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淺析流量調(diào)節(jié)閥的選型的設(shè)計(jì)

        流量控制閥在計(jì)量收費(fèi)供暖供暖系統(tǒng)中占有非常重要的地位。因此，如何正確選擇和設(shè)計(jì)流量控制閥就顯得尤為關(guān)鍵。本文從流量控制閥的結(jié)構(gòu)和工作原理入手，提出了在選擇和設(shè)計(jì)控制閥時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。
        在溫控閥的選擇和設(shè)計(jì)中，在選擇與管路通徑相同的溫控閥的同時(shí)，也為所選的溫控閥創(chuàng)造了理想的壓差工況；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥適用于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的流量調(diào)節(jié)設(shè)備，一般用于無(wú)人值守的熱力站；對(duì)于手動(dòng)平衡法，如何利用閥門(mén)的特性曲線來(lái)分析閥門(mén)的調(diào)節(jié)性能，如何解決閥門(mén)開(kāi)度小問(wèn)題，閥門(mén)易引起蘇打水錘問(wèn)題；在設(shè)計(jì)和選擇自力式流量控制閥時(shí)，要注意閥門(mén)的最小工作差。在供熱系統(tǒng)中實(shí)施熱量計(jì)量收費(fèi)，可以節(jié)約能源，提高供熱系統(tǒng)的能效。就目前的情況而言，我國(guó)供熱系統(tǒng)的能效只有30%左右。人們往往只關(guān)注鍋爐和外網(wǎng)的熱損失，而忽略熱用戶的熱損失。熱用戶的熱量損失主要是由于冷熱不均造成的。這部分的熱損失約為30-40%，相當(dāng)可觀。供暖系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量和充電。從節(jié)能的角度來(lái)看，主要目的是挖掘這部分的節(jié)能潛力。
        計(jì)量計(jì)費(fèi)主要采用三種節(jié)能方式：一是加裝流量控制閥，實(shí)現(xiàn)流量平衡，二是克服冷熱不均現(xiàn)象；其次，通過(guò)溫控閥的作用，利用太陽(yáng)能、家電、照明等設(shè)備的自由熱量；三是提高用熱居民的節(jié)能意識(shí)，減少開(kāi)窗等不必要的散熱。在這三種節(jié)能方法中，有兩種是通過(guò)流量控制閥實(shí)現(xiàn)的?？梢?jiàn)，流量控制閥在計(jì)量收費(fèi)供熱系統(tǒng)中占有重要地位。因此，如何正確選擇和設(shè)計(jì)流量控制閥非常重要。
        一。溫控閥
        一、散熱器溫控閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 用戶房間的溫度控制是通過(guò)散熱器溫控閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。散熱器恒溫控制閥由恒溫控制器、流量調(diào)節(jié)閥和一對(duì)連接件組成。恒溫控制器的核心部件是傳感器單元，即溫度球。溫度球可以感應(yīng)周圍環(huán)境溫度的變化產(chǎn)生體積變化，帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥芯產(chǎn)生位移，進(jìn)而調(diào)節(jié)散熱器的水量來(lái)改變散熱器的散熱。恒溫閥的設(shè)定溫度可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，恒溫閥會(huì)根據(jù)設(shè)定的要求自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)散熱器的水量，從而達(dá)到控制室內(nèi)溫度的目的。溫控閥一般安裝在暖氣片前，自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，達(dá)到住戶所需的室溫。溫控閥分為二通溫控閥和三通溫控閥。三通溫控閥主要用于跨管的單管系統(tǒng)。其分流系數(shù)可在0-100%范圍內(nèi)變化。流量調(diào)節(jié)空間很大，但價(jià)格較貴，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。有的二通溫控閥用于雙管系統(tǒng)，有的用于單管系統(tǒng)。二管系統(tǒng)使用的二通溫控閥的阻力比較大；單管系統(tǒng)使用的阻力比較小。溫控閥的感溫球一般與閥體組裝為一體，感溫球本身就是現(xiàn)場(chǎng)室內(nèi)溫度傳感器。如有必要，可使用遠(yuǎn)程溫度傳感器；遠(yuǎn)程溫度傳感器放置在需要控溫的房間內(nèi)，閥體放置在供暖系統(tǒng)的某個(gè)部位。
         2、溫控閥的選擇與設(shè)計(jì)溫控閥是供暖系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)最重要的調(diào)節(jié)裝置，其他調(diào)節(jié)閥是輔助設(shè)備，因此溫控閥是重要的。如果供熱系統(tǒng)沒(méi)有配備溫控閥，就不能稱為熱量計(jì)量收費(fèi)系統(tǒng)。在溫控閥的設(shè)計(jì)中，正確的選擇非常重要。溫控閥選型的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)流量（在已知熱負(fù)荷下）和允許的阻力降來(lái)確定KV值（流量系數(shù)）；然后通過(guò)KV值確定溫控閥的直徑（型號(hào)）。因此，設(shè)計(jì)圖譜或制造商樣品中必須給出KV值與直徑的關(guān)系，否則不便于設(shè)計(jì)人員使用。在溫控閥的選擇和設(shè)計(jì)上，絕不是簡(jiǎn)單地選擇與管道口徑相同的溫控閥。但在選型過(guò)程中，要為所選的溫控閥創(chuàng)造一個(gè)理想的壓差工況。溫控閥的正常工作壓差在2～3mH2O之間，不超過(guò)6～10mH2O。為此，必須給出溫控閥的預(yù)設(shè)值范圍，以防止噪音影響溫控閥的正常工作。同一KV值下有兩種以上口徑選擇時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用口徑較小的溫控閥。目的是提高溫控閥的調(diào)節(jié)性能。
         2、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是一種適用于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的裝置。一般用于無(wú)人值守的熱力站。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由閥體、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和變送器組成。溫控閥是一種通過(guò)溫度傳感器自行調(diào)節(jié)流量的裝置。需要外接電源；電控閥一般需要單相220V電源，通常用作計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)流量）。電控閥或溫控閥是供暖系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)的最重要設(shè)備，其他是其輔助設(shè)備。
         3、平衡閥平衡閥分為手動(dòng)平衡閥和自力式平衡閥。無(wú)論是手動(dòng)平衡閥還是自力式平衡閥，其作用都是增加供暖系統(tǒng)近端阻力，限制實(shí)際操作流量不超過(guò)設(shè)計(jì)流量；換句話說(shuō)，它們的作用是克服供暖系統(tǒng)近端的過(guò)剩資源。配合壓頭，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或溫控閥可在允許的資本壓頭下工作。因此，手動(dòng)平衡閥和自力式平衡閥是溫控閥或電控閥的輔助流量調(diào)節(jié)裝置，但也很重要。如果選擇不當(dāng)或設(shè)計(jì)不合理，電控閥或溫控閥都不能正常工作。
         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(diào)節(jié)，不能隨著系統(tǒng)工況的變化而自動(dòng)改變阻力系數(shù)，故稱為靜平衡閥。手動(dòng)平衡閥的對(duì)象是阻力，它可以起到手動(dòng)調(diào)節(jié)孔板的作用，平衡管網(wǎng)系統(tǒng)的阻力，達(dá)到各回路阻力平衡的作用?？山鉀Q系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)失衡問(wèn)題：當(dāng)運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況不同時(shí)，循環(huán)水量大于或小于設(shè)計(jì)工況。由于平衡閥平衡系統(tǒng)阻力，新水量可按設(shè)計(jì)計(jì)算比例平衡分配，使各支路流量同時(shí)按比例增減，仍能滿足相應(yīng)的流量要求在當(dāng)前負(fù)載下。
         1.2 手動(dòng)平衡閥選型設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題
        (1)閥門(mén)特性曲線決定了閥門(mén)的調(diào)節(jié)性能，如截止閥的流量曲線，如果認(rèn)為流量在95%~100%之間變化是沒(méi)有意義的，所以0~5%的開(kāi)度實(shí)現(xiàn)了全流量變化。這種閥門(mén)不能作為水利條件的平衡調(diào)節(jié)。由于閥門(mén)的理論特性曲線是在頂壓差下測(cè)得的，只要閥權(quán)不為1，閥門(mén)在小開(kāi)度線處閥門(mén)前后會(huì)有較大的壓差。大開(kāi)度是指閥門(mén)前后壓差小，導(dǎo)致閥門(mén)dG/dC值在小開(kāi)度時(shí)變大，在大開(kāi)度時(shí)變小，從而使閥門(mén)的實(shí)際工作曲線閥門(mén)切換到快開(kāi)方向。閥權(quán)度越小，偏差越大。偏移量會(huì)引起閥門(mén)的有效調(diào)整開(kāi)口空間變小，所以最好有低于閥門(mén)理論曲線的弦弧，如等百分比特性。對(duì)于等百分比特性曲線的閥門(mén)，當(dāng)閥權(quán)度為0.3-0.5時(shí)，實(shí)際工作曲線可能接近線性特性。
         (2)一般閥門(mén)在小開(kāi)度的情況下流量過(guò)大，在閥門(mén)后會(huì)形成劇烈的湍流渦流區(qū)。渦流面積和新壓力很低，壓力低于水溫對(duì)應(yīng)的飽和度。壓力下水蒸氣的閃蒸導(dǎo)致蘇打水錘現(xiàn)象：噪音劇烈，閥門(mén)和管道振動(dòng)，閥門(mén)、管道和管道支架損壞。為防止此類事故的發(fā)生，首先在閥門(mén)流道設(shè)計(jì)中考慮閥芯和閥座，在開(kāi)度較小時(shí)形成狹長(zhǎng)的節(jié)流通道，限制形成強(qiáng)烈的湍流；其次，在選擇閥門(mén)時(shí)，盡量增大閥門(mén)功率。避免閥門(mén)在小開(kāi)度下工作的程度。另外，在不涉及壓力條件的情況下，盡量在水溫較低的回水管上安裝堿平衡閥。
         2、自力式平衡閥
        2.1 自力式平衡閥的工作原理 自力式平衡閥無(wú)需外接電源即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的流量平衡。自力式平衡閥是通過(guò)保持孔板（固定孔徑）前后壓差恒定來(lái)實(shí)現(xiàn)流量限制的，因此也可稱為恒流閥。恒流閥的對(duì)象是流量，它可以鎖定流經(jīng)閥門(mén)的水量，而不是阻力的平衡。他可以解決系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)不平衡問(wèn)題：為了保持單個(gè)冰箱、鍋爐、冷卻塔、換熱器等的高效運(yùn)行，需要控制這些設(shè)備的流量固定在額定值；從系統(tǒng)的末端，為了避免動(dòng)態(tài)調(diào)整的相互影響，還需要在末端設(shè)備或分支處限制流量。設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題 自力式流量控制閥的缺點(diǎn)是閥門(mén)有最小的工作差要求。一般產(chǎn)品要求zui低工作壓差為20KPa。如果安裝在最不利的回路上，必然需要循環(huán)水泵增加2米的水柱。因此，應(yīng)安裝在近端，而遠(yuǎn)端則不安。當(dāng)用戶遠(yuǎn)離熱源超過(guò)加熱半徑80%時(shí)，請(qǐng)勿安裝此自力式流量控制閥。
        四。差壓調(diào)節(jié)閥
        一、差壓調(diào)節(jié)閥的原理 差壓調(diào)節(jié)閥的原理與自力式平衡閥基本相同。只是在自力式平衡閥中，孔板作為閥體中的一個(gè)部件存在；差壓調(diào)節(jié)閥沒(méi)有孔板，而將差壓調(diào)節(jié)閥后面的系統(tǒng)視為孔板。因此，調(diào)節(jié)閥的壓差值實(shí)際上是指它是后續(xù)系統(tǒng)的入口和出口之間的壓力差。從壓差調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)可以看出，這種調(diào)節(jié)閥的作用是將系統(tǒng)的進(jìn)出口壓差控制在一定的范圍內(nèi)?；竟δ苁歉鶕?jù)熱力用戶的熱負(fù)荷需求，自動(dòng)調(diào)整熱力用戶的運(yùn)行流量。建筑物時(shí)，由于一些較熱的用戶要求降低室溫，相應(yīng)的室溫調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度變小，導(dǎo)致壓差調(diào)節(jié)閥的壓差值增大，超過(guò)設(shè)定值。此時(shí)，壓差調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)閉閥芯，加大節(jié)流作用，減小系統(tǒng)壓差，直至回到設(shè)定值。最終的效果是降低流量，適應(yīng)熱力用戶的熱量需求，從而減少溫控閥的頻繁操作。當(dāng)熱用戶要求提高室溫時(shí)，差壓調(diào)節(jié)閥起相反的作用。
         2、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。有些人認(rèn)為每個(gè)室內(nèi)系統(tǒng)或立管上都應(yīng)該安裝一個(gè)壓差調(diào)節(jié)閥。經(jīng)模擬計(jì)算：如果在建筑物的熱入口處安裝平衡閥（包括手動(dòng)和自力式）或差壓調(diào)節(jié)閥（但設(shè)計(jì)要合理），室內(nèi)溫控閥前后會(huì)有壓力在任何調(diào)整范圍內(nèi)。相差不會(huì)超過(guò)6-10mH2O，即溫控閥可以在合理的條件下工作。因此，安裝太多的壓差調(diào)節(jié)閥是沒(méi)有必要的，也是不經(jīng)濟(jì)的。
         5、循環(huán)水泵變流量運(yùn)行時(shí)，流量控制閥的選擇主要是指手動(dòng)平衡閥、自力式平衡閥和差壓控制閥的選擇。循環(huán)水泵變流量運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)平衡閥失衡，最有利于溫控閥的動(dòng)作；但它的缺點(diǎn)是人工操作過(guò)多，難以達(dá)到理想的調(diào)節(jié)效果。循環(huán)水泵變流量運(yùn)行，各熱力用戶入口處理想的設(shè)定壓差應(yīng)隨室外溫度變化。對(duì)于這一點(diǎn)，自力式平衡閥和差壓調(diào)節(jié)閥并不理想，但不會(huì)出現(xiàn)失控調(diào)節(jié)。因此，可以采用這種類型的調(diào)節(jié)閥，有利于提高供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能。