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城市给排水蝶阀设计与施工
点击次数:1210 发布时间:2018-07-09 返回

之前介绍JIS日标不锈钢截止阀标准,现在介绍城市给排水蝶阀设计与施工给水阀门井作为给水管道的附属构筑物,其设计除了应满足土建结构的要求外还应满足给水工艺上的要求。,因此需要我们公司自行设计。本人在公司的其他工程技术人员协助下,较好地完成了这四座大型阀门井的设计与施工,从江北水厂运行投产至今6年,阀门井井室未发生任何裂缝与井底渗水,完全达到了设计要求。现将阀门井的设计与施工作简单扼要的介绍。蝶阀(butterflyvalve)是指关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘,围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀,在管道上主要起切断和节流用。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板,在阀体内绕其自身的轴线旋转,从而达到启闭或调节的目的。蝶阀全开到全关通常是小于90°,蝶阀和蝶杆本身没有自锁能力,为了蝶板的定位,要在阀杆上加装蜗轮减速器。采用蜗轮减速器,不仅可以使蝶板具有自锁能力,使蝶板停止在任意位置上,还能改善阀门的操作性能。
工业专用蝶阀的特点能耐高温,适用压力范围也较高,阀门公称通径大,阀体采用碳钢制造,阀板的密封圈采用金属环代替橡胶环。大型高温蝶阀采用钢板焊接制造,主要用于高温介质的烟风道和煤气管道。
城市给排水蝶阀设计与施工蝶阀在运用过程中的知识论述
上海申弘阀门有限公司主营阀门有:截止阀,电动截止阀30年代,美国发明了蝶阀,50年代传入日本,到60年代才在日本普遍采用,而在我国推广则是70年代后的事了。目前世界上一般在DN300毫米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,操作为矩小,安装空间小和重量轻。以DN1000为例,蝶阀约2T,而闸阀约3.5T,且蝶阀易与各种驱动装置组合,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,现在国际上又开发金属密封蝶阀,气蚀区减小,近几年我国也开发了金属密封蝶阀,在日本近年来还开发耐气蚀、低振动、低噪声的梳齿形蝶阀。
一般密封座的寿命在正常情况下,橡胶15年-20年,金属的80年-90年。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。如果用于控制流量,其流量特性与配管的流阻也有密切关系,如两条管道安装阀门口径、形式等全相同,而管道损失系数不同,阀门的流量差别也会很大。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°外使用。蝶阀处于中开度时,阀体与蝶板前端形成的开口形状以阀轴为中心,两侧形成完成不同的状态,一侧的蝶板前端顺流水方向而动,另一侧逆流水方向而动,因此,一侧阀体与阀板形成似喷嘴形开口,另一侧类似节流孔形开口,喷嘴侧比节流侧流速快的多,而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。阀门处于中间开度时,由于水流动力矩起作用,操作机构需要自锁.


城市给排水蝶阀设计与施工阀门型号编制方法、阀门编号说明
阀门型号通常应表示阀门类型、驱动方式、连接形式、结构特点、公称压力、密封面材料、阀体材料等要素。阀门型号的标准化对阀门的设计、选用、经销,提供了方便。当今阀门的类型和材料种类越来越多,阀门型号的编制也愈来愈复杂。我国虽然有阀门型号编制的统一标准,但逐渐不能适应阀门工业发展的需要。目前,阀门制造厂一般采用统一的编号方法;不能采用统一编号方法的,各生产厂可按自己的情况制订出编号方法。


一、阀门井的结构设计
      根据《给水排水结构设计手册》水池附属构筑物设计公式进行以下计算(均为经验公式)。
1、      设计条件
1.1         土壤条件:由工程地质钻探提供:土壤的容重γ=1.8t/m3,土壤的内摩擦角 =30˚;
1.2         设计荷载:按照15级重车载荷计算,相当于13 t/m2(覆土载重填土车荷);
1.3         采用材料:采用MU10砖,M7.5水泥砂浆砌筑。
2、      受力分析
因钢筋混凝土的阀门井工程造价贵,公司经过技术方案的对比论证后,决定采用砖砌结构。阀门井的受力特点为空间受力结构,井室平面为矩形,当井墙高度大于平面较大边的一倍时,可按平面矩形框架计算内力。经过多次计算复核以及结合现场实际情况,初步确定阀门井的深度为7.3 m,墙厚a1=740㎜, a2=620㎜,其受力简化计算图见下图。

3、弯矩计算
大弯矩计算系数K

其中I1 、I2为惯性矩,本工程中近似取I1=a31 、I2=a32荷载 计算弯矩MA阀门井长边弯矩
MB=1/8×q×L22+MA=1/8×4.38×4.262-4.3=5.64t·m
阀门井短边弯矩
MC=1/8×q×L21+ MA=1/8×4.38×2.762-4.3=-0.13t·m
对比大弯矩MB与 MC两者取较大者MB为计算弯矩。
4、抗弯截面(墙体厚度)复核计算
砖砌体抗弯截面计算公式如下:
 
式中:K1——安全系数,取K1=2.5;
Mn——大弯矩(已计算出MB=5.64 t·m)
b——墙体厚度,取b=740mm;㎜㎜
Rw——水泥砂浆抗弯强度,M7.5号水泥砂浆Rw=2.6 t/m2
      h——井深,取h=7.3m。
将数值代入上式中
2.5×5.64≤(0.74×7.32×2.6)÷6
    14.1≤17.1
 故墙体厚度满足要求。
5、砌体裂缝宽度验算
    经计算裂缝宽度为0.0138cm<0.02cm(规范要求),故满足要求。㎝㎝


二、 阀门井的施工
1、阀门井的平面示意图见下图。

2、阀门井的施工。
2.1施工难点。
(1)、对清水池基础的影响。
由于阀门井井深为7.3m且位于清水池与吸水井之间,清水池的池底标高为12.5m,阀门井的井底标高为9.7m,两者标高相差2.8m。因此当开挖井深时,在开挖的过程中会对清水池大约3米高的基础砂石垫层产生影响,影响了砂石垫层的紧密性,严重的话会引起砂石垫层的坍塌。为了防止因为砂石垫层坍塌而带来清水池基础的不均匀沉降,在工程施工中采取了沿清水池基础侧用砂袋堆砌的办法,堆砌的高度达到约4米,有效防止了阀门井施工对清水池基础带来的不良影响。
 (2)、土方开挖的问题。
    土方开挖时由于受到阀门井平面位置局限性的约束,开挖的放坡坡度不能过大,这样就给工程施工时带来了一定的困难。井深7.3米,而开挖坡度又不能尽可能的大,施工技术上只能采取放坡到井深的一半约4米时,再垂直往下挖。挖土机械(15吨车荷)对边坡塌坍会产生影响,因此在井侧堆放砂袋加固边坡强度,砂袋堆砌高度为3米,宽度为2米。
 2.2 施工质量要求。
(1)、井室的尺寸,应符合设计要求,允许偏差为±20㎜;如井身不能一次砌起,在二次接高时,应将原砖面上的泥土杂物清理于净,然后用水清洗砖面并浸透。
(2)、由于阀门井的位置处于非路面,因此井口的砌筑须略高于路面,但不得超过50㎜,且做坡度为0.02的护坡。
(3)、井壁内外均需用1:2防水水泥砂浆抹面,厚2cm,抹面高度应高于地下水水位0.25m。
(4)、井壁内的爬楼采用φ16钢筋制作,并做防腐处理,水泥砂浆末达到设计强度75%以前,不得脚踏钢筋爬楼。
(5)、管道穿过井壁或井底时,须预留5至10cm的环缝,应用油麻填塞并捣实,或用灰土填实,再用浆面,环缝在管道上部应当预留稍大一些。


三、应用体会
  1、水厂的附属构筑物是为给排水服务的,因此在满足给排水工艺条件下,其土建设计应力求坚固适用、经济合理,实现优化设计。
  2、进行挖方施工时应注意工程附近的构筑物、管线、道路等基础的下沉和变形,必要时采取有效的防护措施。
 3、进行井室施工时,注意及时排除井底的地下积水,且井底板均应设置集水坑,以防井底基础渗水。与本文相关的产品有不锈钢波纹管密封安全阀

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