调节蝶阀的结构与优缺点

一、蝶阀的调节

　　蝶阀从诞生之日起便与调节分不开，由于蝶阀的调节特性近似于等百分比，这就是蝶阀适合于调节的原因之一，加之结构简单可适应于大口径。但在小开度下，蝶阀调节性能不好，易产生汽蚀、冲蚀、振动和噪声。因此一般不允许在小开度（小于15°～20°）下进行调节和节流。蝶阀在80°～90°接近全开位置流量基本没有变化。因此不宜调节。蝶阀的调节范围一般为20°～70°。

　　调节蝶阀结构如图1所示，为气动调节蝶阀，调节驱动装置为气动薄膜式，除气动调节阀外还有液动或电动。一般调节蝶阀阀体结构比较简单，阀杆一般是做成直通轴的形式，而蝶板一般为平板对称型（I型）。为了减少动水力矩，也有将蝶板做成盘形、S形或鱼尾形的（图2）。为了在小开度下能起到调节作用出现了疏齿阀（图3）。

图1 调节蝶阀

图2 蝶板形状

图3 疏齿阀

　　蝶阀是一种高压力恢复的阀门，这就容易产生汽蚀。在产生空化作用时，在缩流处的后面，由于压力恢复，升高的压力压缩气泡，达到临界尺寸的气泡，开始变为椭圆，接着在下游表面逐渐变扁，然后突然爆裂，所有的能量集中在破裂点上，产生极大的冲击力，造成下游的破坏。

二、蝶阀的流阻系数

　　流体通过阀门，由于产生涡流、变形、加速或减速以及流体质点间剧烈碰撞而引起的动量交换所产生的局部能量损失，因而产生阻力。

　　设阀前压力为p1，阀后压力为p2，则

　　式中 ζ——阀门的流阻系数（表1和图4）；

　　ρ——流体密度；

　　v——流体的平均流速。

图4 蝶阀的流阻系数

表1 蝶阀的C（KV）、K（ζ）值（JB/T 53171—1999）

三、阀门的流量与流量系数

　　阀门的流量可由连续方程而得，再由式（4-1）求流速，由此阀门的流量Q为

　　式中 C——流量系数，它与阀门内部结构（阀芯阀座）、阀前后压差、流体性质等因素有关，表示调节阀的流通能力。

　　式中 C——流量系数，它与阀门内部结构（阀芯阀座）、阀前后压差、流体性质等因素有关，表示调节阀的流通能力。

四、阀门口径的选择

　　在一般的流量计算过程中，可以把阀门的流量系数分为额定流量系数和工况流量系数。

　　额定流量系数是阀门的固有特性，只要阀门结构确定，额定流量系数就随之确定，与工况的温度、压力、密度等无关（具体数值可参考表1）。

　　工况流量系数，顾名思义，由工况的（最大、正常、最小）流量以及对应的工作温度、阀前压力、阀后压力、介质密度等参数来确定，与阀门结构无关。工况流量系数的计算见表2。

表2 调节阀流量系数Kv值计算公式

　　一般情况下，阀门口径的选择原则如下：

　　①当蝶阀仅作为开关阀用，即阀门状态不是全开就是全关，此时只要阀门的额定流量系数大于工况所需的最大流量系数即可。阀门口径一般与管道公称尺寸相同。

　　②当蝶阀作为调节阀使用时，除阀门的额定流量系数要大于工况所需的最大流量系数外，还应考虑由于阀门结构的限制，蝶阀在小开度下调节性能不好，推荐在最小运行工况下，其阀门开度在20°以上，推荐在最大运行工况下，其阀门开度在70°以下。为了达到节流调节效果，一般希望系统的调节损失主要应在调节阀上，蝶阀的流速可达到5m/s左右。蝶阀在满足上述要求的情况下，很多时候阀门口径需要缩径（比管道公称尺寸小），但不得小于管道公称尺寸的1/2。