背景

AWWA在1954年发布直角回转阀标准：AWWA C504，橡胶密封蝶阀。在以后的版本中，为制造商开发了一种规定的方法，以开发系数并计算在正常操作条件下操作阀所需的扭矩。定义了阀门扭矩的几个分量及其相关系数，包括阀座扭矩，轴承摩擦扭矩，静液压扭矩，动态扭矩等。它们都根据阀门尺寸，工作压力和流量而变化很大。

使事情复杂化的是，经验表明，阀门的安装方式和上游流量条件也会对阀门扭矩产生重大影响。例如，如果蝶形阀直接安装在弯管或泵的下游，则管中的不对称速度会导致明显更高的动态扭矩。

这些类型的经验促成了2001年AWWA实践手册M49的开发，该手册取代了AWWA C504历史上提供的扭矩方法。该手册还增加了安装效果，头部损失和气蚀分析。在第三版中，M49扩展到涵盖所有类型的直角回转阀，并确定了执行器的尺寸要求。

阀门扭矩

为了了解直角回转阀的扭矩，让我们看一下蝶阀的打开行程，如图1所示。蝶阀由螺栓固定在管道系统上。阀板由轴支撑，该轴在固定在体内的径向轴承内旋转。该阀具有一个阀座系统，该阀座系统包括一个弹性阀座和一个不锈钢配合表面，可在全压力下提供零泄漏。

在关闭位置，阀板通常会出现较高的压差，这会在阀板上产生传递到轴承的力。为了打开蝶阀，执行器扭矩应施加到阀轴上，该扭矩等于弹性阀座，填料和轴承表面周围的摩擦力。在中间行程期间（如图1所示），轴承上的摩擦力下降，但是流体流因跨过阀板的不平衡气动力而产生动扭矩。

制造商使用基于测试的流量和扭矩系数，计算并绘制扭矩，如图2所示。由于阀座，轴承和填料的扭矩，在0度或关闭位置存在高扭矩。当阀门从0度关闭到90度打开时，动态扭矩和轴承扭矩会发生变化，如图所示。这些数据点表示每个行驶位置的所需轴转矩（MRST）。

手动执行器尺寸

确定手动手轮或螺母操作的执行器的大小是一个分为两部分的过程。首先，在所有行程位置，执行器的额定值必须大于MRST。然后，考虑到执行器在每个位置的效率和机械优势，计算执行器所需的输入扭矩，以使手轮轮缘拉力小于80磅，螺母扭矩小于150英尺磅或类似条件。在某些情况下，可能需要更大的手轮或正齿轮。

气缸执行器尺寸

气缸或叶片执行器可使用液压或气动动力对阀门进行远程操作（图3）。通常，气缸执行器的尺寸基于机械优势，效率和小供应压力。需要安全系数或应用系数（AF），以允许通过控制装置和气瓶管路造成的压力损失。气缸执行器和控件的结构和操作在AWWA M66中进行了详细说明。此外，许多气缸执行器都配备有弹簧，以使阀门无法打开或关闭，因此弹簧力必须加到MRST上。当使用气动动力源控制阀的位置时，由于气动流体的可压缩性，需要较高的AF来保持稳定性。

电动执行器尺寸

要求电动执行器的齿轮部分的额定值大于MRST。齿轮和电动机执行器的组合尺寸取决于其机械优势，效率，小电源电压和所需的运行速度。电动执行器配备了限位开关和扭矩开关，以保护齿轮部分和阀门免受过量的电动扭矩。当现场条件变化或阀组件随时间推移发生退化时，需要使用AF来确保电机执行器的安全操作。同样，在调制服务中，必要的频繁启动和停止操作在确定电机尺寸时需要更高的安全性。电动机还必须产生1.5倍的MRST而不失速。

执行器定扭矩

根据AWWA C504，执行器选型扭矩（AST）应由执行器制造商根据MRST乘以AF来计算。这些要求已添加到2015版AWWA蝶阀和球阀标准中。AWWA标准委员会正在努力将其添加到适用的功率执行器标准中，以在整个行业中提供一致的指导。

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