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塑料分集水器与阀门在地暖工程中的应用

摘要:
    通过对塑料分集水器产品整体的原料要求、设计要求、性能要求、配套的塑料阀门与塑料过滤器试验方法要求和使用压力与温度的关系等内容介绍，可以了解对塑料分集水器及所用塑料阀门的密封试验、扭矩实验和疲劳强度试验等基本质量控制的要求，以利于对塑料分集水器与塑料阀门的质量判定和采购选用。
    关键词:塑料分集水器；塑料阀门；密封试验；疲劳强度试验
    在地暖行业的快速发展下，低温辐射地板采暖的管路及辅助系统的整体质量要求也显得越来越重要。随着低温辐射地板采暖系统在建筑工程应用中所占比例的不断提高，各种系统配套的铜分集水器、不锈钢分集水器、塑料分集水器、恒温控制装置、各种材质的阀门、过滤器和管材连接件陆续进入到工程应用中，如果控制不好会给使用者和整个行业都带来**影响。下面就塑料分集水器与塑料阀门的技术要求简单介绍一下。
    由于塑料分集水器与塑料阀门所具有的质量轻、耐腐蚀、不吸附水垢、可与塑料管路一体化连接、使用寿命长、生产效率高和安装后不易被盗丢失等优点，塑料分集水器与塑料阀门在低温辐射地板采暖系统中，其在应用方面的优势是其他材质产品无法相提并论的。目前在国内的塑料分集水器与塑料阀门的生产与应用中，还没有相应的国家或行业标准对其控制，造成产品质量参差不齐。随着铜价的上扬，塑料分集水器与塑料阀门等产品也逐渐兴起并扩大了市场占有率。为了保护消费者的权益和地暖行业的健康发展，我国塑料分集水器与塑料阀门的国家标准正在申报制定过程中。
    国际上用于地暖塑料分集水器的品种主要有聚丙烯、玻纤增强尼龙66等材质的产品。目前还没有塑料分水器的国际标准，但是分集水器上配套的塑料阀门需要符合国际标准。
    国际上塑料阀门的类型主要有球阀、蝶阀、止回阀、隔膜阀、闸阀和截止阀等，结构形式主要有二通、三通和多通阀门，原料主要有ABS、PVC-U、PVC-C、PB、PE、PP和PVDF等。用于地暖的品种主要有塑料球阀和塑料截止阀。
    在塑料阀门产品的国际标准中，首先是对生产阀门所用原料进行要求，其原料的生产厂家必须具有符合塑料管道产品标准的蠕变破坏曲线；同时对塑料阀门的密封试验、阀体试验、整体阀门的长期性能试验、疲劳强度试验和操作扭矩等都进行了规定，给出了塑料阀门的设计使用寿命为25年的要求。
    塑料过滤器要符合相同材质的塑料管件的技术要求和满足分集水器系统的使用要求。
    1塑料分集水器、塑料阀门和塑料过滤器产品的技术要求
    1.1原料要求
    产品所选用材料应选用符合GB/T18252-2000《塑料管道系统
    用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定》的规定。

    1.2产品要求
    1.2.1塑料分集水器的设计要求
    塑料主干管设计要求应符合GB/T18991-2003《冷热水系统用热塑性塑料管材和管件》及相关材质的管件产品标准。
    与管路连接方式宜选择熔接、粘接或镶嵌件的方式，不宜采用机械缩紧的连接方式中国供热采暖网。
    1.2.2塑料阀门的设计要求
    a）如果阀门仅有一个承压方向，应在阀体外部用箭头标注，对称设计的阀门应适合于流体双向流动和隔离。
    b）密封部件由阀杆带动进行阀门的启闭动作，应在终点或中间任一位置靠摩擦力或执行装置进行定位，流体压力不能将其位置变动。
    c）根据EN736-3，阀门内腔*小通孔应符合以下两点：1.对于阀门上介质流通的任一孔径，都不应小于阀门DN值的90%；2.对于在结构上需要缩小介质流通孔径的阀门，制造者应说明其实际*小通孔尺寸。
    d）阀杆与阀体之间的密封应符合EN736-3。
    e)在阀门耐磨性能方面，阀门的设计应考虑磨损部件的使用寿命，或者生产商应在操作指导书中注明更换整个阀门的建议。
    f）所有阀门操作装置所适用的流速应达到3m/s。
    g）从阀门的上方看，阀门的手柄或手轮应为顺时针方向关闭阀门。

    1.2.3塑料过滤器的设计要求
    应符合使用级别下的设计壁厚和静液压试验要求。

    1.3短期性能要求
    1.3.1塑料分集水器的要求
    塑料主干管应满足相应管系列管件的静液压��度。

    1.3.2塑料阀门的要求
    短期性能在产品标准中是属于出厂检验项目，主要是做阀座的密封试验与阀体的密封试验，用于检查塑料阀门的密封性能，要求塑料阀门即不能有内泄漏（阀座泄漏）现象，也不能有外泄漏（阀体泄漏）现象。供热采暖网
    阀座的密封试验是验证阀门隔离管道系统的性能；阀体的密封实验是验证阀门阀杆密封处和阀门各连接端密封处的泄漏情况。
    注：1）根据有关产品扭矩的规定开关阀门；
    2）*小试验压力0.05MPa；
    3）*大试验压力（PN＋0.5）MPa；
    4）阀门公称尺寸DN≤200：*少试验时间15s，DN≥250：*少试验时间30s；
    5）阀门公称尺寸DN≤50：*少试验时间15s，DN≥65：*少试验时间30s。
    试验方法：按照GB/T6111-2003《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》的规定进行。做阀座的密封实验时阀门应处于全关状态；做阀体的密封试验时应使阀门处于全开位置或半开位置（例如球阀），半开时应能使流体进入阀杆密封位置。对于单向密封的阀门，只做一个方向的阀座密封试验；而双向密封的阀门，则两个方向的阀座密封试验都需要做。
    试验时要求排净阀门试样中的空气，逐渐升高试验压力，30s内达到规定的压力供热采暖网。
    应注意，试验过程中试验装置不能对阀门产生额外的应力。
    国外有些公司强调不能用压缩气体对塑料阀门做压力试验，因为介质不同。
    1.3.3塑料过滤器的要求
    应满足相应管系列管件的液压强度性能要求。

    1.4长期性能要求
    1.4.1塑料分集水器的要求
    如果是热熔连接或是粘接连接，只需要做长期的静液压强度。如果是机械缩紧连接结构，除需要做长期静液压强度外，还需要进行压力循环试验、耐拉拔试验、弯曲试验和真空试验。

    1.4.2塑料阀门的要求
    a阀体试验和整体阀门长期性能试验在产品标准中属于型式检验项目，阀体试验用于验证阀体的强度，整体阀门长期性能试验用于验证塑料阀门设计的整体可靠性。在试验过程中试验装置不能对阀门产生额外的应力。
    b阀体试验和整体阀门长期性能试验是将阀体和阀门按ISO12092《无增塑聚氯乙烯（PVC-U）、氯化聚氯乙烯（PVC-C）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯（ASA）管材、管件和阀门系统—耐内压—试验方法》的要求装配后，进行试验。
    c在阀体试验和整体阀门长期性能试验测试过程中，试样没有出现泄漏或破裂现象，则判定试验合格。试样在试验结束前出现泄漏或破裂现象，则判定试验不合格。如果在连接处出现问题，则判定试验无效，需要重新取试样测试。

    1.4.3
    塑料过滤器的长期性能试验，因为有换过滤网的端盖和螺母，所以宜按内部是95度热水外部是室温空气的方式试验，试验压力按具体要求。

    1.5塑料阀门系统应用的要求
    1.5.1塑料阀门疲劳强度试验
    阀门应在下列状态进行开与关的疲劳强度试验：
    a)试验介质为水，在阀门输入端压力为公称压力PN和温度为（20±3）℃的条件下；
    b)把阀门全开，使水的流速达到（1±0.2）m/s；
    c)把阀门关闭，输出端压力为大气压；
    d)接着把阀门全开，使水的流速达到（1±0.2）m/s；
    e)循环不少于5000次。
    试验方法应符合标准规定,疲劳强度试验后所有功能部分应保持完好，还能满足短期性能的密封试验要求。

    1.5.2扭矩试验
    手动阀门应在公称压力和室温条件下，按标准规定状态调节后进行操作扭矩试验，并给出阀门全开或全关的*大允许操作扭矩数值。
    此项数值受部件的加工精度与装配的影响波动较大。
    1.5.3操作允许作用力的要求
    塑料阀门的手柄或圆手轮的全开与全关的作用力。

    1.5.4连接尺寸
    a)端面-端面尺寸
    法兰连接系统用阀门的端面-端面尺寸应从下列标准中选取：
    —PN设计的法兰参见EN558-1；
    —Class设计的法兰参见EN558-2。
    其他类型的连接端头，应由生产商确定端面-端面尺寸。

    b)阀门连接端尺寸
    法兰连接阀门的连接尺寸应符合以下标准：
    —PN设计的法兰参见EN1092-1；
    —Class设计的法兰参见prEN1759-1:1997。
    阀门连接端的螺纹尺寸应符合ISO7-1或ISO228-1。

    1.5.5塑料阀门与管路系统连接的方式有
    对焊连接：阀门连接部位外径与管材的外径相等，阀门连接部位端面与管材的端面相对进行焊接；
    插口粘结连接：阀门连接部位为插口形式，与管件进行粘结连接；
    电熔承口连接：阀门连接部位为内径敷设电热丝的承口形式，与管材进行电熔连接；
    承口热熔连接：阀门连接部位为承口形式，与管材进行热熔承插连接；
    承口粘结连接：阀门连接部位为承口形式，与管材进行粘结承插连接；
    承口橡胶密封圈连接：阀门连接部位为内镶橡胶密封圈的承口形式，与管材进行承插连接；
    法兰连接：阀门连接部位为法兰形式，与管材上的法兰进行连接；
    螺纹连接：阀门连接部位为螺纹形式，与管材或管件上的螺纹进行连接；
    活接连接：阀门连接部位为活接形式，与管材或管件进行连接。
    一个阀门上可以同时具有不同的连接方式。

    1.6塑料阀门使用压力与温度的关系
    随着使用温度的提高，塑料阀门的使用寿命要缩短。要想保持相同的使用寿命，就需要降低使用压力。表2给出了阀体材料的温度等级系数fr。

    2问题探讨
    2.1
    塑料分集水器主要有全塑料制品和部分塑料制品两部分，部分塑料制品的产品要注意金属部件与塑料的结合强度和密封可靠性。
    2.2塑料管材与塑料阀门的公称尺寸、公称压力标注方式不一致。塑料管材的公称尺寸用dn表示，塑料阀门的公称尺寸用DN表示；用于冷热水的塑料管材不允许标注公称压力PN，标注管系列S根据使用条件级别选择使用压力，而塑料阀门则标注公称压力PN，用温度等级系数fr来选择使用温度。
    2.3在国际标准中没有规定不同规格阀门扭矩的大小，仅给出手柄长度（或手轮直径）与作用力的要求，是不能保证阀门产品扭矩质量的，因为生产者可以用加长手柄长度（或手轮直径）的方法使不合格品变为合格品。
    2.4PP-H设计应力бs为5MPa，现在国际上一些原料的设计应力бs已经提高到6.3MPa或8MPa，在设计强度上的选择相对其他原料品种而言有些保守。
    2.5
    缩径阀门的*小通径没有给出不同规格*小尺寸的定量要求，仅要求生产厂家标明。这就使得一些厂家阀门缩径过多的产品相对同规格产品就显得结构紧凑，但会造成管路系统局部阻力增大。缩径阀门*小通径尺寸在金属阀门标准中有规定。

    3结论
    只要选择原料和产品控制都按照相关的国际标准与国家标准规定进行，塑料分集水器与塑料阀门完全能够满足地暖的塑料管路系统的使用要求。

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