文丘里阀与蝶阀的区别

文丘里阀与蝶阀在排风柜控制上的区别

一．“好阀”与“坏阀”的区分标准

实验室通风系统的首要目标是保证操作人员的安全，通风柜系统要捕捉和阻隔有害气体，这就需要对通风柜的面风速进行控制，首先过高或过低的面风速都是不可接受的，过低导致无法有效捕捉，过高导致扰流和涡流，也会使有害气体逸出。一个有效的控制系统需要把可能出现的面风速过高或过低的情况都能避免。

排风量↓

公式：风速0.5m/s ↓=

视窗口横截面积

排风柜的排风量变化有两种情形：

1．合理变风量（VAV）：

在视窗升高或降低时，或者其它因素（如一个体型较大的人到达排风柜窗口）导致使窗口横截面积变化时，“阀”就会“关小”或“开大”

来改变排风量，以使“排风柜面风速”恒定不变；

2．恶性变风量（总管来的干扰）：

视窗未动或面风速未要求变化时，总管中的风压变化也会向下干扰排风柜头顶的“阀”，如果此时的“阀”不能“快速化解”掉外界气压变化，就会使排风柜的排风量发生“不该发生的变化”，进而影响此时本该稳定的面风速；

结论：

一个好“阀”能够通过自身的调节能力去“快速化解”掉外界气压变化导致的“恶性变风量”，它应该只在排风柜面风速要求变化（如：视窗高度变化）时才主动“关小”或“开大”使排风柜合理地变风量，而不能受外界（总管）的压力变化的影响。

这就是我们所提倡的阀应该具有优秀的“压力无关”性。

二．“文丘里阀”与“蝶阀”的应用区别

相对于蝶阀，文丘里阀的主要优点就在于“真正的压力无关”和“快速反应”两点上：

（1）压力无关特性：“该变时才变，不该变时不变”

在通风柜运行过程中对通风柜面风速影响最大的因素就是通风系统管网压力，由于其它通风柜或通风设备的开闭，或管网其它方面变化会导致通风柜管路压力发生变化，而这种变化是会经常发生的。

如果通风柜系统采用普通蝶阀，将会导致通风柜面风速经常发生变化，这对实验室的安全是非常不利的，即使是采用风速控制系统，也只是在面风速改变之后才会进行调节，这将经过一系列传感、计算、调节、振荡过程，而这时不安全的情况已经发生，因为管网压力变化随时都可能发生，单纯靠风速控制系统将会导致面风速控制缓慢且频繁。

采用文丘里阀的通风柜控制系统则能很好解决系统管网压力变化这一问题，文丘里阀能根据管网压力变化自动调整。这个过程是伴随管网压力变化同时发生，从而避免了由风速控制系统来调节这一过程，实现了快速稳定的风量控制。

（2）“快速”地自我调节

在通风柜调节门开启或关闭过程中会出现需要调节通风柜排风量的问题，Triatek文丘里阀自身结构特点可以保证其快速的反应和调节时间，通常要达到其要求风量，在使用同样快速的执行机构的情况下，Triatek文丘里阀只需要执行器旋转10或20度（见下图），而蝶阀则需要更大的角度。

三．蝶阀使用者“亡羊补牢”的局限性

使用蝶阀的人往往采取一些补救措施，希望能够尽量减少总管压力变化对排风柜造成的影响：

（1）管道静压法（VFD）

采用普通蝶阀的系统可以采用保证管道静压的方式实现对管道压力的控制。通过对管道静压测量、计算比较、控制风机的方式实现系统管网压力稳定，采用这种方式的缺点是：

z精度不高，实施无法保证，对取压点的选择决定压力的控制精度，但通常管网压力在管道中很难找到合适的点，尤其是在各个排风设备阻力和管道阻力都存在差异的情况下无法找到合适的压力设定值。

z反应缓慢，通过这种方式控制风机是一个缓慢的过程，而实验室排风控制对速度要求很高，在这种情况下很难实现预期控制目标，仍然会出现前文提到的情况。

（2）使用所谓的“定风量阀”：

某些蝶阀在其装置上设置气囊来实现其在排风柜不要求变风量时定风量的目的，右图是带气囊的定风量蝶阀内部原理图，当空气压力增大时，气囊膨胀，推动前挡板，使通过蝶阀的气流截面积减少。

采用“定风量蝶阀”在使用中仍然问题多多：

z某些“定风量蝶阀”其实根本“定”不住，风量还是在随管网压力变（某些定风量阀倒是能定住，但该变时也无法变，那才是真正的定风量阀）

z某些“定风量蝶阀”漏风严重，想关都关不住，原因是这些称为“定风量蝶阀”的蝶阀里的气囊不像弹簧那样有固定的弹性系数，而叶片在转动过程中蝶阀的流量曲线也不是线性的，这样在应用到变风量通风柜控制系统中时，其精度无法保证。气囊直接在气流范围内，当气体中含有灰尘等杂质时会发生堵塞，影响精度。尤其是在排放高温或有机气体时，气囊存在破损的可能。这类蝶阀在市场上投诉最多。

（3）某些采用测量风量控制方式实现风量控制

某些蝶阀控制系统采用测量管道风量变化，调节执行机

构的方式实现风量稳定目的，这种阀门的形式和上图类

似，用安装于管道的孔板或其它风量测量装置来感知风

量变化，然后调节执行机构，这种方式的主要缺点是动

作缓慢，仍然需要测量，计算，调整这一过程。并且其

风量测量的孔板或皮托管等直接暴露在含有杂质的气体

中，会产生堵塞现象，影响精度。

现将文丘里阀与蝶阀控制系统（通常使用定风量蝶阀的形式）的比较如下：

文丘里阀系统蝶阀控制系统

调节比(最大风量和最

小风量之比要求7:1)

可达到20:1 大约3:1

防止堵塞方面视窗门高传感器不在气

流范围内，所以不存在堵

塞问题；如采用风速传感

器：独特的设计防止灰尘

阻塞（热敏传感器经18

年2千多个项目验证过）用于压力无关的装置（气囊或皮托管）直接在气流范围之内，当排出的气体有灰尘等物质时会发生堵塞影响控制效果

反应时间最快0.33秒最快3秒

阀门结构/设计由阀杆处的两个支柱支

撑阀杆和阀锥，避免复杂

的支撑结构。减少故障

率。坚固的结构防止分

解、腐蚀和破裂。橡胶管与气囊容易被风干破裂导致风阀失去控制：当用于恶劣环境时橡胶或塑料材质在阀门壳体和转页之间产生的分解会带来潜在污染。

噪音较小的噪音噪音较大

压力无关性真实完全的压力无关性；

采用简洁机械装置进行

稳定的压力无关控制，内

部结构坚固，不会发生分

解，破裂和腐蚀蝶阀属压力有关，只好采用气囊或皮托管试图达到压力无关控制，但气囊或皮托管都容易堵塞导致实效或精度降低，气囊在有机气体排放或温度较高气体中会风干分解导致失去控制效果，经常造成排风受管网压力影响，形成通风柜面风速无规律变化