論如何降低流阻系數加強閥門的節能作用

張文棟

寶山鋼鐵股份有限公司，上海 201822

目前，日常工業生產中提供的動力除了主要部分用于生產外，還有很大一部分用于克服閥門、管件造成的阻力消耗。然而在當今自動化工業生產中，工藝的需要和操作的需要使得水處理業管網不得不設置成千上萬個閥門，這些閥門功用不一、控制著各種工業參數，對于行業生產起到至關重要的作用。因此，如何降低單個閥門能耗是當前水處理行業的工業技術改造中一個重要問題。

筆者以水處理工業管網中的閘閥為例，以往在水處理業中最常使用的是閘閥。閘閥由閥體、閥蓋和閘板閥桿等組成。一般來說直徑10cm的閘閥質量超過30kg；15cm的閘閥超過60kg。由于體積大，結構不呈流線型展開，因此流阻相對比較大，而對夾式螺形閥門作為一種新型閥門，結構對稱、蝶板呈流線型展開。這樣就能保證閥門可以任意調節位置從而盡可能減少流阻。因此，對于減少生產成本提高經濟效益有很大作用。準確測定并且減少閥門的流體阻力系數是當前閥門行業實現節能的重要問題。

1 降低流阻帶來的經濟效益

前面我們已經提到，當前工業生產管網中設置有大量的閥門裝置，其中關鍵閥門的流阻系數大小對于節能有很大影響。

目前，閥門的高流阻系數會已經給我國工業部門的生產帶來巨大經濟損失。可喜的是目前我國在節能型新閥門即蝶式止回閥的生產上已取得很大成就，其中D9700液控蝶式止回閥已經被廣泛用于城市自來水的供水系統中，與同規格的止回閥相比，D9700液控蝶式止回閥每處理水20萬t能節電500多度，一年就可因為阻力系數降低可而節能14萬度，進而可知，降低流阻系數對于閥門節能至關重要。

2 當前國內的閥門流阻研究進展

目前，在國內對閥門阻力測試的研究工還沒有大規模展開，只有部分單位就單一閥門產品進行一些研究工作。不過隨著政府的重視程度不斷提高，國家科研機構已建立了專業的流阻試驗裝置，可測試各種規格的閘閥、球閥、蝶閥等直流式閥門的阻力系數值。并專門采用計算機設備處理數據，數據精度高且穩定性好，為閥門行業產品的生產和研究提供了可靠地測試數據。

3 降低閥門流阻的主要方法

3.1 加強研究力度，加快產品更新換代

目前各工業生產網使用的閘閥和截止閥都年代比較久遠，應該進一步加強研究力度，促進產品更新換代。特別是對于閘閥來說，提高縮口比是重點，縮口比越小，阻力系數越大，耗能也越多。而目前我國的部分發電廠5萬、10萬機組鍋爐的配套閥閘縮口比都比較小，因此壓力損失很大，嚴重影響這些電廠的經濟效益。如果能把Dg225主蒸汽閥閘的縮口比能提高到0.85，在同樣的負荷下，其所口流速能下降到92m/s，不僅壓力損失減少很多，還能減輕閥門的磨損。

3.2 進一步提高工藝水平

除了縮口比之外，閥門流道的質量也直接影響著阻力損失值的大小。在同等條件下，即便閥門外表水準一樣，流道內壁表面越光滑，內壁粗糙度越低越有利于減少流量阻值。因此在閥門設計時應該盡可能減少因為流量變化而設計尖角、轉角工藝尺寸，可采用圓角進行過渡。一般來說當管道壁的光潔度提高到V3，其流量阻值是未進行光滑加工時的50%。可見管壁光滑工藝推廣也十分重要。

3.3 盡量推廣使用流阻值較小的閥門

一般的工業管網中閥閘和截止閥占到閥門總數的80%～90%。其中又以截止閥的阻力系數最大，而相較而言阻力值較小的球閥和蝶閥使用的較小。因此，有必要大力推廣球閥和蝶閥等阻力值較小的適用范圍，并進一步進行這兩種閥門的新產品研發。

3.4 選擇合適的閥門

各工業生產部門需使用的閥門種類各不相同，因此根據工業參數選擇使用便利，流阻值小、適合自身生產需要的閥門是十分重要的。

通常按照閥門用途可以將閥門分為兩類：一類是截斷閥門，如閘閥、截止閥、旋塞和球閥等。這種閥門有其固有特性，那就是當閥門達到一定的開度，阻力系數值也會隨開度變化，但總體來說影響不大；而當只是少量開啟時則恰恰相反，即便閥門開度變化很小，阻力系數產生的壓力損失也會成倍增加，而且由于截斷閥門無法自動調節開度大小，因此不能選用來進行流量的調節。另一種是具有調節功能的閥門，如調節閥、減流閥等，采用蝶閥來調節流量最為有效。

4 結論

綜上所述，影響閥門阻值大小的原因很多，工廠只有確定好流量阻值，選擇適合本部門的低阻值的閥門才能進一步提高企業生產效益，促進企業發展。

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