李永春，陸 波

（太平灣發(fā)電廠，遼寧 丹東 118000）

太平灣電站以色列閥門(mén)的工作原理及使用分析

李永春，陸 波

（太平灣發(fā)電廠，遼寧 丹東 118000）

介紹了太平灣電站所使用的以色列電動(dòng)閥門(mén)，詳細(xì)說(shuō)明自身流體控制電動(dòng)閥和壓縮空氣控制電動(dòng)閥的工作原理及操作方法，并針對(duì)以色列電動(dòng)閥在使用和維護(hù)中出現(xiàn)的問(wèn)題提出具體的解決辦法。

以色列電動(dòng)閥；工作原理；運(yùn)維方法

2000年以來(lái)，太平灣電站陸續(xù)更換為以色列多諾特公司生產(chǎn)的電動(dòng)閥門(mén)（下文簡(jiǎn)稱“以色列閥”）。本文針對(duì)太平灣電站使用的以色列多諾特公司生產(chǎn)的電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行了介紹，詳細(xì)說(shuō)明了以色列電動(dòng)閥的工作原理及操作方法，并針對(duì)以色列電動(dòng)閥在使用和維護(hù)中積累的經(jīng)驗(yàn)及出現(xiàn)的問(wèn)題提出了具體的解決辦法，以方便現(xiàn)場(chǎng)檢修和運(yùn)行維護(hù)人員使用和管理。

以色列閥有多種系列，太平灣電站水系統(tǒng)安裝采用GL系列和300系列電動(dòng)閥，控制方式分為自身流體控制和壓力空氣控制［1］。

1 自身流體控制以色列閥

自身流體以色列閥是利用流體壓力介質(zhì)自身的壓力來(lái)控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)，不用外部壓力源即可實(shí)現(xiàn)電氣操作開(kāi)關(guān)閥門(mén)［2］、人工操作開(kāi)關(guān)閥門(mén)，還可實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的自動(dòng)調(diào)整其出口壓力及減壓、逆止功能，其原理如圖1所示，主要部件由閥門(mén)本體、本體內(nèi)的橡膠閥盤(pán)、三通旋塞、三通放大功器、三通引導(dǎo)閥、電磁閥及其它附件組成。

圖1 自身流體控制以色列閥原理

1.1 人工操作開(kāi)啟以色列閥

在以色列閥控制過(guò)程中，三通放大器起到十分重要的作用，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 三通放大器結(jié)構(gòu)

當(dāng)人工操作三通旋塞手柄至開(kāi)閥位置時(shí)，三通放大器上腔的壓力介子通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入三通旋塞的下腔連管，再進(jìn)入三通旋塞的排水管“O”（即開(kāi)閥所對(duì)位置）排出，此時(shí)閥門(mén)本體內(nèi)的橡膠閥盤(pán)上腔的壓力介質(zhì)通過(guò)閥門(mén)d3管流入三通引導(dǎo)閥，再通過(guò)三通放大器泄到閥門(mén)出口端；同時(shí)，閥門(mén)進(jìn)口端的介質(zhì)壓力作用于閥門(mén)本體內(nèi)的橡膠閥盤(pán)，抵消了閥門(mén)本體內(nèi)的橡膠閥盤(pán)上腔的彈簧力，從而使上腔的介質(zhì)產(chǎn)生了一個(gè)向下的壓力，此壓力介質(zhì)進(jìn)入三通放大器，使三通放大器的上腔彈簧壓縮，頂起三通放大器橡膠隔膜；此時(shí)閥門(mén)本體內(nèi)的橡膠閥盤(pán)上腔壓力介質(zhì)通過(guò)三通引導(dǎo)閥到達(dá)三通放大器，經(jīng)過(guò)小球閥d2管排至以色列閥的出口端排出。以色列閥本體內(nèi)的橡膠閥盤(pán)上腔介質(zhì)排凈時(shí)，以色列閥達(dá)到全開(kāi)狀態(tài)。

1.2 人工操作關(guān)閉以色列閥

當(dāng)人工操作三通旋塞手柄至關(guān)閥位置時(shí)，以色列閥進(jìn)口端壓力介質(zhì)通過(guò)小球閥管，一路壓力介質(zhì)從三通旋塞的“c”口（即關(guān)閥所對(duì)位置）進(jìn)入三通旋塞的下腔到達(dá)三通放大器的上腔，將三通放大器的橡膠隔膜壓向下部位置，使三通放大器關(guān)閉；同時(shí)另一路壓力介質(zhì)通過(guò)導(dǎo)管a2進(jìn)入三通引導(dǎo)閥的下腔口，調(diào)整旋塞，三通引導(dǎo)閥的上部連接口到達(dá)以色列閥的橡膠閥盤(pán)的上腔，在此介質(zhì)壓力、以色列閥橡膠閥盤(pán)上部彈簧力的共同作用下，將以色列閥的閥盤(pán)壓至下方閥口，切斷壓力介質(zhì)關(guān)閉閥門(mén)。在此狀態(tài)下，以色列閥的閥盤(pán)上腔的壓力介質(zhì)雖然也與三通放大器相通，但由于三通放大器截止力大于壓力介質(zhì)和彈簧的合力，以色列閥的橡膠閥盤(pán)上腔充滿壓力介子，使以色列閥保持關(guān)閉狀態(tài)。

1.3 電氣操作開(kāi)關(guān)以色列閥

電氣操作以色列閥與人工操作不同之處在于有電磁閥參與動(dòng)作，把人工操作的三通旋塞手柄旋至自動(dòng)（Auto）位置后，以色列閥的人工控制就轉(zhuǎn)入由電磁閥進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)了電氣操作以色列閥的開(kāi)關(guān)，即電磁閥“開(kāi)”與“關(guān)”的功能代替了人工旋轉(zhuǎn)三通旋塞手柄到開(kāi)位、關(guān)位的過(guò)程。電氣操作時(shí)以色列閥動(dòng)作到“開(kāi)位”、“關(guān)位”狀態(tài)，其閥體本體上各機(jī)械部件動(dòng)作狀態(tài)和壓力介質(zhì)的流向及作用分別與人工操作開(kāi)啟以色列閥和人工操作關(guān)閉以色列閥的敘述相似。

電磁閥替代手動(dòng)旋轉(zhuǎn)三通旋塞的作用重點(diǎn)在于電磁閥功能，介紹如下。

電磁閥的介質(zhì)走向管如圖1中的1管、2管、C管；在電氣控制態(tài)時(shí)，其中的1管功能代替了三通旋塞的O管功能與大氣相連；其中的2管與三通放大器相連，是三通放大器驅(qū)動(dòng)壓力源；電磁閥的C管功能等同于三通旋塞的C管，是電磁閥芯的操作介質(zhì)壓力源。

電磁閥由機(jī)械、電氣2部分組成，機(jī)械部分由閥體殼、閥芯、彈簧、操作水源C管、驅(qū)動(dòng)壓力源2管、對(duì)空排1管組成；電氣部分由線圈和永久磁鋼組成，線圈是220 V直流瞬間加電的，能完成驅(qū)動(dòng)閥芯向“開(kāi)”、“關(guān)”位置動(dòng)作，永久磁鋼能自保持閥芯吸附在“開(kāi)”或“關(guān)”態(tài)。

以色列閥的“開(kāi)”動(dòng)作過(guò)程即是電磁閥“開(kāi)”的動(dòng)作過(guò)程：電磁閥閥芯在線圈“開(kāi)”電信號(hào)作用下向上移動(dòng)后，堵斷流道介質(zhì)壓力源的C管口且對(duì)空排1管泄掉腔內(nèi)殘余壓力，永久磁鋼吸附閥芯保持其在“開(kāi)”態(tài)，1管排泄掉三通放大器2管的介質(zhì)壓力，此時(shí)的以色列閥的橡膠閥盤(pán)皮囊泄壓上浮，閥盤(pán)開(kāi)啟，以色列閥的進(jìn)口端壓力介質(zhì)流向出口端，完成閥門(mén)本體的開(kāi)閥過(guò)程。

以色列閥的“關(guān)”動(dòng)作過(guò)程即是電磁閥“關(guān)”的動(dòng)作過(guò)程：電磁閥閥芯在線圈“關(guān)”電信號(hào)作用下向下移動(dòng)后，打開(kāi)介質(zhì)壓力源C管口且堵住與大氣連體的對(duì)空1管，永久磁鋼吸附閥芯保持其在“關(guān)”位，C管的壓力介質(zhì)通過(guò)閥芯外周流向2管注入到三通放大器內(nèi)，其壓力上升后使介質(zhì)注入以色列閥本體內(nèi)的膠囊內(nèi)，憋壓膨脹的膠囊下行阻斷了以色列閥本體的過(guò)水口，以色列閥本體流道被截止后完成閥門(mén)“關(guān)”的過(guò)程。

以色列閥的上述開(kāi)關(guān)動(dòng)作經(jīng)過(guò)多個(gè)環(huán)節(jié)，包括電信號(hào)、機(jī)械閥芯動(dòng)作、磁性自保持、閥芯的上行止住C口來(lái)開(kāi)閥、閥芯的下行止住1口來(lái)關(guān)閥、彈簧平衡電磁力和永磁鋼磁力等。

1.4 以色列閥的減壓功能

以色列閥的減壓功能和自調(diào)壓功能［3］主要是依靠三通引導(dǎo)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。三通引導(dǎo)閥主要由調(diào)整螺栓、彈簧、橡膠隔膜、密封導(dǎo)向桿件、閥座、硬化閥座（橡膠）、針閥適配器、閥體等組成。三通引導(dǎo)閥上有3個(gè)孔，即連接以色列閥上腔膠囊的控制孔COM、連接以色列閥進(jìn)口端的輸入孔IN、連接以色列閥出口端的輸出孔OUT，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。調(diào)整其上部的調(diào)整螺栓，改變?nèi)ㄒ龑?dǎo)閥內(nèi)的彈簧力，引起作用在以色列閥橡膠隔膜上的進(jìn)口端和出口端壓力平衡改變，達(dá)到新的平衡點(diǎn)。

圖3 三通引導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)

其減壓功能工作原理為：當(dāng)人工調(diào)整三通引導(dǎo)閥上部的調(diào)整螺栓在某一位置時(shí)，以色列閥進(jìn)口端的壓力進(jìn)入三通引導(dǎo)閥孔IN，經(jīng)過(guò)針閥適配器，壓力介質(zhì)通過(guò)其上腔的控制孔COM進(jìn)入以色列閥的上腔膠囊，作用于以色列閥閥盤(pán)；與此同時(shí)，另一路壓力介質(zhì)進(jìn)入三通引導(dǎo)閥中部的閥座，作用于三通引導(dǎo)閥底部的硬化閥座，向下壓迫三通引導(dǎo)閥的密封導(dǎo)件，而此時(shí)進(jìn)入三通引導(dǎo)閥內(nèi)腔的出口壓力（由于此時(shí)以色列閥處于開(kāi)啟位置，三通放大器上腔壓力已排出，輸出孔OUT與以色列閥出口端相通）作用于三通引導(dǎo)閥橡膠隔膜，二者合力與橡膠隔膜彈簧力達(dá)到平衡時(shí)，以色列閥閥盤(pán)就處于某一新的平衡點(diǎn)開(kāi)度，此時(shí)以色列閥出口端的壓力即為這一減壓調(diào)整后需求液體壓力。

1.5 以色列閥的自調(diào)壓功能

當(dāng)以色列閥進(jìn)口壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，三通引導(dǎo)閥與以色列閥本體膠囊相互作用，自調(diào)節(jié)出口壓力保持恒定不變。當(dāng)以色列閥出口壓力低于某一人工調(diào)整狀態(tài)時(shí)，在三通引導(dǎo)閥膠質(zhì)隔板上形成的進(jìn)口、出口壓力差就小于前期人工調(diào)整螺栓后的彈簧力，導(dǎo)桿隨著膠質(zhì)隔板帶動(dòng)也向下移動(dòng)，引起三通引導(dǎo)閥中部的閥座與底部的硬化閥座打開(kāi)縫隙，在以色列閥進(jìn)口壓力隨之進(jìn)入IN孔，該壓力通過(guò)針閥適配器進(jìn)入三通引導(dǎo)閥中部的閥座和以色列閥出口的連通管，此時(shí)以色列閥膠囊上腔的壓力也通過(guò)三通引導(dǎo)閥上部的COM孔與以色列閥出口相連通，以色列閥膠囊上腔的壓力通過(guò)上述管件排至閥的出口端，引起其出口端壓力降低，這樣在以色列閥膠囊隔膜下面的液體壓力大于膠囊隔膜上面的液壓、彈簧力合力，此時(shí)以色列閥膠囊隔膜向上帶動(dòng)閥盤(pán)移動(dòng)，隨之閥門(mén)開(kāi)啟出口壓力升高；同時(shí)三通引導(dǎo)閥橡膠隔膜上的液體壓力與彈簧力的合力發(fā)生改變，隨著以色列閥膠囊向上移動(dòng)開(kāi)啟閥盤(pán)，出口壓力逐漸升高，三通引導(dǎo)閥的導(dǎo)桿逐漸上移，三通引導(dǎo)閥中部閥座與硬化閥座的開(kāi)口間隙漸漸減小，當(dāng)其橡膠隔膜上的作用與彈簧力恢復(fù)平衡狀態(tài)時(shí)，三通引導(dǎo)閥中部閥座與底部硬化閥座的縫隙建立在新的過(guò)流狀態(tài)，維持這種平衡的三通引導(dǎo)閥與以色列閥膠囊之間也建立了出口壓力降低調(diào)整后的新平衡狀態(tài)，保持了以色列閥出口端在原始人工調(diào)整時(shí)的壓力穩(wěn)定值。

當(dāng)以色列閥出口壓力大于某一人工調(diào)整狀態(tài)時(shí)，在三通引導(dǎo)閥橡膠隔膜上、下面的作用力就大于彈簧向下的作用力，三通引導(dǎo)閥中部的閥座與底部的硬化閥座間隙閉合，隔斷上、下游的聯(lián)系，使進(jìn)入三通引導(dǎo)閥連接孔IN的壓力全部通過(guò)針閥適配器、三通引導(dǎo)閥上部的控制孔COM進(jìn)入以色列閥的膠囊上腔，此時(shí)作用在以色列閥膠囊的彈簧力和其液壓力就將大于以色列閥膠囊下面液體壓力，使以色列閥閥盤(pán)向下移動(dòng)，出口壓力逐漸降低，使以色列閥膠囊與三通引導(dǎo)閥橡膠隔膜之間建立新的平衡點(diǎn)，直至閥門(mén)出口壓力平衡達(dá)到進(jìn)口壓力升高前的人工調(diào)整壓力值。

以色列閥進(jìn)口壓力升高、降低發(fā)生變化的自調(diào)節(jié)過(guò)程與其出口壓力發(fā)生變化的自調(diào)節(jié)過(guò)程相似。

1.6 以色列閥的逆止功能和速度調(diào)整

當(dāng)以色列閥的出口壓力高于進(jìn)口壓力時(shí)，則出口壓力通過(guò)小閥門(mén)d2→導(dǎo)水管→逆止閥→導(dǎo)水管→以色列閥膠囊上腔，與上腔內(nèi)的彈簧共同作用，將以色列閥隔膜壓下，克服進(jìn)口壓力的作用，帶動(dòng)閥盤(pán)向下運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉以色列閥，防止出口壓力高時(shí)的液體倒流。

三通引導(dǎo)閥的另一功能是通過(guò)人工調(diào)整其下部的針閥適配器調(diào)整螺釘，改變通過(guò)針閥適配器的液體流量，以改變以色列閥的開(kāi)關(guān)速度。當(dāng)左旋針閥適配器調(diào)整螺釘時(shí)，針閥適配器的開(kāi)度加大，通過(guò)它的液體流量也隨之增加，使以色列閥的開(kāi)關(guān)速度加快；反之，則使以色列閥的開(kāi)關(guān)速度減慢。

2 壓縮空氣控制電動(dòng)閥

壓縮空氣控制電動(dòng)閥具有閥門(mén)開(kāi)關(guān)功能，沒(méi)有減壓和逆止功能。其工作原理是外加壓力源用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)。壓縮空氣控制以色列閥原理如圖4所示。

圖4 壓縮空氣控制以色列閥原理

2.1 自動(dòng)控制工作原理

當(dāng)開(kāi)啟以色列閥時(shí)，圖4中左側(cè)電磁閥通電勵(lì)磁，兩位五通閥的閥芯在電磁閥的作用下移到左側(cè)，壓力空氣通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥→兩位五通閥的IN孔→左側(cè)的控制孔（CYL孔）→導(dǎo)管→電動(dòng)閥的下腔，即隔膜圓盤(pán)與橡膠隔膜組成的下腔；與此同時(shí)，電動(dòng)閥的上腔，即橡膠隔膜與上部閥體組成的上腔內(nèi)的壓力空氣→導(dǎo)管→兩位五通閥右側(cè)的控制孔（CYL孔）→與兩位五通閥的排氣孔（EX孔）相通，排出閥體后，閥門(mén)的橡膠隔膜在下腔壓力空氣的作用下，克服彈簧力的作用向上移動(dòng)打開(kāi)封閉圓盤(pán)，開(kāi)啟以色列閥。關(guān)閉以色列閥，其動(dòng)作過(guò)程與上述過(guò)程相反。以色列閥的剖面圖如圖5所示。

圖5 壓縮空氣控制以色列閥閥體剖面

2.2 手動(dòng)開(kāi)關(guān)電動(dòng)閥

手動(dòng)開(kāi)啟以色列閥時(shí)，用螺絲刀將左側(cè)電磁閥下部的型螺絲旋轉(zhuǎn)90°，則與兩位五通閥左側(cè)連通的壓力空氣被隔斷，同時(shí)，兩位五通閥活塞左側(cè)的壓力空氣從左側(cè)電磁閥上部的通孔排出，兩位五通閥的活塞在右側(cè)電磁閥通入的壓力空氣作用下，向左移動(dòng)，即相當(dāng)于左側(cè)電磁閥通電勵(lì)磁，其余動(dòng)作過(guò)程同自動(dòng)控制過(guò)程，以色列閥打開(kāi)。

手動(dòng)關(guān)閉以色列閥時(shí)，用螺絲刀將右側(cè)電磁閥下部的螺絲旋轉(zhuǎn)90°，則與兩位五通閥右側(cè)連通的壓力空氣被隔斷，同時(shí)，兩位五通閥活塞右側(cè)的壓力空氣從右側(cè)電磁閥上部的通孔排出，兩位五通閥的活塞在左側(cè)電磁閥通入的壓力空氣作用下，向右移動(dòng)，即相當(dāng)于右側(cè)電磁閥通電勵(lì)磁，其余動(dòng)作過(guò)程同自動(dòng)控制過(guò)程，電動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉。以色列電磁閥外形如圖6所示。

圖6 壓縮空氣控制以色列電磁閥外形

3 以色列閥使用中應(yīng)注意的問(wèn)題

在自身流體控制以色列閥的使用過(guò)程中，如果長(zhǎng)時(shí)間停用后再次使用時(shí)，首先應(yīng)松開(kāi)以色列閥指示桿處的螺母，排出閥體上腔內(nèi)的流體；自身流體控制以色列閥可以通過(guò)調(diào)整到閥下部的針閥適配器螺釘，來(lái)調(diào)整閥門(mén)的開(kāi)關(guān)速度；自身流體控制以色列閥的壓力源進(jìn)口的微型濾過(guò)器，要經(jīng)常進(jìn)行檢查清掃，防止堵塞［4］。

使用中還應(yīng)對(duì)下述情況及時(shí)檢查處理。

a.開(kāi)關(guān)閥門(mén)的電信號(hào)是否正常。

b.電磁閥閥芯動(dòng)作正常與否，是否發(fā)卡。

c.永久磁鋼磁性正常與否，其閥芯在開(kāi)位、關(guān)位的自保持能力。

d.彈簧彈性強(qiáng)度正常與否，彈簧銹蝕情況。

e.加電后的線圈磁力是否足以吸動(dòng)閥芯，其磁力與彈簧彈性的平衡點(diǎn)。

f.開(kāi)閥時(shí)電磁閥閥芯向上動(dòng)作閥芯封堵C管口的嚴(yán)密程度，該處密封不嚴(yán)是否引起閥的自然關(guān)閉動(dòng)作且管口1關(guān)口常有泄壓；關(guān)閥后閥芯向下動(dòng)作閥芯封堵1管口的嚴(yán)密程度，該處密封不嚴(yán)時(shí)閥是否引起閥的自然打開(kāi)動(dòng)作。

g.本體內(nèi)大彈簧彈性變小時(shí)關(guān)閥速度減慢；檢查大膠皮囊密閉情況，是否有膠囊的內(nèi)漏，漏壓小時(shí)（相對(duì)于三通放大器膈膜下的閥口漏量）開(kāi)閥速度減慢，漏量大時(shí)控制失效。

h.三通放大器的膈膜及其密封性。三通放大器是中間放大閥，膈膜損壞漏水量較小時(shí)（相對(duì)于電磁閥的來(lái)水量）以色列閥動(dòng)作遲緩，較大時(shí)可能失控，膈膜的止口不嚴(yán)同樣引起以色列閥動(dòng)作遲緩。

i.所有參與控制的塑料膠管及各口閥門(mén)無(wú)堵塞及關(guān)閉。

j.電磁閥管路的這種連接，是生產(chǎn)廠家出廠的接法，存在其固有的隱患。閥芯失控誤動(dòng)必然關(guān)閥；閥芯在上部開(kāi)位失控時(shí)，閥芯在彈簧作用下下行引起以色列閥向關(guān)側(cè)的誤動(dòng)；分析若永久磁鋼磁性減弱、閥體受機(jī)械振動(dòng)、彈簧較硬都會(huì)引起在上部開(kāi)位的閥芯有向下移動(dòng)的趨勢(shì)和風(fēng)險(xiǎn)。依據(jù)上述的動(dòng)作原理，建議改為電磁閥失控誤動(dòng)趨向開(kāi)閥的管路接法。即將此電磁閥芯的連接管C管與1管對(duì)調(diào)連，使閥芯上端孔在閥芯動(dòng)作時(shí)對(duì)空排壓力介質(zhì)，閥芯底部的心口管連于前端的壓力源。此時(shí)若永久磁鋼磁性減弱、閥體受機(jī)械振動(dòng)誤動(dòng)時(shí)，閥芯在彈力作用下趨向于“開(kāi)”以色列閥，避免誤動(dòng)時(shí)引起閥后的用戶中斷壓力源現(xiàn)象的發(fā)生。由于改動(dòng)后閥芯的動(dòng)作方向與改前相反，因此改動(dòng)的電氣二次控制信號(hào)也得相應(yīng)顛倒反接。

在選購(gòu)以色列電動(dòng)閥時(shí)，應(yīng)明確現(xiàn)場(chǎng)的工作壓力，減壓范圍及減壓目標(biāo)值，閥門(mén)通徑，閥門(mén)的具體功能，工作電壓與頻率，控制方式等參數(shù)［5］，這樣才能使安裝的以色列閥門(mén)適合自身工作環(huán)境。

［1］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［2］ 紀(jì) 濤.液力驅(qū)動(dòng)泵在汽水分離再熱系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（2）：42－45.

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Working Principle and Application Analysis of Israel Dorot Valve In Taipingwan Hydropower Plant

LI Yong?chun，LU Bo
（Taipingwan Hydropower Plant of Northeast China Grid Co.，Ltd.，Dandong，Liaoning 118000，China）

This paper introduces Israel dorot valve in Taipingwan hydropower plant.The working principle and operation method of flu?id controlling electric valve and pressure air controlling electric valve are described，the specific solution of Israel electric valve is pro?posed based on all problems in use and maintenance.

Israel dorot valve；Working principle；Operation－maintenance method

TM622

A

1004－7913（2016）04－0019－05

李永春（1966—），男，工程師，從事水電站機(jī)械設(shè)備安裝、檢修、運(yùn)行維護(hù)和管理工作。

2016－01－25）