（上海市质量监督检验技术研究院 200072）
摘要：本文就止回阀、流阻系数及阀门流阻研究进行进行了概述分析，并在此基础上提出了降低止回阀流阻系数的方法，目的在于减少工厂生产能耗，提高行业经济收益，推动我国工业发展。
关键词：阻力系数；止回阀；阀门节能
大部分工厂在进行生产运营工作时需要分出一部分动力削弱阀门、管道等设备产生的阻力，很多工艺操作都需要水处理系统的支持，因此整个运营系统不可避免的会涉及到多个阀门管道。如何降低阀门管道引起的阻力能耗是当前供应生产的重要议题。
一、阀门流阻系数概述
1、止回阀概述
止回阀常被称为逆止阀、单向阀，其主要作用在于确保管道内流体向着单一方向流动，避免回流。止回阀归属自动阀类别，管道内流体在压力的驱使下将止回阀阀门开启，确保流体沿着管道进口流向出口，若出口压力大于进口压力时，阀门阀瓣在流体压力及自身重力的驱使下将自动关闭，进而切断流体流道，避免回流现象的出现。止回阀按结构不同可划分为升降式、旋启式及蝶式三种类型（图1），其中升降式止回阀适用于小口径高压管道，多为圆球形阀瓣，涵盖立式、直通式两个类别；旋启式止回阀适用于低压大口径及中小口径管道，在止回阀内部含有多个阀瓣，该类型止回阀又分为单瓣式、双瓣式及多瓣式三个类别；蝶式止回阀因其形状近似蝴蝶而得名，该类型止回阀结构相对简单、流体阻力较小，分为蝶式单瓣、蝶式双瓣两个类型。
图1 不同止回阀示意图
2、降低流阻系数意义
正如前文所言，大部分工业生产过程都会涉及到阀门管道的安装，为了降低阀门管道在日常运营中产生的阻力能耗，越来越多的专家学者致力于阀门节能探究工作。研究发现，流阻系数与止回阀节能效果息息相关，若止回阀具有较高的流阻系数，那么势必会对工业生产带来较大经济损失。以D9700蝶式止回阀为例，若将其替代传统的止回阀用于城市供水系统，那么每处理20万吨的自来水就能节约500度电力，一年下来预计能节约14万度电力，不仅大幅降低了城市供水系统处理成本，同时还能有效节约能源、保护环境。此外，流阻系数还被用于止回阀设计部门、制造部门的产品更新、优化依据，确保后续产品效果评估有据可依。
3、阀门流阻研究进展
我国关于止回阀流阻系数的研究尚处于起步阶段，很多议题多是围绕国外研究展开，目前只有少数部门开始针对某一个止回阀产品进行了流阻系数的研究。伴随流阻系数应用效果的不断强化，相关部门开始注意到止回阀流阻系数的重要性，很多科研机构也开始着手对各类型球阀、蝶阀等止回阀阻力系数的研究，并借助先进计算机处理系统对测试信息进行收集整理，以便于提高止回阀的制造精准性、生产稳定性，同时也为全新产品的生产、研发提供准确数据支持。
二、降低止回阀流阻系数方法
1、通过系统研究推动产品更新
我国大部分工厂目前的生产处理系统多以年代久远的截止阀或闸阀为主，无论是制造工业还是设计特点方面均存在诸多不足支持，在当前的工业生产过程中常常会遇到各种问题，这就要求阀门制造厂家需要多方采集系统资料尽量做到推陈出新。闸阀在进行产品优化时可以从提高锁扣比的方面出发，研究发现，阀门缩口比与阻力系数呈现正相关性，缩口比越大所需能耗越小。我国有些电厂的10万机组锅炉均装配闸阀，若将通径为Dg255mm的闸阀缩口比由原来的0.52提高到0.85，在蒸汽流速238m/s的情况下，预估减少1.3kgf/cm2的压力损耗，同时还能有效缓解闸阀磨损及噪音问题。
2、结合实际提高阀门制造工艺
工厂阻力损失主要由止回阀通道质量好坏决定，在确保止回阀外观、质量符合要求的前提下，需要尽可能确保阀道内壁光滑、整洁，尽量消除因内壁清砂不净引起的阻力过大现象。这就要求阀门设计厂家尽可能选择转角、尖角设计，以便于降低流质在阀道内流动阻力，减少系统做功损耗。研究发现，若阀道内壁光滑度提高到V3标准时，其流阻系数远小于未完成阀道内壁光洁处理的阀门，由此可见加强阀门内壁光洁处理操作具有非常重要的意义。
3、融入科技设计阻力更小的阀门
通过对石油、化工业常用阀门相关数据（表1）的统计分析可知，截止阀、闸阀所占比重较高，研究发现截止阀的流阻系数较其他阀门相比数值更大，因此迫切需要对其进行技术改造，以便解决因截止阀流阻系数过大引发的能耗过高问题。为了更好的推动工业系统发展，在阀门配备过程中可以选择阻力系数相对较小的球阀、蝶阀替代截止阀，并且还应选择更为环保、耐用的材料对球阀、蝶阀进行优化创新，确保这两类阀门能够适用于更多的工业系统。
表1
4、合理选择正确使用适宜阀门
由于生产差异很多工厂回应用到类型各异的阀门，为了确保对应阀门符号生产需求，制造厂家需要结合不同工业生产需求对相关参数进行收集整理，以便于设计出流阻系数更小，适应性更强的阀门。像球阀、闸阀、截止阀等阀门当处于少量开启状态时，其阻力系数将大幅增加，只有达到一定开启程度时，阻力系数才不会收到开启程度影响。上述阀门由于不具备调节功能，因此不能用于工厂流量调节，此时可以选择节流阀、减压阀或调节阀完成流量调节工作。
三、结语
流阻系数与阀门系统能耗息息相关，直接影响工厂日常成本收益与损耗。为了降低工业系统损耗，相关部门应该做好阀门流阻系数控制工作。可以通过系统研究推动产品更新，结合实际提高阀门制造工艺，融入科技元素设计出阻力系数更小的阀门，同时还应合理选择使用适宜阀门，以此降低阻力系数、提高阀门节能功效。
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作者简介：姓名：冯清鹏：男，1979.08，籍贯山西省吕梁市（户籍上海市虹口区），硕士研究生，中级工程师，第二作者信息：孙斌 李雪梅
论文作者:冯清鹏,孙斌,李雪梅
论文发表刊物:《科技研究》2018年10期
论文发表时间:2019/1/3
标签：止回阀论文; 阀门论文; 系数论文; 阻力论文; 闸阀论文; 管道论文; 流体论文; 《科技研究》2018年10期论文;