實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)-文丘里閥與蝶閥的區(qū)別
2022-09-20 15:08:18
對(duì)室內(nèi)氣流的壓力、壓差、溫度、濕度、清潔度等因素有嚴(yán)格要求的場(chǎng)所，如研究機(jī)構(gòu)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院的手術(shù)室、隔離病房、制藥廠的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施和生產(chǎn)區(qū)，必須控制風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境。必須嚴(yán)格、持續(xù)地監(jiān)測(cè)室內(nèi)壓力、溫度、濕度、氣流、空氣清潔度等因素，防止研發(fā)、生產(chǎn)、辦公等區(qū)域交叉污染，提高安全性能，有效保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境，使系統(tǒng)運(yùn)行能耗達(dá)到合理水平。
一、壓力無(wú)關(guān)閥與普通閥的區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)
實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的主要目標(biāo)是確保操作人員的安全。通風(fēng)柜系統(tǒng)需要捕捉和阻擋有害氣體，這就需要控制通風(fēng)柜的表面風(fēng)速。首先，過(guò)高或過(guò)低的表面風(fēng)速是不可接受的。過(guò)低會(huì)導(dǎo)致無(wú)法有效捕捉，過(guò)高會(huì)導(dǎo)致擾流和渦流，還會(huì)導(dǎo)致有害氣體溢出。一個(gè)有效的控制系統(tǒng)需要避免可能的表面風(fēng)速過(guò)高或過(guò)低。公式:風(fēng)速0.5米/S=排氣量/視窗橫截面積。
排氣柜排氣量有兩種變化
1.合理變風(fēng)量（VAV）
當(dāng)窗戶升降或其他因素（如大人物到達(dá)排氣柜窗口）導(dǎo)致窗口截面積變化時(shí)，閥門關(guān)閉或打開(kāi)以改變排氣量，使排氣柜風(fēng)速恒定；
2.惡性變風(fēng)量（總管干擾）
當(dāng)窗戶不移動(dòng)或表面風(fēng)速不需要變化時(shí)，主管內(nèi)的風(fēng)壓變化也會(huì)干擾排氣柜頂部的閥門。如果此時(shí)閥門不能迅速解決外部氣壓變化，則排氣柜的排氣量不應(yīng)發(fā)生變化，從而影響穩(wěn)定的表面風(fēng)速；一個(gè)好的“閥”能夠通過(guò)自己的調(diào)節(jié)能力來(lái)調(diào)節(jié)“快速化解”外部氣壓變化引起的外部氣壓變化“惡性變風(fēng)量”，只有當(dāng)排氣柜風(fēng)速要求發(fā)生變化時(shí)，才能主動(dòng)關(guān)閉或打開(kāi)大使排氣柜，合理改變風(fēng)量，不受外界（主管）壓力變化的影響。文丘里閥具有優(yōu)異的無(wú)關(guān)壓力特性。
二、文丘里閥與蝶閥的應(yīng)用差異
1.壓力無(wú)關(guān)特性：變時(shí)才變，不應(yīng)變時(shí)不變
通風(fēng)柜運(yùn)行過(guò)程中對(duì)通風(fēng)柜風(fēng)速影響最大的因素是通風(fēng)系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力。由于其他通風(fēng)柜或通風(fēng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)或管網(wǎng)的其他變化，通風(fēng)柜的管道壓力會(huì)發(fā)生變化，這種變化會(huì)經(jīng)常發(fā)生。如果通風(fēng)柜系統(tǒng)采用普通蝶閥，通風(fēng)柜的風(fēng)速會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化，這對(duì)實(shí)驗(yàn)室的安全非常不利。即使采用風(fēng)速控制系統(tǒng)，也只能在表面風(fēng)速發(fā)生變化后進(jìn)行調(diào)這將經(jīng)歷一系列的傳感、計(jì)算、調(diào)節(jié)和振蕩過(guò)程，此時(shí)已經(jīng)發(fā)生了不安全的情況，因?yàn)楣芫W(wǎng)的壓力變化隨時(shí)可能發(fā)生，單純依靠風(fēng)速控制系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致表面風(fēng)速控制緩慢和頻繁。采用文丘里閥的通風(fēng)柜控制系統(tǒng)可以很好地解決系統(tǒng)管網(wǎng)壓力變化的問(wèn)題，文丘里閥可以根據(jù)管網(wǎng)壓力變化自動(dòng)調(diào)節(jié)。這個(gè)過(guò)程伴隨著管網(wǎng)壓力的變化，避免了風(fēng)速控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了快速穩(wěn)定的風(fēng)量控制。
2.快速自我調(diào)節(jié)
在通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門的開(kāi)關(guān)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)需要調(diào)節(jié)通風(fēng)柜排氣量的問(wèn)題。文丘里閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以保證其快速反應(yīng)和調(diào)節(jié)時(shí)間，通常需要達(dá)到所需的風(fēng)量。使用同樣快速的執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，文丘里閥只需要執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)10或20度，而蝶閥需要更大的角度。
3.文丘里閥最大風(fēng)量與最小風(fēng)量的比例為20:1。
三、蝶閥用戶亡羊補(bǔ)牢的局限性
使用蝶閥的人經(jīng)常采取以下補(bǔ)救措施，希望盡量減少主管壓力波動(dòng)對(duì)排氣柜抽力的影響：
1.使用VAVBOX,（蝶閥+皮托管+壓差傳感器+局部控制器)，用皮托管測(cè)量風(fēng)量來(lái)自我調(diào)節(jié)。當(dāng)通風(fēng)柜不動(dòng)，風(fēng)量不應(yīng)改變時(shí)，安裝蝶閥VAVBOX用皮托管感知主管壓力波動(dòng)引起的惡性風(fēng)量變化，然后通過(guò)壓差傳感器將數(shù)據(jù)傳輸給小型控制器，控制器調(diào)整執(zhí)行器開(kāi)啟或開(kāi)啟，缺點(diǎn)；動(dòng)作緩慢，需要測(cè)量、計(jì)算和調(diào)整過(guò)程。但這種方法最大的問(wèn)題是，測(cè)量風(fēng)量的皮托管直接暴露在含有灰塵和雜志的廢氣中，很快就會(huì)堵塞，精度就會(huì)失去真實(shí)性。VAVBOX不管做得多好，其最大風(fēng)量和最小風(fēng)量只有10:1，其調(diào)節(jié)精度是文丘里閥的兩倍。
2.使用所謂的變風(fēng)量蝶閥：
所謂變風(fēng)量蝶閥，就是在定風(fēng)量蝶閥上加一個(gè)執(zhí)行器，即變風(fēng)量蝶閥=定風(fēng)量蝶閥+執(zhí)行器；或=蝶閥+氣囊+執(zhí)行器，雖然上述產(chǎn)品很便宜，但幾乎仍然很便宜“壓力有關(guān)”,在使用中仍存在許多問(wèn)題：
A.有些定風(fēng)量蝶閥根本無(wú)法固定，風(fēng)量仍隨管網(wǎng)壓力變化，有些定風(fēng)量閥可以固定，但不能改變，這是真正的定風(fēng)量閥。
B.有些定風(fēng)量蝶閥漏風(fēng)嚴(yán)重，無(wú)法關(guān)閉。原因是這些稱為定風(fēng)量蝶閥的蝶閥中的氣囊沒(méi)有彈簧那么固定的彈性系數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)蝶閥的流量曲線也不是線性的，因此在應(yīng)用于變風(fēng)量通風(fēng)柜控制系統(tǒng)時(shí)無(wú)法保證其精度。氣囊直接在氣流范圍內(nèi)，當(dāng)氣體中含有灰塵等雜質(zhì)時(shí)，會(huì)堵塞，影響精度。特別是在排放高溫或有機(jī)氣體時(shí)，氣囊可能會(huì)損壞。
C.有些固定風(fēng)量閥的風(fēng)量小到20%就不能再小了，所以最大風(fēng)量和最小風(fēng)量的調(diào)節(jié)比可能只有5:1。
3.蝶閥必須采用管道靜壓法（VFD）
采用普通蝶閥的系統(tǒng)可以通過(guò)保證管道靜壓來(lái)控制管道壓力。通過(guò)測(cè)量、計(jì)算和比較管道靜壓，控制風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力穩(wěn)定。該方法的缺點(diǎn)是：
A.精度不高，無(wú)法保證實(shí)施。壓力控制精度由壓力點(diǎn)的選擇決定，但通常管網(wǎng)壓力很難在管道中找到合適的點(diǎn)，特別是在不同排氣設(shè)備和管道阻力的情況下。
B.反應(yīng)緩慢，這樣控制風(fēng)扇是一個(gè)緩慢的過(guò)程，而實(shí)驗(yàn)室排氣控制對(duì)速度要求很高。在這種情況下，很難實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制目標(biāo)，上述情況仍會(huì)出現(xiàn)。
4.蝶閥能耗，維護(hù)費(fèi)用不合理
蝶閥系統(tǒng)控制精度低，風(fēng)量要求非線性，風(fēng)量過(guò)大，風(fēng)機(jī)功率過(guò)大，風(fēng)量過(guò)小，不能滿足實(shí)際需要，造成能源浪費(fèi)，風(fēng)量的損失會(huì)帶走空調(diào)冷量的損失，消耗能耗。雖然蝶閥系統(tǒng)初始投資較少，但其相關(guān)聯(lián)動(dòng)部件容易堵塞、故障，維護(hù)次數(shù)增加，成本增加。假滿足情況，有毒有害氣體未及時(shí)控制，實(shí)驗(yàn)室人員生命安全受到威脅。其次；惡性風(fēng)量變化，管道噪聲彈性波動(dòng)，影響實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。
