文丘里阀和蝶阀在通风柜控制上的区别

广义上的蝶阀也包括蝶阀改装成的各种定风量蝶阀、变风量蝶阀（甚至加了执行器的定风量阀）、变风量VAV箱（VAV BOX）等变化形式。 一．“压力无关阀”与“普通阀”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“排风柜阀”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，FDE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，FDE文丘里阀只需要执行器旋转10或20度，而蝶阀则需要更大的角度。

（3）文丘里阀的最大风量和最小风量比例为：20：1 三．蝶阀使用者“亡羊补牢”的局限性

使用蝶阀的人往往采取如下一些补救措施，希望能够尽量减少总管压力波动对其排风柜的抽力造成的影响：

(1) 使用VAV BOX（有人又叫变风量调节箱）, 采用皮托管去测量风量方式来自我调节 把“蝶阀+皮托管+压差传感器+局部控制器”装在一起，就做成了一个VAVBOX。 当通风柜没有动，风量本不该变化时，装有蝶阀的VAVBOX用皮托管感知到总管压力波动造成的恶性风量变化，然后通过压差传感器将数据传递给小控制器，小控制器然后调节执行器，使之开大或关小，而小控制器属DDC控制原理，主要缺点是动作缓慢，需要测量、计算、调整过程。

但这种方式最大的问题还是其用于风量测量的皮托管等直接暴露在含有灰尘和杂志的废气中，很快就会堵塞，精度随即失去真实。

请看！为什么VAV BOX不宜用在排风方向上?

答案：VAV BOX装有皮托管等灰尘敏感性装置，很快就会因堵塞而失灵。 也就是说调节精度比文丘里阀小了一倍

（2）使用所谓的“变风量蝶阀”：

所谓的“变风量蝶阀”其实就是在“定风量蝶阀”上加了一个执行器！ 变风量蝶阀=（定风量蝶阀）+执行器 =（蝶阀+气囊）+执行器

而定风量阀是不适用于排风柜的，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，下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。

这种产品是某些国外的定风量阀制造商专门为中国消费者“定制”的便宜货，尽管价格极其便宜，但是几乎还是“压力有关”，在使用中仍然问题多多：

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有的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。

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。 调节比 文丘里阀控制系统 (最大风量和最小风量之比要求7:1) 可达到20:1 视窗门高传感器不在气 流范围内,所以不存在堵 塞问题; 蝶阀控制系统 装进VAVBOX也只10:1 防止堵塞方面 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 3秒 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. 噪音较大 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反应时间 阀门结构/设计 可达0.33秒 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. 较小的噪音 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 噪音 压力无关性 响,形成通风柜面风速无规律变化

文丘利气流调节阀是根据著名意大利物理学家“乔瓦尼巴蒂斯塔文丘里”提出的文丘里效应设计并命名。根据其原理在不同流速下阀芯产生的吸附作用进行函数标定，并且针对不同标定函数从而对每一台的阀芯组作出调整。

文丘利空气流量调节阀在北美市场上出现已经要有40多年了，在1970年，Mitco公司的Dimitr Gorchev产生了这个想法并建立了现在的文丘利空气流量调节阀的原型。Mitco公司意识到将这种阀门推向市场的研发的必要性，他们和Mark Hot公司一起加入了研发上市协议。经过两年的研发，开发出了设计独特的阀门，这个阀门本身具有的机械压力，可以提供精确的气流控制并且可提供高达20的调节比。进一步的研发研究出100%调节比的阀门。 ControlsmartTM是著名的建筑物自控系统及硬件制造商。以高级数字化气流控制为主导，最新的研究成果SmartvalveTM是在传统文丘利空气流量调节阀的基础上，提供了精确风量测量回路。从而改变了传统文丘利阀依赖反馈电路提供“不真实”流量的状况，更加提升了文丘利空气流量调节阀的安全性和精确性。

SmartvalveTM 特点

SmartvalveTM系列文丘利风量控制阀是高精度、高速反应的压力无关性风量控制设备。具有不受管道内静压变化影响，精确维持设定风量的自调式的机械结构.。它可以提供精确的真实风量反馈，普遍应用于化学实验室、生物安全实验室、洁净室、动物饲养设施、压力房间、医院手术室等需要对气流进行精确控制的场合。SmartvalveTM 通过阀芯位置的改变来保持一个固定的空气流量。每个文丘利阀门都有一个阀芯组件,它带有一个内置的不锈钢弹簧。当风管静压较低时,加在阀芯上的用于使阀芯中弹簧张开的力较小，低压力与大的打开面积的组合提供理想的流量；当出现高静压时，弹簧压缩并且阀芯移入文丘利阀，减小了打开面积，保持高压力与较小开度的结合，维持了流量的稳定。在通风柜控制系统中，以高速电动执行器，按照要求风量的变化进行高速控制，实现了快速的变风量（VAV）控制。

系统响应时间：< 1 秒

风量控制设备在通风柜移动窗到位后的一秒种以内达到指令值，同时实验室送风和总的排风控制系统也快速响应以维持正确的房间压力。

压力无关响应时间：< 1 秒

实验室内其他变风量设备的操作引起管道内静压的变化时SmartvalveTM文丘利阀几乎是立刻反应。这一快速的压力无关性保证了稳定的解决方案，避免引起整个系统震荡。快速、稳定的控制能防止移动窗打开时有毒颗粒的溢出。始终维持通风柜进口面风速为0.5m/s。 精确控制范围为：20比1

出于安全以及节能的原因，在一个大风量控制范围内保证气流的精确。

精度：< 信号的5%

在整个流量范围内保持精确的流量控制以保证正确的通风柜面风速和正确的房间压力。

稳定控制：< 5% 振荡

严重的振荡会在要保证响应速度的情况下影响到稳定性的时候发生。 压力范围：150-750Pa

阀门前静压在150-750Pa范围内压力变化无关。因此，当实验室的相关操作引起管道内静压变化时，不影响每个文丘利阀的 控制性能。 精确度不受风管布局影响

特有的压力性，因此在进行阀门安装时，不必要在阀前后设置直管段，即使在管道弯头或变径之后立即安装阀门也可以保证其良好的控制性能。

SmartvalveTM结构特性

结构：

阀体： 焊缝连续的16#的离心浇铸铝制阀体。 阀芯： 16#的离心浇铸铝制阀芯。 轴承： 复合材料的特氟隆®轴承。

送风阀：采用3/8”的柔性密封槽聚乙烯保温隔离。

弹簧： 弹簧等级的不锈钢弹簧。每台文丘利阀门的弹簧 出厂前都根据设定风量定制，具有其唯一性。 滑块组件：碳纤维滑块组件。 

阀体尺寸

阀门尺寸 内径 长 高

DN200mm (08-inch) 200 597 356 DN250mm (10-inch) 250 552 420 DN300mm (12-inch) 300 681 470

风量/压力范围

阀门尺寸 风量（M³/H） 阀前压力 单阀 双阀 三阀 四阀

DN200mm (08-inch) 60—1175 — — — 150—750Pa DN250mm (10-inch) 85—1700 170—3350 — —

DN300mm (12-inch) 150—2500 300—5000 450—7500 600—10000

通风柜控制模式

SmartvalveTM文丘利阀可用于以下应用场合： 定风量控制  （CVV系列）：阀杆被锁定在一个制定位置，经过出厂标定，阀门会提供预定的空气流量。

变风量控制  （EXV/MAV系列）：通过对指令小于1秒钟的响应和流量反馈信号闭环控制空气流量。采用直接的风量 测量传感器，该传感器提供出厂标定的线性化流量反馈。

自适应控制系统: 通过通风柜上的区域状态传感器，当操作者离开通风柜时，降低通风柜面风速，以减少能耗。

特点/选件 定风量（CVV） 变风量送风（MAV） 变风量排风（EXV） 控制类型 定风量 二位 / 电压 / 电流 二位 / 电压 / 电流 气流反馈信号 — √ √ 失效保险 固定件 √ √

出厂阀体保温（仅对送风） — √ — 现场可调整气流 √ √ √

通过反馈电路气流报警 — √ √

通过压力开关气流报警 选件 选件 选件 低噪声扩散结构 √ √ √