西安城市供水管网中阀门的选择和设置

石宏志　李永超　周晓娟　高洁

【摘 要】目前，西安城市供水行业已进入快速发展阶段，供水范围逐年扩大，供水管道长度日渐递增，需要的阀门种类和数量也越来越多，因此阀门的选型和设置变得尤为重要。本文介绍了阀门的种类和性能，提出了阀门在运行和管理过程中应注意的问题，最后在供水管线设计中讲述了阀门设置的要点。

【关键词】阀门 种类 性能 选择 设置

1 概述

近几年来，随着西安周边新区——西咸新区、渭北工业园、航天产业基地和高新拓展区等新区的批复出案，西安城市建设已进入到快速发展阶段。基础设施的建设是城市发展的重中之重，而供水设施建设作为基础设施建设的重点，其重要性更是不言而喻。规划至2020年西安城市的供水范围由460km2增加至1500km2，供水范围的扩大使得供水管网长度也急剧增加，而阀门作为供水管线最重要的附件，使用的数量和种类也越来越多。随着科技不断的进步、专用阀门的开发，阀门的开发与应用也处于快速发展阶段。

目前，国内已有4000多家的大小阀门厂，基本可满足国内各水司对阀门的选择要求。国内生产的球墨铸铁蝶阀口径可达3000mm、金属焊接硬密封蝶阀口径可达4000mm、球墨铸铁硬密封闸阀口径可达2000mm、软密封闸阀口径600mm到800mm。阀门是供水系统中必不可少的控制、调节装置，随着西安城市的快速发展，供水范围的扩大，阀门在西安自来水有限公司厂站和管网供水系统中将起到自动控制水的流量、流向作用，保障供水系统安全运行。阀门的完好率与阀门的选型，阀门的质量（阀门的制造、管路的设计、阀门的组装）和阀门的管理（阀门的启闭作业）等息息相关。

2 阀门的种类、特性及设置

2.1 阀门的定义及作用

供水阀门是输配水管道中的控制装置，起着开流、截断和调节流量、压力和改变流向的重要作用，阀门犹如供水的保护伞，是保障供水系统中输配水管网的日常顺利输配和管网维修、改造的必不可少的设施，是保证供水系统日常运行和安全运行的基础设施。

2.2 供水管线阀门的种类及特性

在给水系统中主要使用的阀门有三种：闸阀、蝶阀和球阀。

（1）闸阀。闸阀是闸板启闭方向和闸板的平面方向平行的阀门，也是管网中使用最广泛的阀门，闸阀主要由阀盖、阀体、闸板和密封填料等部分组成，闸板是闸阀的启闭件，垂直安装在阀体内，通过阀杆传动，闸板能在垂直与通径轴线方向作直线升降运动，完全关闭时，锲形角度的吻合把闸板推压在阀座上，所以水密封性较好。闸阀的闭合原理是闸板密封面与阀座密封面高度光洁、平整一致、相互贴合、可以阻止介质流过，并依靠顶模、弹簧或闸板的模形来增强密封效果。主要用于管线流体的截断和开启。常用的闸阀分类，按照阀杆和螺纹分为两类：明杆式和暗杠式，按照闸板结构分为平式和模式。

闸阀的优点：1）流体阻力小；2）开闭所需外力较小；3）水的流向不受限制；4）全开时，密封面受冲蚀程度较小；5）体形简单，铸造工艺性能好。

闸阀的缺点：1）外形尺寸和开启高度都较大，安装所需空间较大；2）开闭过程中，密封面间有相对摩擦，容易引起擦伤现象；3）闸阀一般都有两个密封面，给加工、研磨和维修增加一些困难。

（2）蝶阀。蝶阀主要有阀体、蝶板、密封圈等部分组成，蝶阀的阀体呈圆筒状，结构长度短，强度方面比较稳定，蝶板呈圆盘状，是蝶阀的启闭件，能围绕阀体内的轴线旋转，蝶板旋转90度就能完成一次启闭，改变蝶板的偏转角度，可达到调节流量的作用，蝶阀的密封圈一般为橡胶，所以密封性能较好，橡胶采用三六乙丙胶或丁腈橡胶，具有较好的抗老化性和耐磨性。蝶阀与闸阀相比，具有外形小、份量轻、启闭扭矩小和操作时间短等优点，从近几年来看，在大口径方面，蝶阀有逐步取代闸阀的趋势，但蝶阀在全开时，蝶板位于阀体内，所以水头损失较大。

（3）球阀。球阀是在球形阀体内，连在阀杆上的是一个开设孔道的球体芯，靠旋转球体芯大道开启或关闭阀门的目的。球阀的优点是结构较闸阀简单、体积小、水阻力小、密封严密。缺点是受密封结构及材料的限制，制造及维修的难度大。在给水系统中，球阀适用于小口径的有毒有害液体、气体输送管道。

2.3 供水管线阀门设置的位置和原则

根据《室外给水设计规范》（GB50013-2006）规定：输水管（渠）道的始点、终点、分叉处以及穿越河道、铁路、公路段，应根据工程的具体情况和有关部门的规定设置阀（闸）门。输水管道尚应按事故检修的需要设置阀门。

3 阀门设置的要求

3.1 阀门的选用规定

（1）在供水管道的阀门选择中，由于球阀的制造、维修和管理的难度大，一般只选用闸阀和蝶阀。

（2）在闸阀与蝶阀的选用规定在供水管道管径 DN≤400mm时使用闸阀，DN>400mm时使用蝶阀，这主要是由于管网中DN≤400mm的管道容易出现故障，几乎占到所有管网的90%，因此要求小口径管道阀门启闭性能要良好。而从近些年来的使用情况看，蝶阀相比闸阀出现故障的机率高，闸阀在DN≤400mm的管道使用时启闭强度较小，但在DN>400 mm的管道中闸阀启闭强度较大，不利于阀门的管理和维护。

（3）闸阀的选择。随着阀门行业的发展，闸阀的选择由传统的楔式或平行双闸板式闸阀逐渐变为软密封闸阀，软密封闸阀有以下优点：1）软密封闸阀的阀体、阀盖采用精密铸造法铸造，一次成型，节约有色金属；2）软密封闸阀底部无凹坑，不积存渣物，闸阀启闭的故障率低；3）软密封衬胶阀板，尺寸统一，互换性强。

（4）蝶阀的选择。1）中线蝶阀与偏心蝶阀。中线蝶阀与偏心蝶阀各有优缺点，选型时要结合其性价比来综合考虑。一般来说，中线蝶阀比偏心蝶阀价格便宜，但偏心阀门的启闭力矩较小。2）立式与卧式蝶阀。在中、大型蝶阀中，蝶阀依据阀轴可分为立式蝶阀与卧式蝶阀。立式蝶阀的覆土较深，杂物容易缠绕阀轴，影响启闭效果；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。因此在蝶阀的选用中，在中型口径以选用立式蝶阀为主，大口径蝶阀在平面位置允许的情况下可选用卧式蝶阀，这样可改善阀门的流通条件，解决水中杂物缠绕阀轴的问题。3）软密封与金属密封。目前，供水行业使用的蝶阀以软密封蝶阀为主，金属密封蝶阀密封件弹性较小，一般采用偏心结构，价格也偏贵，在两者的比较选用中，应结合性价比来选择。软密封蝶阀在使用中出现的问题主要是：①由于橡胶质量问题导致橡胶容易老化变形；②在制造蝶阀过程中，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，从而影响了阀门的使用寿命；③立式蝶阀阀轴与轴套的加工精度及止推方式失调，导致蝶板晃动与下垂，形成了渗漏；④蝶阀在安装施工过程中胶圈受损，影响了密封性。因此，目前对软密封蝶阀进行了很多的改进，例如：（a）加强胶圈质量，选用三元乙丙橡胶和丁睛橡胶而少量使用天然橡胶，严禁掺和再生胶，以提高密封圈的耐磨性及抗老化性；（b）对蝶板上的密封胶圈的整块压板改成短块燕尾拼装连接，以调节各部位压板的挤压程度来平衡蝶阀使用寿命，但这种调节技巧掌握难度大；（c）目前已经推出的DB蝶阀及法兰蝶阀，它们的密封胶圈镶嵌在燕尾槽内，有一定的活动余量，可以自行调节蝶阀关闭时胶圈的挤压状况。

（5）阀门与管道的连接方法。为了便于阀门的装拆，对于DN≥600mm的阀门，在阀门与管道连接处，迎水流方向的一侧安装伸缩器；对于DN<600mm阀门采用单盘活套法兰代替伸缩器。

3.2 阀门运行管理的注意事项

（1）技术资料齐全、完整阀门的技术资料主要包括阀门的出厂说明书、质量合格证、阀门的安装施工图（安装位置、施工人员、日期）、阀门检修、维修记录、阀门日常管理卡片及阀门变更记录等。

（2）阀门运行管理质量要求包括阀门应关闭严密或基本严密；阀门填料不滴漏；阀门启闭轻便，指示完好。阀门日常运行管理工作包括阀门历次启闭操作记录，阀门定期周检的启闭记录。对于长期没有操作过的阀门，根据口径的大小，定出不同的周期检修，一般选在用水低峰期，启闭活动数转即可，若要作完全关闭则应慎重。对于发现的故障应提出相应的大中修计划，及时处理，特别是关闭后无法开启的阀门应像抢修爆管一样进行紧急处理。

（3）若阀门不经常开启，应由操作工和检修人员定期维护一次，做好阀门的清洁、润滑、紧固和堵漏工作，如阀杆螺纹，由于经常与阀杆螺母摩擦，要定期涂一点黄油或石墨粉起到润滑作用。

4 阀门在供水管道设计中的要点

（1）供水管道上两个阀门之间独立管段内消火栓的数量不宜超过5个。

（2）供水管道上阀门一般设置在十字路口，便于公司的维护和管理。

（3）在长距离输水管道中，阀门一般应结合排气阀和排泥阀设置，一般设置在排气阀和排泥阀中间。

（4）当供水管道管径DN≤600mm时，阀门设置间距一般要求小于等于600m；当供水管道管径6001200mm时，阀门设置间距一般要求为2500-3500m。

（5）在供水管道管径DN≥600mm，一般选用蝶阀，另外要选用与之配套的伸缩器；当供水管道管径DN<600mm，一般选用闸阀。

5 结语

阀门是供水管道中最重要的附件之一，影响着供水系统的正常运转和安全供水，因此这就要求我们在管道设计中做到精心设计，在阀门性能的选择上要做到合理选用，在阀门施工中做到正确安装，在阀门的运行中要定期的维护和保养，以保证供水系统的正常安全稳定运行。

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