論如何降低流阻系數(shù)加強閥門的節(jié)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(yè)生產(chǎn)中提供的動力除了主要部分用于生產(chǎn)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(dāng)今自動化工業(yè)生產(chǎn)中，工藝的需要和操作的需要使得水處理業(yè)管網(wǎng)不得不設(shè)置成千上萬個閥門，這些閥門功用不一、控制著各種工業(yè)參數(shù)，對于行業(yè)生產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用。因此，如何降低單個閥門能耗是當(dāng)前水處理行業(yè)的工業(yè)技術(shù)改造中一個重要問題。

筆者以水處理工業(yè)管網(wǎng)中的閘閥為例，以往在水處理業(yè)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(zhì)量超過30kg；15cm的閘閥超過60kg。由于體積大，結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)對稱、蝶板呈流線型展開。這樣就能保證閥門可以任意調(diào)節(jié)位置從而盡可能減少流阻。因此，對于減少生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟效益有很大作用。準(zhǔn)確測定并且減少閥門的流體阻力系數(shù)是當(dāng)前閥門行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能的重要問題。

1 降低流阻帶來的經(jīng)濟效益

前面我們已經(jīng)提到，當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)管網(wǎng)中設(shè)置有大量的閥門裝置，其中關(guān)鍵閥門的流阻系數(shù)大小對于節(jié)能有很大影響。

目前，閥門的高流阻系數(shù)會已經(jīng)給我國工業(yè)部門的生產(chǎn)帶來巨大經(jīng)濟損失?？上驳氖悄壳拔覈诠?jié)能型新閥門即蝶式止回閥的生產(chǎn)上已取得很大成就，其中D9700液控蝶式止回閥已經(jīng)被廣泛用于城市自來水的供水系統(tǒng)中，與同規(guī)格的止回閥相比，D9700液控蝶式止回閥每處理水20萬t能節(jié)電500多度，一年就可因為阻力系數(shù)降低可而節(jié)能14萬度，進而可知，降低流阻系數(shù)對于閥門節(jié)能至關(guān)重要。

2 當(dāng)前國內(nèi)的閥門流阻研究進展

目前，在國內(nèi)對閥門阻力測試的研究工還沒有大規(guī)模展開，只有部分單位就單一閥門產(chǎn)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(gòu)已建立了專業(yè)的流阻試驗裝置，可測試各種規(guī)格的閘閥、球閥、蝶閥等直流式閥門的阻力系數(shù)值。并專門采用計算機設(shè)備處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度高且穩(wěn)定性好，為閥門行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和研究提供了可靠地測試數(shù)據(jù)。

3 降低閥門流阻的主要方法

3.1 加強研究力度，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代

目前各工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)使用的閘閥和截止閥都年代比較久遠(yuǎn)，應(yīng)該進一步加強研究力度，促進產(chǎn)品更新?lián)Q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(shù)越大，耗能也越多。而目前我國的部分發(fā)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(yán)重影響這些電廠的經(jīng)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(fù)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(zhì)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(zhǔn)一樣，流道內(nèi)壁表面越光滑，內(nèi)壁粗糙度越低越有利于減少流量阻值。因此在閥門設(shè)計時應(yīng)該盡可能減少因為流量變化而設(shè)計尖角、轉(zhuǎn)角工藝尺寸，可采用圓角進行過渡。一般來說當(dāng)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%?？梢姽鼙诠饣に囃茝V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(yè)管網(wǎng)中閥閘和截止閥占到閥門總數(shù)的80%～90%。其中又以截止閥的阻力系數(shù)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(chǎn)品研發(fā)。

3.4 選擇合適的閥門

各工業(yè)生產(chǎn)部門需使用的閥門種類各不相同，因此根據(jù)工業(yè)參數(shù)選擇使用便利，流阻值小、適合自身生產(chǎn)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(dāng)閥門達到一定的開度，阻力系數(shù)值也會隨開度變化，但總體來說影響不大；而當(dāng)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(shù)產(chǎn)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(diào)節(jié)開度大小，因此不能選用來進行流量的調(diào)節(jié)。另一種是具有調(diào)節(jié)功能的閥門，如調(diào)節(jié)閥、減流閥等，采用蝶閥來調(diào)節(jié)流量最為有效。

4 結(jié)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(yè)生產(chǎn)效益，促進企業(yè)發(fā)展。

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