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摘要结合工程实例，通过对比各种阀门的优缺点和性能参数，提出在大口径给水管道工程中，如何选择适合的阀门
关键词 大口径给水管道阀门
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
前言
在市政给水输配水管道建设工程中，需要大量地使用各种阀门，常用的阀门包括闸阀、蝶阀和球阀等，不同阀门各有其优缺点，适合不同的条件。本文将结合青岛市某大口径给水输水管道改造工程实例，对阀门类型的选择进行探讨。
1.工程概况
2012年，结合城市道路改造，青岛市对运行了近30年的净水厂输往市区的给水输水管道进行全面改造，共埋设给水输水管道4条，长度约45公里，管径为DN1000-DN1200，工作压力为0.4-0.6Mpa。该输配水系统沿市政道路敷设，跨越3个行政区，与30余条市政道路相交，连接2座净水厂、1座海水淡化厂、3座加压泵站、2处高位水池，整个系统较复杂。同时，道路下方规划新建大量的市政配套管线，受道路宽度限制，给水管道的布设空间十分有限，尤其在交叉路口，管线交叉十分密集，不利于阀门井的布置。
图1 规划管线横断面图
2.阀门类型简介
2.1闸阀
闸阀是启闭件由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动的阀门，常用的有明杆楔式闸阀、暗杆楔式闸阀等，其工艺较成熟，应用十分广泛。受占地限制，用于大口径、高水压管道的闸阀，一般采用暗杆楔式闸阀，并采用卧式安装。同时，为延长使用寿命，其密封形式一般为硬密封，密封效果一般。
图2 实际工程中采用卧式安装的闸阀
表1 大口径闸阀优缺点对比表
2.2蝶阀
蝶阀是启闭件为盘形蝶板并能绕阀体内轴线旋转的一种阀门，于20世纪30年代由美国人发明，70年代开始在我国逐步推广。蝶阀具有结构简单、体积小、易安装、可调节、启闭方便等特点，只需转动蝶板90°，即可快速启闭，但其密封性较差、所能承受的工作压力较小，不适用于重要的高压输水管道。
图3 蝶阀开启图
表2 蝶阀优缺点对比表
2.3 偏心半球阀
偏心半球阀是一种新型阀门，是由国外旋塞阀过渡而来，其启闭件是个球体，球体绕阀体中心线旋转以实现启闭，近年来逐步开始被国内市场采用，我国于2010年发布了《偏心半球阀》GB/T-26146-2010标准。
偏心半球阀全开时通径大，水头损失小；同时采用偏心曲轴设计，在阀门关闭时，阀门中水的压力F使得球冠有一个围绕曲轴轴线的逆时针力矩F*e，使球冠紧紧压在阀座上，密封性能好。但也存在着明显弱点：正向与反向承压密封能力不等（约1:0.6左右），对于环状供水管网不利，同时其价格偏高，同规格半球阀是蝶阀的三倍左右。
图4 偏心半球阀全闭与全开图
图5 实际工程中的偏心半球阀
表3 偏心半球阀优缺点对比表
3 密封副球冠设计有剪切功能，在关闭过程中，能切断杂物实现密封 价格偏高
3.不同类型阀门特性对比分析
3.1阀内密封类型
表4阀内密封类型对比表
根据国家行业标准GB/T13927，硬密封D级密封允许泄漏标准为：0.1*DN mm3/s ，软密封为：零泄漏。从使用寿命方面来看，硬密封的使用寿命为50-70年，而软密封为20年左右。
3.2 阀门对水头的影响
表5 不同类型阀门对水头影响对比表（一）
表6 不同类型阀门对水头影响对比表（二）
从表中可以看出不同类型阀门对于给水输送造成压力损失由大至小依次为：蝶阀→半球→闸阀。
3.3阀门启闭时间
表7 不同类型阀门启闭时间
不同类型阀门从全开到全关的齿轮箱手轮转圈数由少至多依次为：蝶阀→闸阀→半球（数据与阀门配备减速机和螺距有关，各厂不尽相同）。
3.4阀门结构长度对安装更换的影响
表8 不同类型阀门的结构长度
在不切割管道情况下，半球阀可以被闸阀、蝶阀替换；闸阀可以被蝶阀替换；蝶阀不能被其他类型阀门替换。
3.5 阀门结构宽度
表9 不同类型阀门的结构宽度
综合阀门结构长度，井室由大至小依次为：闸阀→半球→蝶阀。井室造价大至小排序亦同，经综合测算，蝶阀井室造价是闸阀井室的30%左右。
3.6 环状管网适用性
表10 不同类型阀门的环状管网适用性
闸阀 偏心半球阀 蝶阀
双向密封性能良好，管道中杂物对阀门密封影响小。条件允许情况下，最适合管网使用。 单向密封性能良好，反向密封能力为正向60%左右，在環状管网中适用性略差。理论上选择承压能力大的阀门，可以达到反向密封1.0MPa以上。较适合管网使用。 反向密封能力为正向70%左右。较适合中低压管网使用。
4.阀门选择方案
在该工程中，共设计DN1000—DN1200阀门100余个，其中约有30%位于道路交叉路口，管线密集区，阀门井的布置空间十分紧张。阀门类型的选择必须在确保运行安全前提下，尽可能提高管网系统运行效率，便于工程施工以及后期维护管理，减少对相邻管线的影响。
经过对不同类型阀门优缺点的对比，采用以闸阀为主、偏心半球阀为辅的方案：闸阀工艺成熟，应用广泛，从制造到使用均积累了丰富经验，因此在用地条件较宽裕的路段、路口均采用卧式安装闸阀；偏心半球阀虽然目前处于市场推广期间，在城市管网中鲜有成规模的使用案例，但从勇于创新、积极吸收和使用新技术、新经验角度出发，结合现场实际情况在因空间限制不能使用闸阀的位置，选用偏心半球阀，并采用承压能力大的阀门，以达到反向密封的要求。
5.结语
目前该工程已按照以闸阀为主、偏心半球阀为辅的原则进行施工，有效地解决了管线平面位置紧张、闸阀布置受限的问题；并选择偏心半球阀的反向承压能力不小于1.0MPa，以弥补反向密封低于正向密封确保其密封性。在下一步的运行管理中，通过采集相关数据、分析总结，以期为今后的设计、运行管理提供参考。
关键词 大口径给水管道阀门
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
前言
在市政给水输配水管道建设工程中，需要大量地使用各种阀门，常用的阀门包括闸阀、蝶阀和球阀等，不同阀门各有其优缺点，适合不同的条件。本文将结合青岛市某大口径给水输水管道改造工程实例，对阀门类型的选择进行探讨。
1.工程概况
2012年，结合城市道路改造，青岛市对运行了近30年的净水厂输往市区的给水输水管道进行全面改造，共埋设给水输水管道4条，长度约45公里，管径为DN1000-DN1200，工作压力为0.4-0.6Mpa。该输配水系统沿市政道路敷设，跨越3个行政区，与30余条市政道路相交，连接2座净水厂、1座海水淡化厂、3座加压泵站、2处高位水池，整个系统较复杂。同时，道路下方规划新建大量的市政配套管线，受道路宽度限制，给水管道的布设空间十分有限，尤其在交叉路口，管线交叉十分密集，不利于阀门井的布置。
图1 规划管线横断面图
2.阀门类型简介
2.1闸阀
闸阀是启闭件由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动的阀门，常用的有明杆楔式闸阀、暗杆楔式闸阀等，其工艺较成熟，应用十分广泛。受占地限制，用于大口径、高水压管道的闸阀，一般采用暗杆楔式闸阀，并采用卧式安装。同时，为延长使用寿命，其密封形式一般为硬密封，密封效果一般。
图2 实际工程中采用卧式安装的闸阀
表1 大口径闸阀优缺点对比表
2.2蝶阀
蝶阀是启闭件为盘形蝶板并能绕阀体内轴线旋转的一种阀门，于20世纪30年代由美国人发明，70年代开始在我国逐步推广。蝶阀具有结构简单、体积小、易安装、可调节、启闭方便等特点，只需转动蝶板90°，即可快速启闭，但其密封性较差、所能承受的工作压力较小，不适用于重要的高压输水管道。
图3 蝶阀开启图
表2 蝶阀优缺点对比表
2.3 偏心半球阀
偏心半球阀是一种新型阀门，是由国外旋塞阀过渡而来，其启闭件是个球体，球体绕阀体中心线旋转以实现启闭，近年来逐步开始被国内市场采用，我国于2010年发布了《偏心半球阀》GB/T-26146-2010标准。
偏心半球阀全开时通径大，水头损失小；同时采用偏心曲轴设计，在阀门关闭时，阀门中水的压力F使得球冠有一个围绕曲轴轴线的逆时针力矩F*e，使球冠紧紧压在阀座上，密封性能好。但也存在着明显弱点：正向与反向承压密封能力不等（约1:0.6左右），对于环状供水管网不利，同时其价格偏高，同规格半球阀是蝶阀的三倍左右。
图4 偏心半球阀全闭与全开图
图5 实际工程中的偏心半球阀
表3 偏心半球阀优缺点对比表
3 密封副球冠设计有剪切功能，在关闭过程中，能切断杂物实现密封 价格偏高
3.不同类型阀门特性对比分析
3.1阀内密封类型
表4阀内密封类型对比表
根据国家行业标准GB/T13927，硬密封D级密封允许泄漏标准为：0.1*DN mm3/s ，软密封为：零泄漏。从使用寿命方面来看，硬密封的使用寿命为50-70年，而软密封为20年左右。
3.2 阀门对水头的影响
表5 不同类型阀门对水头影响对比表（一）
表6 不同类型阀门对水头影响对比表（二）
从表中可以看出不同类型阀门对于给水输送造成压力损失由大至小依次为：蝶阀→半球→闸阀。
3.3阀门启闭时间
表7 不同类型阀门启闭时间
不同类型阀门从全开到全关的齿轮箱手轮转圈数由少至多依次为：蝶阀→闸阀→半球（数据与阀门配备减速机和螺距有关，各厂不尽相同）。
3.4阀门结构长度对安装更换的影响
表8 不同类型阀门的结构长度
在不切割管道情况下，半球阀可以被闸阀、蝶阀替换；闸阀可以被蝶阀替换；蝶阀不能被其他类型阀门替换。
3.5 阀门结构宽度
表9 不同类型阀门的结构宽度
综合阀门结构长度，井室由大至小依次为：闸阀→半球→蝶阀。井室造价大至小排序亦同，经综合测算，蝶阀井室造价是闸阀井室的30%左右。
3.6 环状管网适用性
表10 不同类型阀门的环状管网适用性
闸阀 偏心半球阀 蝶阀
双向密封性能良好，管道中杂物对阀门密封影响小。条件允许情况下，最适合管网使用。 单向密封性能良好，反向密封能力为正向60%左右，在環状管网中适用性略差。理论上选择承压能力大的阀门，可以达到反向密封1.0MPa以上。较适合管网使用。 反向密封能力为正向70%左右。较适合中低压管网使用。
4.阀门选择方案
在该工程中，共设计DN1000—DN1200阀门100余个，其中约有30%位于道路交叉路口，管线密集区，阀门井的布置空间十分紧张。阀门类型的选择必须在确保运行安全前提下，尽可能提高管网系统运行效率，便于工程施工以及后期维护管理，减少对相邻管线的影响。
经过对不同类型阀门优缺点的对比，采用以闸阀为主、偏心半球阀为辅的方案：闸阀工艺成熟，应用广泛，从制造到使用均积累了丰富经验，因此在用地条件较宽裕的路段、路口均采用卧式安装闸阀；偏心半球阀虽然目前处于市场推广期间，在城市管网中鲜有成规模的使用案例，但从勇于创新、积极吸收和使用新技术、新经验角度出发，结合现场实际情况在因空间限制不能使用闸阀的位置，选用偏心半球阀，并采用承压能力大的阀门，以达到反向密封的要求。
5.结语
目前该工程已按照以闸阀为主、偏心半球阀为辅的原则进行施工，有效地解决了管线平面位置紧张、闸阀布置受限的问题；并选择偏心半球阀的反向承压能力不小于1.0MPa，以弥补反向密封低于正向密封确保其密封性。在下一步的运行管理中，通过采集相关数据、分析总结，以期为今后的设计、运行管理提供参考。