淺談流量調節閥的選型設計論文

淺談流量調節閥的選型設計論文

　　摘要：流量調節閥，在計量收費的供熱系統中，占有非常重要的地位。因此，如何正確的進(jìn)行流量調節閥的選型與設計，就顯得特別關(guān)鍵！本文從流量調節閥的構造及工作原理進(jìn)手，提出在調節閥的選型與設計中應留意的題目。在溫控閥的選型設計中，在選出與管道同口徑的溫控閥的同時(shí)，還要給選定的溫控閥造成一個(gè)理想的壓差工作條件；電動(dòng)調節閥是適用于計算機監控系統中進(jìn)行流量調節的設備，一般多在無(wú)人值守的熱力站中采用；對手動(dòng)平衡法來(lái)說(shuō)，如何利用閥門(mén)的特性曲線(xiàn)分析閥門(mén)的調節性能，如何解決閥門(mén)在小開(kāi)度情況下閥門(mén)輕易導致導致汽水擊現象的題目；對自力式流量控制閥在設計選型時(shí)留意閥門(mén)有最小工作差的要求。

　　關(guān)鍵詞：溫控閥電動(dòng)調節閥平衡閥差壓調節閥

　　供熱系統實(shí)行熱計量收費可以節約能源，進(jìn)步供熱系統的能效。就目前現狀而言，我國供熱系統的能效只有30%左右。人們往往只留意鍋爐和外網(wǎng)的熱損失，而忽略了熱用戶(hù)散熱損失。熱用戶(hù)散熱損失，主要是由于冷熱不均造成的，這部分熱損失約為30～40%，是相當可觀(guān)的的。供熱系統搞計量收費，從節能的角度考慮，主要是挖掘這部分的節能潛力。

　　計量收費主要通過(guò)三個(gè)途徑宏觀(guān)節能：首先是裝設了流量調節閥，實(shí)現了流量平衡，進(jìn)而克服了冷熱不均現象；其次是通過(guò)溫控閥的作用，利用了太陽(yáng)能、家電、照明等設備的自由熱；第三是進(jìn)步了用熱居民的節能意識，減少了開(kāi)窗戶(hù)等的無(wú)謂散熱。而這三條節能途徑，其中有二條都是通過(guò)流量調節閥來(lái)實(shí)現的�？梢�(jiàn)，流量調節閥，在計量收費的供熱系統中，占有何等重要的地位。因此，如何正確的進(jìn)行流量調節閥的選型設計，就顯得非常重要。

　　一、溫控閥

　　1、散熱器溫控閥的構造及工作原理(1)

　　用戶(hù)室內的溫度控制是通過(guò)散熱器恒溫控制閥來(lái)實(shí)現的。散熱器恒溫控制閥是由恒溫控制器、流量調節閥以及一對連接件組成，其中恒溫控制器的核心部件是傳感器單元，即溫包。溫包可以感應四周環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生體積變化，帶動(dòng)調節閥閥芯產(chǎn)生位移，進(jìn)而調節散熱器的水量來(lái)改變散熱器的散熱量。恒溫閥設定溫度可以人為調節，恒溫閥會(huì )按設定要求自動(dòng)控制和調節散熱器的水量，從而來(lái)達到控制室內溫度的目的。襯氟蝶閥

　　溫控閥一般是裝在散熱器前，通過(guò)自動(dòng)調節流量，實(shí)現居民需要的室溫。溫控閥有二通溫控閥和三通溫控閥之分。三通溫控閥主要用于帶有跨越管的單管系統，其分流系數可以在0～100%的范圍內變動(dòng)，流量調節余地大，但價(jià)格比較貴，結構較復雜。二通溫控閥有的用于雙管系統，有的用于單管系統。用于雙管系統的二通溫控閥阻力較大；用于單管系統的阻力較小。溫控閥的感溫包與閥體一般組裝成一個(gè)整體，感溫包本身即是現場(chǎng)室內溫度傳感器。假如需要，可以采用遠程溫度傳感器；遠程溫度傳感器置于要求控溫的房間，閥體置于供熱系統上的某一部位。

　　2、溫控閥的選型設計

　　溫控閥是供熱系統流量調節的最主要的調節設備，其他調節閥都是輔助設備，因此溫控閥是必備的。一個(gè)供熱系統假如不設置溫控閥就不能稱(chēng)之謂熱計量收費系統。在溫控閥的設計中，正確選型十分重要。溫控閥的選型目的，是根據設計流量(已知熱負荷下)，答應阻力降確定KV值(流量系數)；然后由KV值確定溫控閥的直徑(型號)。因此，設計圖冊或廠(chǎng)家樣本一定要給出KV值與直徑的關(guān)系，否則不便于設計職員使用。

　　在溫控閥的選型設計中，盡不是簡(jiǎn)單挑選與管道同口徑的溫控閥即完事大吉。而是要在選型的過(guò)程中，給選定的溫控閥造成一個(gè)理想的壓差工作條件。一個(gè)溫控閥通常的工作壓差在2～3mH2O之間，最大不超過(guò)6～10 mH2O。為此，一定要給出溫控閥的預設定值的范圍，以防止產(chǎn)生噪音，影響溫控閥正常工作。當在同一KV值下，有二種以上口徑的選擇時(shí)，應優(yōu)先選擇口徑小的溫控閥，其目的是為了進(jìn)步溫控閥的調節性能。

　　二、電動(dòng)調節閥

　　電動(dòng)調節閥是適用于計算機監控系統中進(jìn)行流量調節的設備。一般多在無(wú)人值守的熱力站中采用。電動(dòng)調節閥由閥體、驅動(dòng)機構和變送器組成。溫控閥是通過(guò)感溫包進(jìn)行自力式流量調節的設備，不需要外接電源；而電動(dòng)調節閥一般需要單相220V電源，通常作為計算機監控系統的執行機構(調節流量)。電動(dòng)調節閥或溫控閥都是供熱系統中流量調節的最主要的設備，其它都是其輔助設備。

　　三、平衡閥

　　平衡閥分手動(dòng)平衡閥和自力式平衡閥。無(wú)論手動(dòng)平衡閥還是自力式平衡閥，它們的作用都是使供熱系統的近端增加阻力，限制實(shí)際運行流量不要超過(guò)設計流量；換句話(huà)說(shuō)，其作用就是克服供熱系統近真個(gè)多余資用壓頭，使電動(dòng)調節閥或溫控閥能在一個(gè)許可的資用壓頭下工作。因此，手動(dòng)平衡閥和自力式平衡閥，它們都是溫控閥或電動(dòng)調節閥的輔助流量調節裝置，但又是非常重要的，假如選型不當，或設計不公道，電動(dòng)調節閥或溫控閥都不能很好工作。

　　1、手動(dòng)平衡閥

　　1.1手動(dòng)平衡閥的工作原理

　　手動(dòng)平衡閥是一次性手動(dòng)調節的，不能夠自動(dòng)地隨系統工況變化而變化阻力系數，所以稱(chēng)靜態(tài)平衡閥。手動(dòng)平衡閥作用的對象是阻力，能夠起得手動(dòng)可調孔板的作用，來(lái)平衡管網(wǎng)系統的阻力，達到各個(gè)環(huán)路的阻力平衡的作用。能夠解決系統的穩態(tài)失調題目：當運行工況不同于設計工況時(shí)，循環(huán)水量多于或小于設計工況，由于平衡閥平衡的是系統阻力，能夠將新的水量按照設計計算的比例平衡的分配，使各個(gè)支路的流量將同時(shí)按比例增減，仍然滿(mǎn)足當前負荷下所對應的流量要求

　　1.2手動(dòng)平衡閥的選型與設計中應留意的題目(2)

　　(1)閥門(mén)特性曲線(xiàn)決定了閥門(mén)的調節性能，如截止閥的流量曲線(xiàn)，假如以為95%～100%之間的流量變化是沒(méi)有意義的，那么開(kāi)度從0～5%即實(shí)現了流量的全程變化，這樣的閥門(mén)是不能作為水利工況平衡調節使用的。由于閥門(mén)理論特性曲線(xiàn)實(shí)在頂壓差下測定的，而實(shí)際工況只要閥權度不為1則閥門(mén)在小開(kāi)度線(xiàn)閥門(mén)前后壓差大，大開(kāi)度是閥前后壓差小，導致閥dG/dC值在小開(kāi)度變大，在大開(kāi)度時(shí)變小，使閥門(mén)實(shí)際工作曲線(xiàn)向快開(kāi)方向偏移，閥權度越小其偏移越大，對于直線(xiàn)特性的閥門(mén)由于實(shí)際性能的偏移會(huì )導致閥門(mén)的有效調節的得開(kāi)度空間變小，因此閥門(mén)的理論性曲線(xiàn)以下弦弧如等百分比特性為好。等百分比特性曲線(xiàn)閥門(mén)，在閥權度0.3～0.5時(shí)實(shí)際工作曲線(xiàn)可能接近直線(xiàn)特性。

　　(2)通常閥門(mén)在小開(kāi)度情況下閥門(mén)的流速過(guò)高，在閥后會(huì )形成旺盛紊流的渦旋區，渦旋區和新壓力很低，該處壓力低于水溫對應的飽和壓力時(shí)水蒸氣的閃發(fā)揮導致汽水擊現象：嚴重的噪音，閥門(mén)及管道的振動(dòng)，閥門(mén)、管道、管支架的破壞。防治這種事故的發(fā)生首先在閥們流道設計上考慮閥塞和閥座在小開(kāi)度時(shí)形成狹長(cháng)的節流通道，約束旺盛紊流渦旋的形成；其次選用閥門(mén)時(shí)盡量加大閥權度，以避免閥門(mén)在小開(kāi)度下運行。另外，在不牽涉壓力工況題目時(shí)盡量堿平衡閥安裝在水溫較低的回水管道上。

　　2、自力式平衡閥

　　2.1自力式平衡閥工作原理

　　自力式平衡閥則可在沒(méi)有外接電源的情況下，自動(dòng)實(shí)現系統的流量平衡。自力式平衡閥是通過(guò)保持孔板(固定孔徑)前后壓差一定而實(shí)現流量限定的，因此，也可稱(chēng)定流量閥。

　　定流量閥作用對象是流量，能夠鎖定流經(jīng)閥門(mén)的水量，而不是針對阻力的平衡。他能夠解決系統的動(dòng)態(tài)失調題目：為了保持單臺制冷機、鍋爐、冷卻塔、換熱器這些設備的高效率運行，就需要控制這些設備流量固定于額定值；從系統末端來(lái)看，為了避免動(dòng)態(tài)調節的相互影響，也需要在末端裝置或分支處限制流量。

　　在設計中應留意的題目

　　自力式流量控制閥的缺點(diǎn)是在于閥門(mén)有最小工作差的要求，一般產(chǎn)品要求最小工作壓差20KPa，假如安裝在最不利回路上，勢必要求循環(huán)水泵多增加2米水柱的工作揚程，所以應采取近端安裝，遠端不安的方法。用戶(hù)離熱源間隔大于供熱半徑的80%時(shí)就不要安裝這種自力式流量控制閥。

　　四、差壓調節閥

　　1、差壓調節閥的原理

　　差壓調節閥的原理，本質(zhì)上和自力式平衡閥是一樣的。只不過(guò)自力式平衡閥中，孔板是作為一個(gè)部件存在于閥體中的；而差壓調節閥中沒(méi)有孔板這一部件，而是把差壓調節閥后面的系統看作一個(gè)孔板，因此，調節閥的差壓值實(shí)際指的是其后系統出進(jìn)口壓力差值。從差壓調節閥的結構可以看出：這種調節閥，目的是控制其后系統出進(jìn)口壓力差值固定不變�；�本功能是根據熱用戶(hù)熱負荷的需求，自動(dòng)調整熱用戶(hù)的運行流量。當一幢建筑，由于有的熱用戶(hù)要求室溫降低，則相應房間溫控閥的開(kāi)度變小，導致差壓調節閥的壓差值變大，超過(guò)設定值，此時(shí)壓差調節閥自動(dòng)關(guān)小閥芯，增大節流作用，使其系統壓差值減小，直至恢復為設定值。終極的效果是減少流量，適應熱用戶(hù)的需熱要求，借以減輕溫控閥的頻繁操縱。熱用戶(hù)要求進(jìn)步室溫時(shí)，壓差調節閥的作用正好相反(3)。

　　2、在設計時(shí)應留意的題目

　　有人以為在各戶(hù)內系統或立管上，都應裝置壓差調節閥。經(jīng)過(guò)模擬計算：假如在建筑物的熱進(jìn)口，同一安裝了平衡閥(含手動(dòng)、自力式)或壓差調節閥(但設計要公道)，則室內溫控閥在任何調節范圍內，其前后壓差都不會(huì )超過(guò)6～10 mH2O，即溫控閥都能在公道的條件下工作。因此，過(guò)多安裝壓差調節閥沒(méi)有必要，也是不經(jīng)濟的。

　　五、循環(huán)水泵變流量運行時(shí)，流量調節閥的選擇

　　這里主要指手動(dòng)平衡閥、自力式平衡閥和壓差調節閥的選擇。在循環(huán)水泵變流量運行時(shí)，手動(dòng)平衡閥呈等比失調，最有利于溫控閥的運行；但其缺點(diǎn)是手工操縱太多，難以實(shí)現理想調節。循環(huán)水泵變流量運行，各熱用戶(hù)進(jìn)口最理想的設定壓差值應是隨室外氣溫變動(dòng)的。對于這一點(diǎn)，自力式平衡閥、差壓調節閥，都不夠理想，但不會(huì )出現調節的失控。因此可采用這一類(lèi)型的調節閥，這對進(jìn)步供熱系統的調節性能是有好處的。

　　參考文獻

　　(1)涂光備，袁哲寧，黃保民等《供熱計量技術(shù)》北京：中國建筑產(chǎn)業(yè)出版社，2003

　　(2)崔笑千《關(guān)于平衡閥的應用》中國建筑學(xué)會(huì )建筑熱能動(dòng)力分會(huì )第十二屆學(xué)術(shù)交流大會(huì )論文集，鄭州，2003

　　(3)施俊良《調節閥的選擇》北京：中國建筑產(chǎn)業(yè)出版社，1986

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