阀门的种类比较多，在输配水管道中，常用的阀门有闸阀、蝶阀和排气阀。本文简要分析了这3种阀门的工作原理、结构和使用过程中存在的主要问题及其处理方法。

1 闸阀

闸阀是输配水管网中的重要设备之一。常用的闸阀按阀板结构、形式的不同可分为楔式单闸板和平行式双闸板闸阀。

1.1 楔式单闸板闸阀

这种阀门是由阀体、上盖、填料函、填料压盖、丝杆、螺母、阀板和密封圈组成的。这种阀门的阀板为楔式，与阀体接触部分的角度一致，阀板与阀体两侧均镶有铜密封圈，楔面经研磨后可实现密封。上盖与阀体是用橡胶垫密封的，上盖与丝杆则用盘根或其他形式的橡胶圈密封。

闸阀的种类不同，其结构也不同。其中，有一种闸阀内有一个被称为“马鞍”的零件。“马鞍”安装在上盖与阀体之间，它与上盖之间有间隙，用于固定丝杆凸肩，而丝杆只能转动不能轴向移动。闸阀的丝杆则是用铜、不锈钢或钢制成的。这种闸阀非常耐用，20世纪50年代安装的有些闸阀至今仍在使用。

闸阀的常见故障有丝杆弯曲、丝杆锈蚀失效（铁制）、丝杆磨损严重、阀板和阀体铜密封圈损坏、阀体凹槽内有异物导致阀门关闭不严等。阀板和阀体铜密封圈损坏是因为阀门没有全开或全闭，使得悬在阀体中的阀板和阀体在水流的冲击作用下相互撞击。这是将闸阀用于调节流量而导致的，所以，闸阀不适合作为节流阀使用。当阀板和阀体密封损坏时，必须更换整个阀门，而其他问题则可以打开上盖修理、清理或更换零件。

如果闸阀的阀板是用橡胶制作的，则可将其称为软密封闸阀，它在一定口径范围内的使用性能优于蝶阀。这种闸阀的阀板是用钢芯外包橡胶制成的，依靠橡胶受挤压变形可以达到密封的目的。阀体锈蚀与橡胶摩擦、阀板与阀体撞击、过度用力使橡胶受挤压而损伤都会出现阀门关闭不严的情况。另外，由于该闸阀的结构比较特殊，所以，更换零件时必须停水。

1.2 平行式双闸板闸阀

这种阀门常被用于大管径上和水厂内，水泵出水管使用的这种闸阀是用电机带动的，所以，可将其称为电动闸阀。这种闸阀的阀板是由2片活动阀板组成的。关闭阀门时，由上下楔板共同作用将2片阀板向两边撑开，并与阀体2个平行面铜密封圈紧密结合，以达到密封的目的。这种大口径闸阀的阀杆是用阀门上端的机构悬挂起来的，结构较为复杂，需专人修理。

随着科学技术的发展，因为闸阀的体积大，启闭操作时间长，所以，它们逐步被其他形式的阀门取代。

2 蝶阀

20世纪90年代初，蝶阀被应用于供水系统中。在随后的管道安装和管道改造工程中，它被大量使用，并逐渐取代了部分闸阀。

蝶阀具有体积小，开关轻便、灵活，可调节流量，使用过程中不用更换填压盘根等特点。它是依靠蜗轮蜗杆传递动力，使阀板旋转，充分发挥了启闭的作用。蝶阀的密封工作是通过阀板与阀体间密封部件在操作力矩作用下受挤压变形而完成的，这种弹性变形填补了阀体与阀板间的装配间隙，达到了完全密封的目的。在蝶阀中，不论是硬密封或是软密封，密封原理都是一样的。

蝶阀的传动机构是由箱体、蜗轮、蜗杆、轴承、端盖和扇形蜗轮定位螺栓等组成的，其部件多、加工工艺略显复杂。另外，在使用过程中，对阀体内阀板轴两对称轴孔的加工精度、阀板与阀体的配合精度有较高的要求。正因如此，阀门上任何一个部件发生故障都会影响蝶阀的正常使用。蝶阀的特殊结构导致蝶阀阀体内发生故障时工作人员无法及时判断和修复，只能采取停水的方法更换整台阀门。

在供水系统近30年的推广使用过程中，蝶阀的品种不断变化。为了降低成本，产品质量良莠不齐，带有各种设计制作缺陷的蝶阀充斥着市场，众多阀门生产工厂在一段时期内如雨后春笋般破土而出。但是，在经济不断发展的大潮中，生产厂家一直都在进行价格竞争，所以，其存在时间极短。因此，高成本、高质量、高价格的阀蝶则很难在一般工程中出现。相应的，供水系统中的蝶阀也呈现出多型式、多品种、多层次质量的状况，无法统一型号。

另外，在城市供水管网改造过程中，工程量大，不注意施工质量也是导致蝶阀被损坏的主要原因之一。

纵观蝶阀的使用情况，与闸阀的使用情况相比，蝶阀损坏和关闭不严的情况出现的概率大于闸阀。由于供水的特殊性，

许多输配水管道大口径蝶阀自安装后没有再开启或关闭，即没有经过实际验证，所以，它们仍存在一定的安全隐患。维修部门在抢修管道时需要关闭蝶阀，而因蝶阀损坏或关闭不严影响抢修的事例屡见不鲜。

总结了相关实例发现，蝶阀出现问题的原因有以下几点。

2.1 施工不细致

观察、分析受损蝶阀的损坏情况可知，因为施工造成蝶阀被损坏的情况占很大的比例。在这些蝶阀中，有各种异物卡在阀板与阀体之间，包括安全帽、撬棍、木条、石块、水泥编织袋、焊条、焊渣和切割后的钢条等。这些异物会严重影响蝶阀的正常使用。当操作人员关闭蝶阀时，虽然是因为异物的存在而导致蝶阀关闭不严，但是，工作人员误认为是阀板关闭不到位而增大了操作力矩，结果导致蝶阀传动箱或其他零件被损坏。有些硬质物体，比如焊条、金属条的存在会直接损坏阀板或阀体的密封面。

管内异物是施工人员在安装管道时造成的，具体情况有以下几种：①下管对口前没有认真检查和清理管内异物，工作人员不随时清理安装时滚入或落入管内的各种异物。工作人员当日施工结束后并没有认真封堵尚未完成安装的管道敞口，次日施工前也未认真检查管内是否有异物。②工作人员收工时将不愿带走的工具寄放在管内，如果第二天施工时更换了人员，就会忘记取出；或是因为管径小、工具放入太深而不愿或无法取出。③焊接钢管对口时，修整焊口时的熔渣、边条落入管内无法取出。④在管道试压时，施工单位采用钢管内置堵板的方式。待试压工作结束后，用氧气切割去除内置钢板，并将原管作为输水管道的一部分。采用这种施工方法的主要问题是内置堵板需切割后才能取出，这样留在管内的熔渣或条渣就会增多，有些还要补焊进入管内的入孔口。这种做法破坏了钢管的防腐结构，而补焊不规范还会影响钢管的强度，为管道的长期运行埋下安全隐患。

鉴于这些情况，有人认为，将竖轴立式蝶阀改为横轴卧式蝶阀就能避免异物被卡，但是，这不是解决此类问题的根本方法。渣物可以通过这类阀门，但它不能通过所有的阀门。同时，改变安装方式将给维修人员在井下操作带来极大的困难。因此，工作人员要采用正确的操作方法，严格施工规范，细化操作规程，责任检查到位，杜绝异物留在管内。

另外，有个别蝶阀内卡入异物并非由施工引起。例如，某水厂泵房外2台DN1000蝶阀关闭不严，拆卸后发现其中1台蝶阀的阀板卡中有1节长约150mm，直径为30～40mm的圆形铸铁，这是厂内电动阀门内的一节损坏零件。这个零件是双闸板阀门的楔铁，折断后被冲到蝶阀阀板处卡住，使得电动阀门不能正常使用，同时，也损坏了蝶阀。水厂中阀门卡有异物的情况是时有发生的。

大口径蝶阀的价格非常高，但却因为一个小小的楔铁而报废，再加上其他问题，损失是非常大的。因此，在有条件的情况下，如果在泵房内水泵出水管某个合适的位置上设置1个中口向下的三通，用盲板封口，以截留其他设备的损坏部件或检修时无意落入管内的工具、工件，就能保证出水厂阀门的使用安全。

施工现场监管不严也是导致阀门被损坏的主要原因。在实际工作中发现，有工作人员将质量不合格的蝶阀安装在管道中的情况。某工地有人发现DN500蝶阀关闭不严，为了验证该蝶阀的密封性，现场将一盆水倒入平放在地面的蝶阀内，水很快就漏完了，但是，面对这个问题却无人问津，该蝶阀依然安装在管道中。

2.2 质量差，结构设计不合理

抛开施工因素，蝶阀被损坏的另一个原因是蝶阀的质量不合格，结构设计不合理。将这2个问题放在一起讨论有助于进一步了解蝶阀损坏的内在原因，为正确选择和使用蝶阀提供理论依据。

蝶阀的质量可以从设计原理、材料选择、加工工艺、耐用程度、适应环境和功能效果等多方面入手综合评价。通过相关分析可以明确蝶阀质量与结构的关系。

在启闭蝶阀的过程中，蜗杆端盖损坏、箱体破裂是最常见的，甚至还出现了因为一次停水3台蝶阀传动箱损坏的情况。在这件事情中，操作人员还没有用太大的力箱体就破裂了，导致他们不敢再关其他蝶阀。对此，多数人认为，箱体质量差是引发问题的主要原因。

有的阀门因为蜗杆轴承破损而无法使用，更换新轴承后没用几次便再次损坏，所以，怀疑是轴承质量有问题。轴承损坏的原因有很多种，除了其质量外，两轴孔不同心、蜗杆两端轴不同心和设计结构等问题都可能是导致轴承损坏的原因。

蜗杆弯曲也是常见故障，它是由多种原因导致的，还有一些其他损坏情况就不一一列举了。

总之，这些现象都可被笼统地认为是材料质量不过关造成的。但是，主要的问题是，当材料遭到破坏时，必有一个使其破坏的力作用在材料上，而这个力是如何产生的？这个力大吗？以蝶阀的传动特点和箱体设计结构为例作简要的分析。

蜗轮蜗杆传动主要是垂直交错轴传动，它多应用于减速器中。在这些机械传动中，蜗杆是主动轮，蜗轮是被动轮，蜗轮在蜗杆的作用下围绕其中心可作正反方向、任意角度的旋转运动。也就是说，控制蜗轮旋转角度的是主动轮蜗杆，而不是用限制蜗轮转动角度的方式达到控制的目的。

蝶阀中的蜗轮不能任意转动，它被限制在90°的范围内。当蜗轮蜗杆转动时，齿面上作用的法向力可分解为切向力、径向力和轴向力。当阀板被阻挡不能转动而继续向蜗杆施力时，在反作用力的作用下，蜗杆沿轴向和径向运动。此时，传动箱中蜗轮蜗杆的机械运动犹如螺旋起重千斤顶一样，用较小的力矩就能产生很大的顶力。这个力是由箱体内向外作用在箱体内壁和蜗轮轴端盖上的，箱壁受拉力。当该力超过箱体材料的抗拉强度时，箱体便会破裂。而径向力会导致蜗杆弯曲、变形或轴承破损。这是这种结构的蝶阀的最大弱点，它的螺旋千斤顶效应产生的巨大顶力作用在了箱体材料最薄弱的环节上。

有人认为，蜗轮定位螺栓和指示标志能避免过度用力的操作，其实不然。蝶阀，特别是大口径蝶阀，在制造过程中，因为热处理、加工安装都可能产生应力变形；在安装过程中，法兰受力不匀也会变形；在使用过程中，受温度压力等因素的影响也会变形，这些变形都会影响到其具体的使用，操作人员无法根据定位螺栓和指示标志判断蝶阀是否关闭严密。本文中有提到水厂2台阀门中的1台并非因为有异物而更换，而是由于阀体变形导致阀板不能关闭。另外，1台DN700蝶阀安装后一直处于关闭状态，而且其一侧管内有水且有压力。当需要使用该蝶阀时，一直无法打开，直至把传动箱顶坏。之后，请生产厂工作人员处理，但是，他们也没有办法。当排出了管内的水后，阀门便开启了。经查，阀门硬密封有2处局部变形，关闭阀门时增大了摩擦力，再加上水的侧面压力，就会出现这种情况。

为了保证传动箱不被损坏，有厂方提出给蝶阀手动开关加设离合装置。但是，这种装置并不适用于输配水管。虽然它能保护蝶阀传动箱，却无法使阀板达到密闭的状态，而使阀板密闭才是主要目的。在介绍蝶阀时，阀门制造厂总会展示各种数据、图表和注意事项等，有些数据不能完全代表蝶阀的真实使用情况，每台蝶阀都会因为制造装配、配合误差、应力变形、摩擦阻力、使用环境等因素与理论数据不同而产生较大的差异。作为使用产品的一方，他们关心的不是数据、图表，而是蝶阀的耐用程度、适应环境的能力和使用功效，即好开、好关、好修、密封、耐用。

有一种蝶阀传动箱的设计与其他的不同，它将蜗杆的凸肩和卡环设置在箱体外，当遇到蜗轮不能转动的情况时，蜗杆受箱体外的凸肩和卡环的牵拉不能轴向移动，箱体及其材料不是受到了拉力，而是受到了压力。受力合理是其特点，蜗轮蜗杆不会产生螺旋千斤顶的效应，这在很大程度上减少了蝶阀传动箱体的损坏。

2.3 操作不当

一般情况下，操作人员因操作不当而导致蝶阀损坏的原因主要有以下3点：①不了解蝶阀的工作原理和构造，特别是不了解蝶阀的缺点，采用操作闸阀的方式对待蝶阀，过度用力则会导致传动装置被损坏。②不了解蝶阀的开关方向，操作失误。因为用户的操作习惯不同，有些蝶阀出厂后应用户要求增设了附属机构，改变了操作方向，而操作人员不了解这些装置的用途导致操作失误。③缺乏工作经验。当蝶阀的指示标志损坏时，不能准确判断蝶阀的启闭状态。

经过相关讨论和分析可知：①在任何时候、任何情况下，施工单位和维修人员都不应将各种杂物遗留在管道中。这些杂物会给日后管道安装和维护抢修带来意想不到的困难。②蝶阀比闸阀的耐用性低，有些蝶阀不适合在地下当作供水阀门使用。

一个用金属制作的、能控制几十米压强水头的供水蝶阀未使多大力就轻易损坏，而在这种最简单的操作中还要顾及诸多问题是很不正常的。这说明蝶阀的结构设计方面还存在缺陷，或者说蝶阀不适应其工作环境。而有些人不了解蝶阀的问题所在，将所有责任推在了操作人员身上，使操作人员不知所措。③阀门操作人员应尽可能熟悉和了解各种蝶阀的构造，在有条件的情况下将损坏的蝶阀拆卸，并观察，从中学习有关知识，总结经验，减少失误。

总之，蝶阀使用过程中出现的问题是综合性的而不是单一的，需要认真分析，逐一解决。

3 排气阀

排气阀是安装在管段的最高处，用以排除管内空气的。当需要泄空管内水时，它可起到进气的作用。排气阀分为单口排气阀和双口排气阀，在输配水管网系统中，应使用双口排气阀。

双口排气阀有一大一小2个排气口，3个相同的浮球分别在2个体腔内。当管道开始通水时，大量的气体由大排气口排出。当气体排完后，管道内的水充满体腔内，使得浮球在水的浮力作用下向上移动将排气口堵塞，达到自行密封的目的。在管道正常运行的过程中，水内的空气在压强的作用下不断排入排气阀的体腔上部，迫使浮球下降，离开原来的密封位置。这时，空气又从排气孔排出，浮球又恢复到了原来的位置自行密封。管网内水的压强决定了大排气孔的排气状况，当大排气口受到的总压力大于浮球质量时，浮球不会下落离开密封位置，气体不会从大口排出。小排气孔的直径仅为2mm左右，小孔受到的总压力远小于浮球质量，浮球可以随时随体腔内水面的变化而上下浮动，并排出管内空气。因此，有时也将大孔称为“低压排气孔”，将小孔称为“高压排气孔”。

目前，使用的单筒排气阀是一种将大小孔装置合成在一个杯体内的复合式排气阀。其结构是：不锈钢浮球上有1个球面阀瓣，阀瓣中心安装了1根空心管，空心管下端安装空心橡胶密封垫与浮球接触形成的高压排气孔。球面阀瓣的球面与阀体上大孔密封橡胶接触，形成低压排气孔。而阀体上的其他装置用于防尘、限位等。

排气阀的浮球面有损伤、有污物、密封橡胶老化、粘连都会影响排气阀的正常工作。在工作过程中，有的排气阀不使用浮球而使用的是圆柱形的浮筒。为了使浮筒定向，浮筒式排气阀的浮筒外壁与浮筒杯体间隙比较小，常因水垢的存在而影响使用，所以，在水质硬度较高、易结垢的地区，因谨慎使用。不论采用哪种形式，都要保证其上下活动顺畅，防止水垢和锈蚀阻碍浮球或浮筒活动。因此，排气阀应定期保养、修理，保证其能够正常排气。

如果排气阀不能正常排气，其管内就会形成气阻，减小过水断面，增大能耗，进而危及管道安全。例如，某地一长距离DN700预应力钢筋混凝土输水管，在一段时期内出现了数次爆管的情况。究其原因，该管道上几台排气阀经常漏水，而工人将排气阀封堵，结果引发了爆管事故。待恢复排气后，再未发生过爆管事故。由此可知，排气阀在输水管中是非常重要的。