，不出锈水。（5）阀门可在全开通水的同时更换密封材料和O型圈。（6）闸板互换性好。由于功能优越，国际上（特别在欧洲）需求量速增，软密封闸阀是30年前奥地利人发明，在欧洲每年生产50余万台，几乎100％使用，是硬密封闸阀的替代产品，其制造口径在欧日为DN500，美国一般用到DN400，而意大利可生产到DN1200。但也有不足，软密封闸阀是靠对橡胶阀座进行压缩密封的，是否关闭不好判断，要避免关阀过紧，不要超过关阀扭矩为好（扭矩在标准上给出）。2.2蝶阀的现状和发展上世纪三十年代，美国发明了蝶阀，上世纪七十年代传入我国，开发使用。目前世界上一般在DN300mm以上蝶阀已逐渐代替了闸阀。蝶阀与闸阀相比有开闭时间短，操作力矩小，安装空间小和重量轻等特点。以DN1000为例，蝶阀约2T，而闸阀约3.5T，且蝶阀易于各种驱动装置组合，有良好的耐久性和可靠性。橡胶密封蝶阀缺点是作节流使用时，由于使用不当会产生气蚀，使橡胶座剥落、损伤等情况发生。为此，上世纪七十到八十年代国际上又开发金属密封蝶阀，耐气蚀、寿命长，近几年我国也开发了金属密封蝶阀，但要注意，阀体、阀座和阀板。阀座的材质不适组合时，阀座间会产生热咬合，又不能开闭的危险。在国外还开发耐气蚀、低振动、低噪声的梳齿形蝶阀。由于铸造技术的提高，可使铸铁的阀体、阀板与不锈钢阀座铸在一起，致使阀座部分的构造简单，导物不积留，耐久性、可靠性大大提高。一般密封座的寿命在正常情况下，橡胶15年以上，不锈钢金属约80年，综合比较各异。但如何正确选用则要根据工况要求。蝶阀的开度与流量之间的关系，基本上呈线性比例变化。如果阀门处于节流幅度较大状态，阀板的背面容易发生气蚀，有损坏阀门的可能，一般均在15度以外使用。节流侧阀门下面会产生负压，往往会出现橡胶密封件脱落。蝶阀操作力矩，因开度及阀门启闭方向不同其值各异，卧式蝶阀，特别是大口径阀，由于水深，阀轴上、下水头差所产生的力矩也不容忽视。另外，阀门进口侧装置弯头时，形成偏流，力矩会有增加。2.3排气阀旧式双孔排气阀由于排气能力小等原因，逐渐要被新型高速进排气阀代替。判定排气阀的性能高低除对阀门的一般要求外有三点至关重要：（1）在大多压差下大孔口关闭。（2）管道中介质——水，冲上来时是否会把浮球压住，孔口不能关闭。（3）在低压时（0.02MPa）是否仍在密封不漏水。排气阀口径的选择需要谨慎，特别管内产生负压时，需要补充，使管内负压不超过0.35kgf/cm2，否则管道会失稳破坏。3停泵水锤防护专用阀门问题3.1水锤种类水锤从不同角度，可分为四种。按关阀历时与水锤相μ的关系分为直接水锤和间接水锤；按水锤成因的外部条件可分为启动水水锤、关阀水锤和停泵水锤；按水锤水力特性可分为刚性水锤理论和弹性水锤理论两种；按水锤波动的现象分为水柱连续现象和水柱分离的水锤现象两种。根据调查统计，在城市给水和工业企业的给水泵站中，绝大部分水锤事故都属与停泵水锤事故。水锤事故危害性很大，会导致管道和设备的骤然炸破。由于本文只论及停泵水锤的防护，所以水锤的理论问题另做探讨。一般管道末端关阀水锤是先发生高压，后发生低压。泵站中停泵水锤的特点是先发生低压后发生高压，而且由于水泵电机旋转部分有一定的转动惯量，在停电后不是立即停止而是转速逐渐降低，仍处于水泵的工作状态，只不过扬程和水量都逐渐下降，当扬程降至与外部管道压力，流量变为0以后水开始倒流，此时水泵仍在正转受倒流水的作用，而转速很快下降，此阶段为制动阶段，进一步当水泵转速为0以后受倒流作用，推动水泵倒转，而开始进入水轮机工作状态，随后压力才逐渐升起。在整个低压（或负压）水锤波所延续的时间大于正常水锤波。低压（或负压）波时间，一般可由4、5秒到7、8秒。当水泵出口没有止回阀时，停泵后水可以通过水泵大量倒流泄水，使正压水锤压力，有效地减小，因此在一定的情况下可以消除水锤，防止水锤事故，但不能消除拉断水柱的水锤。当水泵出口装有止回阀时或水泵出口阀提早关闭，在水倒流后水能冲击止回阀迅速关闭，从而产生一个较大的关阀水锤，尤其当发生拉断水柱水锤时，回流水柱碰到关阀的止回阀上，将产生极大的水锤压力，这是我们主要的防护对象。停泵水锤防护专用阀门要适应这一过程的特点生产制造，而且在正常运行时水头损失要小，安全可靠。若管道假设为刚体，水锤压力式中g——重力加速度m/s；a——水锤波传播速度，近似1000m/s；V——流速m/s；L——管道长度m。直接水锤多发生在管道较长，关阀速度较快时，所以关阀时间T的掌握非常重要，应满足3.2阀门的气蚀问题用气蚀系数δ值，来选定用作控制流量时，选择什么样的阀门结构型式中H1——阀后（出口）压力m；H2——大气压与其温度相对应的饱和蒸气压力之差m；ΔP——阀门前后的压差m；其余符号同前。各种阀门由于构造不同，因此，容许的气蚀系数δ也不同。如计算的气蚀系数大于容许气蚀系数，则说明可用，不会发生气蚀。如蝶阀容许气蚀系数为2.5，则：如δ2.5，则不会发生气蚀。当2.5δ1.5时，会发生轻微气蚀。δ1.5时，产生振动。δ0.5的情况继续使用时，则会损伤阀门和下游配管。3.3阀门的卫生要求问题自来水管道、阀门的卫生、防疫要求十分重要，目前仍没得到生产、施工、应用等各方面应有的重视，各种医药，食品现在加强了管理，但人们每天接触最多的水却很少有人问津，今后是我们应解决的一个重要问题。GB5749《生活饮用水卫生标准》和GB/T17219《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》要严格执行，必须有省级以上卫生防疫部门证明，浸泡试验规定的21个项目和其他3个项目，涂料应进行21个规定项目和5个其它项目的卫生要求应进行试验。原料达到食品级。3.4阀门的防护问题为延长阀门寿命，保证阀门卫生要求，阀门金属表面必须作涂装，涂层厚度要保证，涂装工艺必须做好涂装前的金属表面处理，达到级（近白级），且推荐热喷涂。露天安装的阀门外表面宜再涂层外面涂耐紫外线的丙烯酸涂料。不仅上述问题需要解决，还要优化流量系数，降低水头损失系数，并要研究提高大范围调压、调流（消能）的专用阀门生产技术，如：针阀（活塞阀）、多孔阀、环喷阀（固定锥阀）、隔水有保证的导流防止器等，及进一步开发超大型蝶阀（DN3000以上）等等。前景看好中国阀门市场酝酿整合据业内人士估计，目前中国阀门市场的年需求总量不下100亿元，这个巨大市场对于任何一家国际知名阀门制造商来说，都是巨大的商机。同时，中国为确保今后经济协调发展及改善人民生活的需要，必然将基础设施建设，如水、电、气、热等放在重中之重，这恰恰是阀门的用武之地。因此，作为一个尚属新建型而非更换型的中国阀门市场，其需求的潜力和爆发力将是惊人的。阀门应用前景乐观中国的南水北调等重点工程的采购量不仅巨大而且非常集中。例如，南水北调工程仅北京郊区至市区70公里的长度内，用于阀门采购的金额就高达几千万元，那么整个南水北调工程对阀门的需求量则可想而知。其次，为解决用电紧张问题，规模性地上马水电项目不仅是中国政府的当务之急，也将是一项长期的任务，更何况还有西气东输、老工业基地改造、城市管网建设、民居工程、污水处理、农田水利等诸多项目。位于市场“塔尖”的国外品牌产品已开始获得国内用户的偏好细化中国市场对阀门的需求，犹如一个金字塔结构。塔尖为进口产品所有，以质精、价高、量小垄断着高端用户。塔的中部是外商独资、合资企业的地盘，对应的是要求阀门质量上乘、价格适中的中高端用户。至于内资企业基本上是在塔底徘徊，以拼数量、拼价格的方式争夺着低端用户。随着中国用户采购行为的日趋理性化，品牌与质量越来越受到重视，独资、合资企业的产品也越来越受到青睐。同时，独资、合资企业又不断通过用提高质量、降低成本的方式蚕食着进口产品的市场份额。近两年中国阀门用户对世界名牌的情有独钟，更令国外品牌多了几分投资的冲动。根据2005年度《控制阀信息》杂志中国控制阀市场调查显示：FISHER（Emerson）、Keystone（Tyco）、Neles（Metso）、SAMSON、Masoneilan（Dresser）等国外品牌的质量和技术创新均得到中国国内用户的较高评价，受调查用户表示：之所以选择进口产品的最终因素就是质量，质量是品牌决策的关键，价格方面只要在承受范围内宁可选择较贵一点但品质有保证的产品。因为用户一般都会考虑到这样不但可以节约维护成本，还可以减少不必要的麻烦和时间的浪费。“大乱之后必有大治”？无序竞争中阀门市场酝酿行业整合中国阀门企业的“小门小户”及中国阀门产品的“鱼龙混杂”，给国外品牌大举挺进中国市场创造了千载难逢的整合机遇。，因为进入阀门业的门槛