浅析文丘里阀在通风柜控制系统中的应用

三种通风柜VAV控制方式比较一性能卓越的视窗位移传感器VAV系统大量工程实践证明，视窗位移传感器（或称“调节门传感器”）的使用，只有在同时使用文丘里阀的情况下才能获得完整的快速响应（<1秒）效果。

在通风柜上安装LCS视窗位移传感器，实际测量视窗的位置，并将此信号传递给控制器，计算每一时刻通风柜的开口面积，进而计算为了保障进口风速为恒定的0.5m/s时所需的排风量，并以此信号控制LCS文丘里阀的变化。

此种控制方式具备非常强的抗室内气流干扰能力，控制效果好，系统监测视窗位置和通风柜排风量，反应速度快，避免安装可能给系统带来不稳定因素的干扰源（如风速传感器），同时LCS文丘里阀能够有效化解来自管网的压力波动，LCS文丘里阀的精度高，反应速度快，系统响应时间通常为1秒钟左右，而蝶阀由于不能过滤管网压力波动，往往配置在成本较低的风速传感器系统中。

二 价格低廉的风速传感器VAV系统无论是何种风速传感器，原理都是利用气流上下游压差形成的“风”，将一个风速传感器安装于通风柜侧壁，测量通过该传感器的风速，以此代替通风柜的平均进口风速，然后根据风速信号修正蝶阀开度，使蝶阀在反复的“矫枉过正”过程中逐渐回到设定值。

此种方式的缺点需要在系统设计时严肃考虑：1. 拖累系统响应时间，对于通风柜控制来说，响应时间最重要，而该系统必须要等风速已经实际出轨并被风速传感器检测出偏离后才开始调节，响应时间为3秒钟左右。

2. 抗气流干扰能力弱，微弱气流即可使风速传感器的两个内外压差测量点失去平衡，系统常处于不稳定状态，蝶阀执行器持续转动，寿命短，维修多。

3. 以风速传感器所在侧壁一点处的风速代表平均进口风速，不具有代表性。

因为通风柜前操作者的位置，通风柜内放置物品的位置，以及室内气场的动态化，都会使风速传感器的测量点偏移离开初始值。

侧壁所测点的风速很难代表进口平均面风速。

三双传感器带动VAV系统目前国内有厂家重新推出了多年前已经被淘汰的由视窗位移传感器和风速传感器同时带动的通风柜控制系统。

文丘里阀介绍文丘里气流控制阀有三种类型——定风量阀，可提供稳定的气流量；双稳态阀，可提供两种不同的气流量，即最大、最小流量；变风量阀，可通过对指令低于1秒钟的响应和流量反馈信号闭环控制空气流量。

阀具有不受风管压力变化影响、风量控制范围宽从60m3/h至10,000m3/h、反应迅速（小于1 秒钟）,调节精确（±5%）等特点。

但设备比较昂贵，适合应用在某些要求控制负压的生物制品生产厂房，有毒、生物安全实验室（如P3级生物实验室）等场所。

因为要考虑人身安全问题，系统压差控制必须是高精度、高可靠性的。

对此，通过使用定风量阀、双稳态阀可以严格控制洁净室（或实验室）送风量、排风量，从而形成稳定的压差风量，控制洁净室（或实验室）压差稳定；使用变风量阀对房间进行调控，使送风管阀流量追踪排风管阀流量，可形成稳定的压差风量，控制洁净室（或实验室）压差稳定。

通风柜面板通风柜面板包含通风柜面板开关和通风柜面板控制系统一通风柜面板开关通风柜面板开关实际上就是实验室通风柜操作人员使用的开关，它是利用普通的行程开关，人工来管理控制通风柜上的各种机电设备的停止和运行情况，以及通风柜照明的开启和关闭。

对于风机和风阀的行程开关，要求具有大电流，高性能的专用开关，这样才能保证通风柜上各种机电设备的正常运转和安全工作。

二通风柜面板控制系统通风柜控制系统通风柜面板是随着科技的日益发展，人们对实验室的要求越来越高，从而对实验室的通风柜的功能以及通风系统的要求也逐步提高，以前的单纯的行程开关被由电子系统控制的面板控制器所代替。

该控制系统主要有电源部分，控制部分，微机处理部分，面板操作部分等部分组成。

通常是采用触摸按键，具有马达；照明；风阀（备用）三组有源输出的控制器。

近年来，通风柜的控制系统有出现了用液晶屏显示，通风系统可以做到自动控制风量大小，定时开关机等多种功能，使得通风柜的品质更加适应科研人员的需求，做道人性化和自动化。

控制部分的高品质的触摸按键开关具有长寿命，美观大方等特点，液晶显示部分直观明了，给人轻松自如的感觉，定时功能更是合理地使用时间，提高了工作效率，减少了不必要的浪费。

浅析文丘里流量计在电机风量测量中的应用摘要：对文丘里流量计的测量原理和在电机试验中的应用进行初步探讨。

关键词：风量；流量计；文丘里；仪器0 引言在电机试验中，风量是一个很重要的参数，风量直接影响到温升试验的结果。

风量测量是否准确，直接关系到试验结果的准确性。

本文对文丘里流量计的测量原理和应用进行初步探讨。

1 风量测量的定义风量就是单位时间内空气流经设备或管道某处横截面的数量，又称作瞬时流量。

当空气用体积表示时为体积流量，计量单位为立方米/秒（m3/s），当空气用质量表示时为质量流量，计量单位为千克/秒（kg/s）。

另外统计一段时间内的空气流经某处横截面的总量叫做累积流量，可分为累积体积流量（m3）和累积质量流量（kg）。

根据国家选定的非国际单位制单位分（min）、时（h）、升（L）、吨（t）也可以衍生出一系列计量单位，我们现在试验常用的单位是立方米/分（m3/min）。

2 风量测量计算方程试验中测量风量的计算方程通常为空气流动的连续性方程和伯努利方程。

2.1 连续性方程在空气流经的管道中取一管段的两个截面Ⅰ和Ⅱ，两处截面的面积、流体密度和流体的平均流速分别为A1、1、u1和A2、2、u2。

则根据连续性方程得：式中：u1、u2—截面Ⅰ和Ⅱ上流体的平均流速，m/s；A1、A2—截面Ⅰ和Ⅱ的截面积，m2；1、2—截面Ⅰ和Ⅱ上流体的密度，kg/m3；2.2 伯努利方程D.伯努利于1738年提出的理想正压流体在重力作用下作定常运动时，沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒方程。

因此命名为伯努利方程。

式中：g—重力加速度，m/s2；Z1、Z2—截面相对基准线的高度，m；p1、p2—截面上流体的静压力，Pa；ρ——气体密度，kg/m3；u1、u2—截面Ⅰ和Ⅱ上流体的平均流速，m/s。

3 风量测量方法风量测量方法可以归纳为以下几类：（1）差压式流量测量法：利用伯努利方程的原理，通过空气流动过程中产生的差压信号来测量出风量；（2）速度式流量测量法：通过直接测量空气流动速度来得出风量；（3）容积式测量：利用标准容积连续测量得出风量；（4）质量流量测量法：以测量空气的质量流量为目的从而得出风量。

注意：在全部的调试工作开始之前，必须掌握全部的文丘里阀订货参数（SCHEDULE SHEET），一般要有空调风系统原理图。

第一节文丘里阀开箱验查及风道内安装在安装之前首先要进行开箱检查，完成多阀门组合(注意：三阀以上，阀体分两个包装箱包装)，确知阀门类型、选项及安装位置。

1.文丘里阀分类及基本性能：压力无关控制器：所有的阀门都通过对静压变化的调整保持固定的空气流量。

每个阀门都带一个弹簧锥体组件用于补偿风道压力的变化。

当静压降低时，加到锥体上的力就会减小，这会使锥体内的弹簧膨胀。

当作用在锥体上的压力增加时，弹簧压缩，特殊锥体向文丘里内部移动以保持风量。

分类：●定风量控制（CVV系列）：用于在静压变化的情况下保持气流设定点。

阀杆/锥体组件锁定在特定的出厂前标定好的气流位置。

●两位控制（PEV/PSV系列）：用于气动的高/低气流控制。

它是将开关控制的压缩空气加到阀门执行器上，推动定位阀杆/锥体组件以提供两种不同的气流量。

出厂标定了机械钳位位置可精确保证最小的和最大的两种气流量。

（注意：此种两态阀没有流量反馈选项）●本机可升级（BEV/BSV系列）：用于气动的气流控制，带反馈选件可升级至变风量控制。

它是将开关控制的气动空气加到阀门执行器上，推动定位阀杆/锥体组件以提供两种不同的气流量。

阀杆上连一个反馈电位器提供可选的流量测量反馈。

升级可使 BEV/BSV 阀转换为EXV/MAV阀。

●变风量控制（EXV/MAV系列，包括模拟型和数字型两类）：用于变风量闭环反馈控制。

通过流量反馈和来自控制系统的控制信号闭环控制气流量，对控制信号的反应时间小于1秒。

通过反馈电位器获得线性化的反馈信号，该反馈在厂内标定。

特 点：特点/选件定风量控制（CVV ） 两位控制（PEV/PSV ） 可升级控制（BEV/BSV ） 变风量控制（EXV/MAV ）控制类型 C 定风量 P 气动 B本机可升级 A 或 D 模拟量或数字量气流反馈信号 — — 选件 √ 失效保护（常开或者常闭） 固定值 √ √ √ 出厂阀体保温 — √ √ √ 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 选件 低噪声扩散结构 √√√√结 构 ：♦ 焊缝连续的16#的离心浇筑铝质阀体。

文丘里阀与蝶阀在排风柜控制上的区别当我们讨论广义上的蝶阀时，也包括蝶阀改装成的各种定风量蝶阀、变风量蝶阀（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“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。

文丘里阀技术标准1.文丘里阀材质说明1.1用于工艺设备（通风柜，排气罩，试剂柜，药品柜等）排风的阀门的文丘里阀应带酚醛树脂防腐涂层。

1.2其余可采用铝制或不锈钢。

2机械式定风量文丘里阀门（CAV）技术要求2.1材质：铸铝（铝合金）或者钢制，用于工艺设备（通风柜，排气罩，试剂柜，药品柜）排风的阀门需要涂覆酚醛树脂或者特氟龙防腐涂层；用于新风、房间排风的阀门不需要防腐处理。

2.2风量与压力变化无关性技术要求：阀门前后压差在150~750Pa范围内波动时，风量的波动范围在设定值的±5%以内。

制造商能提供产品的典型口径阀门前后压差在此范围内变化时风量变化的曲线文件（风量曲线不少于5个）。

2.3阀门安装前后无直管段技术要求限制：阀门安装前后无直管段时与有直管段时的风量偏差不超过设定值的±5%。

2.4风量精度：出厂前对风量位置进行机械标定，在阀门前后压差范围内，风量在标定值的±5%以内。

3电动式变风量文丘里阀门（VAV）技术要求3.1材质：铸铝（铝合金）或者钢制，用于工艺设备（通风柜等）排风的阀门需要涂覆酚醛树脂或者特氟龙防腐涂层；用于新风、房间排风的阀门不需要防腐处理。

3.2风量与压力变化无关性技术要求：阀门前后压差在150~750Pa范围内波动时，风量的波动范围在设定值的±5%以内。

3.3阀门安装前后无直管段技术要求限制：阀门安装前后无直管段时与有直管段时的风量偏差不超过设定值的±5%。

制造商能提供VAV制造商所在国家/地区的第三方专业检测机构出具的针对投标产品的检测证明文件，测试风量值不少于3个，加盖制造商印章；第三方检测证明不是中文的，需要提供原件及中文翻译件，并加盖制造商印章。

3.4风量精度：在工厂的风量标定线上对VAV全量程进行风量位置标定，在阀门前后压差范围内，任意点的风量偏差在±5%以内。

制造商能提供VAV制造商所在国家/地区的第三方专业检测机构出具的针对投标产品的检测证明文件，测试风量值不少于3个，加盖制造商印章；第三方检测证明不是中文的，需要提供检测证明及其中文翻译件，并加盖制造商印章。

1概述：Phoenix 控制公司的Accel ®Ⅱ型文丘里阀将机械的、压力无关的调节阀与高速度的位置/气流控制器结合在一起，满足了气流控制的独特需求。

这些阀门可以被用于定风量控制、双稳态控制或者变风量控制的应用场合。

在设计中要使气流发挥最大的功效，同时要减小有关的噪声。

● 压力无关操作：所有类型的阀门都包括一个可以即刻响应的机械组件，该组件用于在静压变化时保持风量设定点。

● 气流控制：通过气流速度控制器组件定位，风量可以得到调整。

Accel ®Ⅱ型阀门可用于以下应用场合：● 定风量控制（CVV 系列）：用于在静压变化的情况下维持设定风量。

● 双稳态控制（PEV/PSV 系列）：用于高/低风量控制。

● 本机可升级（BEV/BSV 系列）：用于高/低风量控制，带反馈选件可升级为变风量控制阀。

● 变风量控制（EXV/MAV 系列）：用于闭环反馈变风量控制。

特点：特点/选件定风量控制（CVV ） 双稳态控制（PEV/PSV ）本机可升级控制（BEV/BSV ） 变风量控制（EXV/MAV ） 控制类型 C定风量 P 气动 B本机可升级 A 或 D 模拟量或数字量气流反馈信号 — — 选件 √ 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 选件 低噪声扩散结构√√√√所有的阀门都包括压力无关控制器。

厂家标定的定位控制器，用于流量在60～1000m 3/hr 范围内的场合。

Accel ®Ⅱ型阀门在设计要求在所有的频率段内减小噪音，特别是要以低频段（125～500Hz ）为目标，这有助于消除对静音器的需要。

V A V 单元的Accel ®Ⅱ阀门技术特性：结构：♦焊缝连续的16#的离心浇筑铝制阀体。

♦阀体采用不镀膜铝或者带耐腐蚀烘干酚醛涂层。

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。