论如何降低流阻系数加强阀门的节能作用

张文栋

宝山钢铁股份有限公司，上海 201822

目前，日常工业生产中提供的动力除了主要部分用于生产外，还有很大一部分用于克服阀门、管件造成的阻力消耗。然而在当今自动化工业生产中，工艺的需要和操作的需要使得水处理业管网不得不设置成千上万个阀门，这些阀门功用不一、控制着各种工业参数，对于行业生产起到至关重要的作用。因此，如何降低单个阀门能耗是当前水处理行业的工业技术改造中一个重要问题。

笔者以水处理工业管网中的闸阀为例，以往在水处理业中最常使用的是闸阀。闸阀由阀体、阀盖和闸板阀杆等组成。一般来说直径10cm的闸阀质量超过30kg；15cm的闸阀超过60kg。由于体积大，结构不呈流线型展开，因此流阻相对比较大，而对夹式螺形阀门作为一种新型阀门，结构对称、蝶板呈流线型展开。这样就能保证阀门可以任意调节位置从而尽可能减少流阻。因此，对于减少生产成本提高经济效益有很大作用。准确测定并且减少阀门的流体阻力系数是当前阀门行业实现节能的重要问题。

1 降低流阻带来的经济效益

前面我们已经提到，当前工业生产管网中设置有大量的阀门装置，其中关键阀门的流阻系数大小对于节能有很大影响。

目前，阀门的高流阻系数会已经给我国工业部门的生产带来巨大经济损失。可喜的是目前我国在节能型新阀门即蝶式止回阀的生产上已取得很大成就，其中D9700液控蝶式止回阀已经被广泛用于城市自来水的供水系统中，与同规格的止回阀相比，D9700液控蝶式止回阀每处理水20万t能节电500多度，一年就可因为阻力系数降低可而节能14万度，进而可知，降低流阻系数对于阀门节能至关重要。

2 当前国内的阀门流阻研究进展

目前，在国内对阀门阻力测试的研究工还没有大规模展开，只有部分单位就单一阀门产品进行一些研究工作。不过随着政府的重视程度不断提高，国家科研机构已建立了专业的流阻试验装置，可测试各种规格的闸阀、球阀、蝶阀等直流式阀门的阻力系数值。并专门采用计算机设备处理数据，数据精度高且稳定性好，为阀门行业产品的生产和研究提供了可靠地测试数据。

3 降低阀门流阻的主要方法

3.1 加强研究力度，加快产品更新换代

目前各工业生产网使用的闸阀和截止阀都年代比较久远，应该进一步加强研究力度，促进产品更新换代。特别是对于闸阀来说，提高缩口比是重点，缩口比越小，阻力系数越大，耗能也越多。而目前我国的部分发电厂5万、10万机组锅炉的配套阀闸缩口比都比较小，因此压力损失很大，严重影响这些电厂的经济效益。如果能把Dg225主蒸汽阀闸的缩口比能提高到0.85，在同样的负荷下，其所口流速能下降到92m/s，不仅压力损失减少很多，还能减轻阀门的磨损。

3.2 进一步提高工艺水平

除了缩口比之外，阀门流道的质量也直接影响着阻力损失值的大小。在同等条件下，即便阀门外表水准一样，流道内壁表面越光滑，内壁粗糙度越低越有利于减少流量阻值。因此在阀门设计时应该尽可能减少因为流量变化而设计尖角、转角工艺尺寸，可采用圆角进行过渡。一般来说当管道壁的光洁度提高到V3，其流量阻值是未进行光滑加工时的50%。可见管壁光滑工艺推广也十分重要。

3.3 尽量推广使用流阻值较小的阀门

一般的工业管网中阀闸和截止阀占到阀门总数的80%～90%。其中又以截止阀的阻力系数最大，而相较而言阻力值较小的球阀和蝶阀使用的较小。因此，有必要大力推广球阀和蝶阀等阻力值较小的适用范围，并进一步进行这两种阀门的新产品研发。

3.4 选择合适的阀门

各工业生产部门需使用的阀门种类各不相同，因此根据工业参数选择使用便利，流阻值小、适合自身生产需要的阀门是十分重要的。

通常按照阀门用途可以将阀门分为两类：一类是截断阀门，如闸阀、截止阀、旋塞和球阀等。这种阀门有其固有特性，那就是当阀门达到一定的开度，阻力系数值也会随开度变化，但总体来说影响不大；而当只是少量开启时则恰恰相反，即便阀门开度变化很小，阻力系数产生的压力损失也会成倍增加，而且由于截断阀门无法自动调节开度大小，因此不能选用来进行流量的调节。另一种是具有调节功能的阀门，如调节阀、减流阀等，采用蝶阀来调节流量最为有效。

4 结论

综上所述，影响阀门阻值大小的原因很多，工厂只有确定好流量阻值，选择适合本部门的低阻值的阀门才能进一步提高企业生产效益，促进企业发展。

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