计算蝶阀的调压调流量

                              上海申弘阀门有限公司

之前介绍电动闸阀工作原理，现在介绍计算蝶阀的调压调流量蝶阀结构简单，所需安装空间小，操作便捷，具有良好的调节特性，可以实现快速启闭以及全开时流阻损失小，因此应用广泛。安装在管道上的蝶阀不仅可用于控制管路的通断，而且也可以用于流量和管道压力的调节。
1计算蝶阀的调压调流量工程概况

对重力输水管道设计[1]，在设计流量下按公式计算得到的水压线与实际情况相符，而小流量情况下计算的水压线存在较大的剩余水头。以引青济秦管道为例，长距离输水管道部分根据城市用水需求分期完成，一期取水位48m，二期取水位76m，设计运行压力为0.4MPa[3]，上游设计流量是5.36m3/s，下游管道设计流量为3.95m3/s，即日供水34.13万m3/d。工程建成后日供水量zui高为27.97万m3/d，zui少只有9万m3/d，远没有达到设计供水流量，为保证管道安全，需要减压运行。一期工程没有减压设施，在水量调度没有更好的运行方法之前，只能依靠调整蝶阀群的开度来调节管道的压力，控制管道的流量。虽然阀门开度的变化对不同管径的影响规律是相同的，但是幅度差即调节曲线相差很大，为保证管道运行安全，必须掌握阀门开度消能规律。ZSJW型气动高性能密封蝶阀是在吸收了几种不同结构蝶阀优点的基础上设计而成的一种新颖的蝶阀。该蝶阀的阀板和密封结构采用*的三维偏心设 计，阀板密封面在关闭的瞬间才和阀座密封面接触，密封副在启闭时几乎无摩 擦，这样既降低了蝶阀的启闭力矩，又提高了阀的使用寿命，使密封更为可靠。 阀座为金属材料的硬阀座。
     ZSJW型气动高性能密封蝶阀由气动单作用或双作用活塞式执行机构和硬密封偏心蝶阀组成，具有优良的切断性能和调节性能，被广泛应用于石化、冶 金、电站、轻纺等工业的生产过程自动控制系统中。较低的费用、较轻的重量、简单的维护保养等优点使得蝶阀成为流程工业供水设备中应用非常广泛的设备。由于它很高的流通能力、较短的长度尺寸以及很宽的流量调节范围也使它成为流量调节应用中的宠儿。

上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀,气动截止阀,电动蝶阀,气动蝶阀但当涉及到压力调节时情况就不同了。在调节压力时，由于传统蝶阀有限的压力差使它们不适合进行压力的调节。经验告诉我们，当作用在蝶阀阀板上的压力超过输入压力30%后，就会在普通蝶阀中产生气穴。因此，在流量调节中蝶阀是很好的选择，但在压力调节中蝶阀的使用就受到了限制。

气穴带来的后果

气穴除带来很高的噪声之外，也带来了很大的磨损和管道设备的损坏。当有流体介质流经管道阀门时，则会因局部流量的减小，导致流速相应降低。当压力降低到介质蒸汽压力之下时，在液体介质中会产生微小的气泡。当含有气泡的液体介质流到静态压力较高的区域时，微小的气泡就会聚集起来。从而产生所谓的“微喷”，形成压力波，对阀门出口侧的管道造成损害或者造成阀门本身的损害。

除了可能改变流体介质的性能外，气穴也能产生更加强烈的震动，带来严重的噪声污染。若气穴是发生在管壁附近，则能够带来管壁渗漏和阀门阀体渗漏的恶果。这不仅能够使管道阀门损坏，甚至还可能产生停产维修的风险。

*的蝶阀结构

尽管蝶阀有气穴损坏的风险，但仍然一直被视为是合适的压力调节解决方案。究其原因，是因为其安装长度短，能够明显减少流程设备的占用空间。但长期以来，由于受限制的使用适应性、很高的气穴损耗风险以及水击带来的损坏风险，利用蝶阀调节压力一直只是一种折衷方法。随着阀门设计的进步和发展，现在有了一种新的解决方案，保持传统蝶阀优点的同时，又适合于在供水设备中进行压力调节和流量调节。

为了解决占用空间和气穴问题，Tyco Valves & Controls公司成功研发了一种可单向流通的、带有很多孔的蝶阀。这些孔把液体的整个流量分解为一个个从孔中流动的部分流量。

新型Monovar蝶阀能够实现的压力和流量调节，并且有着很低的噪声和气穴。由于它的压力恢复系数很低，因此比传统蝶阀的压力差高许多。

孔板结构的蝶阀的输入侧阀板是带孔且可以上下移动的，而在蝶阀出口侧的阀板是带孔的固定阀板。两块阀板各有大约56个锥形通孔。

该阀的设计保证了压力差为输入侧压力的80%。zui高工作压力可达0.05?kPa，工作环境的温度范围在-51~199℃之间。关闭时阀门的泄露率符合AMSE B16.104标准Ⅲ级的规定和要求。该阀可手动、气动、液压或者电气驱动。在当作压力或者流量调节阀使用时，保证工作可靠性的重要条件，是不要把该阀当作常开不关、或者常闭不开的阀使用。

简单的工作原理

借助于这种锥孔型的结构设计，该阀能够很好防止气穴的形成。即使出现气穴，这种锥孔也能将损害减小到zui低程度。气穴产生的有害能量经大量锥孔时会降低，因为锥孔把液体介质的整个流量分解为经过一个个小孔的部分流量。这些锥孔也能够实现可靠的调节，保证即使出现气穴也不会给阀门造成很大的损害。气穴气体的微喷形成的是液体介质内部的微爆，微爆所产生的冲击波大部分都作用于管壁、阀体。虽然由于紊流能够带来较大的噪声，但不会对阀门零部件造成损坏。

因此，这种新型蝶阀非常适合在压力差大的工况中使用。由于新型蝶阀特殊的结构设计和加工，使用了耐腐蚀的合金材料和特殊涂层材料，因此它有着很长的使用寿命。

快速稳定流量

与其他类型的高压力差蝶阀相比较，新型蝶阀不仅保证了以很短的阀板长度快速地稳定了流量，而且允许在蝶阀附近安装其他管道控制元器件。

由于该阀的调节机构是垂直于管道流向，且阀板有着许多允许液体介质流通的小孔，因此大大降低了液体介质的紊流。因此，在液体介质流过两倍阀板直径的距离后，马上就实现了稳定的流动，而传统的蝶阀至少要流经5倍的阀板直径长度后才能稳定下来。

借助于新型蝶阀特殊的结构设计和有些应用场合下使用的特殊材料，这种蝶阀可以在所有的有压力调节、流量调节和温度调节的工业应用领域和供水设备中使用。它的抗气穴性能、很短的尺寸、快速稳定液体介质为流程设备规划设计提供了使用灵活、性能可靠的解决方案。

2蝶阀调压调流的计算

重力流长输管道的输水能力，与管道上游的水位、输水管道的断面面积和管道的长度等特征有关。在输水过程中水的能量损失分为两种：沿程损失和局部损失[2]。蝶阀开度引起的水头损失属于局部水头损失。

3规律分析与操作经验探讨

（1）对于同一条管道，在同*量下，阀门开度越小（α越大），引起的水头损失越大；阀门开度越大（α越小），引起的局部水头损失越小；同一条管道，开度相同，流量越大，引起的水头损失越大。

（2）相同开度，管道直径越小，消能曲线越陡，减压效果越明显。以α=50°为例，在流量1.5m3/s，DN1600消能0.9m，DN1000消能5.90m。

（3）α<40°时，对所有管道的压力影响不大，即消能效果不明显，此时只对流量影响较大。

（4）管道内大流量的情形下，开度不能过小（α不能过大）。重力流管道通常为低压管道，水头损失过大，对管道运行不利。

（5）α≥60°还需要减压时宜半度操作，不论是哪种管径，α从60°~65°消能效果非常快；65°~70°消能曲线很陡，在实际操作中要格外引起注意。

（6）利用阀门开度计算消能幅度时，注意α值增加使压力减小的同时，流量也会减小；计算减压效果时，要综合考虑，这也是利用阀门开度消能和调节流量的复杂所在。

（7）避免α大角度运行。利用蝶阀开度消能和调节流量虽然在工程上应用广泛，但是实际操作起来却相当复杂。操作时应谨慎选择α值较大的运行状态。部分开启的阀门，水流边界条件改变，过水断面急剧收缩，水流对阀门的冲刷力很大；阀门开度越小，冲击力越大，同时水流不稳，容易裹挟气体，因此对管道的整体运行安全非常不利，会造成阀门振动，地面振动，噪声非常大，对于阀门本身有损害，对工程运行也会埋下隐患。在调度上，对复杂管道，应综合考虑管道运行方案，尽量避免阀门小开度运行。

（8）由于计算过程中近似处理、实际操作中的开度误差等因素影响，实际上，利用蝶阀群控制流量、水压存在一定的近似性，程度不是非常高。

（9）择机安装调流调压阀。调流调压阀能有效调节长输管道的压力和流量，近年来的大型引水工程中有应用案例。本工程在条件允许时宜增设此装置。与本文相关的产品有：加长杆蝶阀安装注意事项