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動態流量平衡閥和電動調節閥組合性能分析
發布于：2019/11/15 9:09:03 點擊量：325
隨著人們生活水平和節能意識的不斷提高，變流量系統在暖通空調工程中占據越來越重要的位置，同時，一種新型的水力系統—全面平衡的水力系統也在暖通空調工程中得到越來越廣泛的應用。
全面平衡的水力系統一般通過動態平衡電動調節閥調節末端設備（如空調箱）的流量來調控目標區域的溫度，它能動態的平衡系統的壓力變化，使二臺或多臺末端設備間的流量調節不互相干擾，因此這種系統具有高效節能性。
目前在一些空調項目中，一些設計人員為實現相同的功能，在設計中選用動態流量平衡閥和電動調節閥的組合系統來代替動態平衡電動調節閥，并宣稱這二種配置具有相同的功能。那么動態流量平衡閥和電動調節閥組合能代替動態平衡電動調節閥么，下面對這兩種配置的功能特性進行一些分析和比較。
一、動態平衡電動調節閥性能分析：
動態平衡電動調節閥是區別于傳統的電動調節閥的新一代產品，是動態平衡與電動調節一體化的產品，它具有以下特點：
1、具有動態平衡功能：
動態平衡功能是指根據末端設備負荷變化要求電動調節閥膽調至某一開度時，不論系統壓力如何變化，閥門都能夠動態地平衡系統的阻力，使其流量不受系統壓力波動的影響而保持恒定。
如圖1所示，為一組多臺空氣處理機并聯環路（圖中只畫出2路）。每路通過動態平衡電動閥來調節目標區域的回風溫度，其中區域一的設定溫度為25℃，區域二的設定溫度為27℃。
假定處于夏季工況，區域一已調至平衡狀態，即目標區域的溫度T1已穩定在25℃，這時動態平衡電動閥的開度維持在某一位置保持不變以輸出一個恒定的流量。
區域二還處于不穩定狀態，測量回風溫度T2為24℃，低于設定溫度27℃，這時測量溫度會和設定溫度在溫度控制器進行比較，輸出信號將動態平衡電動閥關小以減少流過空氣處理機二的冷水量，這時制冷量會減少，使測量溫度T2升高，接近設定溫度；以此同時，系統立管C、D二點的壓差會增大，空氣處理機一環路動態平衡電動閥DV1二端C、B1二點的壓差也相應增大。但是由于動態平衡電動閥的動態平衡功能（動態平衡閥芯PV1的定壓差作用），該閥電動調節閥芯二端A1、B1點的壓差并不發生變化，因此空氣處理機一環路的流量維持不變，制冷量不變，相應的區域一仍處于平衡狀態（圖2為動態平衡電動調節閥的動態平衡曲線）。
由上可見，空氣處理機二環路的調節沒有對已經平衡的空氣處理機一環路產生干擾，因此這兩個環路間不存在動態水力失調。對于多環路系統，任何一個環路的調節都不會對其它環路產生干擾，同時任何一個環路都不會受到其它環路調節的影響，系統越大，這種動態平衡的特性就越明顯，每一個環路只受自己區域負荷變化的影響，而不受系統壓力波動的影響，因此很容易達到并維持平衡狀態。
2、具有優良的電動調節功能：
電動調節功能是指閥門能根據目標區域溫度控制信號的變化自動的調節閥門的開度，從而改變水流量，最終使目標區域的實際溫度與設定溫度一致。
評價電動調節功能好壞的是電動調節閥的流量特性曲線。在空調系統中，常用的電動調節閥的理想流量特性曲線是直線的或者等百分比的。但是對于一般的電動調節閥，在實際使用過程中由于閥權度較小，使得實際的流量特性曲線偏離理想的流量特性曲線。如圖3，某電動調節閥理想的流量特性曲線是直線型（曲線1），但是在安裝到系統管路上后實際的流量特性曲線接近快開型（曲線2），調節特性變差。
動態平衡電動調節閥由于獨特的閥體結構，在實際的使用工程中閥權度基本為1，因此其實際的流量特性曲線與理想的流量特性曲線一致（如圖4），沒有偏離，因此具有優良的電動調節功能。
二、動態流量平衡閥和電動調節閥組合性能分析
如圖5所示，為一組多臺空氣箱并聯環路（圖中只畫出2路）。每路在進口處安裝了動態流量平衡閥和電動調節閥。
圖6為這兩種閥門組合的特性曲線圖。其中左側為動態流量平衡閥的（流量-壓差）曲線，右側為電動調節閥流量特性曲線（流量—開度）。
1、電動調節功能分析：
假設選定電動調節閥的理想流量特性曲線是直線型的，如前所述，在實際安裝時由于閥權度降低，電動調節閥的實際流量特性曲線會偏離理想的流量特性曲線，當它與動態流量平衡閥串聯時，由于動態流量平衡閥的分壓作用，使電動調節閥的閥權度進一步降低，偏離理想流量特性曲線的程度更大。如圖6右側所示，曲線1為電動調節閥的理想流量特性曲線，曲線2為未安裝動態平衡閥的實際流量特性曲線，曲線3為串聯了動態流量平衡閥后的實際流量特性曲線，曲線3的偏離程度更大，調節特性更差。
所以這種串聯系統由于安裝了動態平衡閥，其電動調節特性非但沒有升高，反而比一般的電動調節閥還差，因此可以說串聯組合消弱了電動調節閥的電動調節特性。
2、是否具有動態平衡功能：
考察組合閥是否具有動態平衡功能就必須了解動態平衡功能的要求。對于這種組合閥，動態平衡功能是指根據末端設備負荷變化要求電動調節閥調至某一開度時，不論系統壓力如何變化，閥門都能夠動態地平衡系統的阻力，使其流量不受系統壓力波動的影響而保持恒定。
如圖5所示，組合閥中兩種閥的設計流量均為空調箱的設計流量。系統在實際的運行過程中根據末端設備負荷變化要求在0-Q設計之間調節流量，因此系統絕大部分時間的實際流量都是低于設計流量的。
由于系統要求流量在0-Q設計之間變化，因此對于動態流量平衡閥，如圖6所示，其實際工作區間處于非工作區（壓差為0-P最小）的斜線區域，這時實際上動態平衡閥的閥膽始終處于全開位置，等同于一個固定節流元件。如根據末端設備負荷變化要求系統實際需要流量為Q0，這時電動調節閥接受溫度控制信號調節閥膽至開度為57%的B點，與此同時，動態流量平衡閥的工作點為A，其對應壓差為P0，流量為Q0，這時動態流量平衡閥閥膽處于全開位置。當系統壓差在一定范圍內上下波動時，動態平衡閥膽始終處于全開位置，并不能起到平衡系統壓力波動而保持電動調節閥流量輸出不變的作用，因此這種組合不具備動態平衡功能。而只能依靠電動調節閥自身的調節作用在系統壓力變化時改變開度來調節流量，但是這種調節對于大系統來說惰性很大，很難達到好的效果。
當圖5系統A、C點壓差波動超過（P動態平衡閥最小+P電動調節閥設計壓差）時，動態平衡閥才進入實際壓差工作區，閥膽開始動作，限制管道的流量不超過設計流量。
3、組合閥的限流作用是優點么：
如上所述組合閥具有限流作用，但是這種限流僅局限于限制最大流量不超過設計流量，與動態平衡電動調節閥的動態平衡功能相比微不足道，而且這種功能還是以消弱電動調節閥的電動調節功能、增大阻力為代價的。實際上即使沒有安裝動態平衡閥，電動調節閥在系統壓差增大從而使流量超過設計流量時也會自動的減少開度，從而限制和調節流量。因此組合閥的限流作用只是特點而不是優點。
三、動態平衡電動調節閥與“動態流量平衡閥+電動調節閥”組合方案比較：
技術特性比 較 | 動態平衡電動調節閥 | 動態流量平衡閥+電動調節閥 | 備注 |
是否具有動態平衡功能 | 具有動態平衡功能 | 不具有動態平衡功能 | 動態平衡功能是指根據末端設備負荷變化要求電動調節閥膽調至某一開度時，不論系統壓力如何變化，閥門都能夠動態地平衡系統的阻力，使其流量不受系統壓力波動的影響而保持恒定 |
是否具有電動調節功能 | 具有電動調節功能，并且由于閥體內部結構的作用，使閥門實際的工作特性曲線與理想的流量特性曲線一致，沒有偏離，電動調節特性特別好，遠遠的高于一般的電動調節閥 | 由于動態流量平衡閥的分壓作用，使這種配置閥權度較一般的自控閥門更低，其實際的工作特性曲線偏離理想流量特性的程度更大，因此調節特性較一般的自控閥門更差 | 閥門的實際工作特性曲線是反映閥門對溫度等信號調節能力及精度的最重要性能，實際工作曲線偏離理想的流量特性曲線的程度越大，則調節特性越差，調節精度越低 |
產品功能描述 | 動態平衡與電動調節一體化的功能 | 僅有電動調節功能，而且調節特性受到了消弱 | 由于組合閥中動態流量平衡閥一直處于非工作區，閥膽根本不動，而且它的使用消弱了電動調節閥的調節特性；并且它的所謂最大限流功能電動調節閥本身也有，而且是更好的根據溫度控制要求自動的限制和調節流量，因此一般認為這種組合閥的功能低于一般的電動調節閥 |
組合閥中的動態流量平衡閥有用么 | 由于動態流量平衡閥的流量是按照設計流量定制的，在變流量水系統運行中實際流量都等于或小于設計流量，因此動態平衡電動調節閥實際上一直處于非工作區，等同于一個不能調節的固定節流元件，沒有任何作用 | ||
組合閥的最大流量限制作用是優點么 | 一體閥具有根據溫度控制信號的要求在任一開度位置限制、調節和平衡流量的功能，遠遠優于最大流量限制功能 | 電動調節閥本身具有更好的根據溫度控制要求自動的限制和調節流量的功能，包含和優于最大流量限制功能 | |
安 裝 | 安裝簡單快捷 | 由于實際上需要安裝二個閥，因此安裝較復雜 | |
推 薦 | 推薦使用動態平衡電動調節閥 | 如果因為投資問題不使用一體閥，也建議只使用“電動調節閥”或“靜態平衡閥+電動調節閥”，而不使用“動態流量平衡閥+電動調節閥” | 動態流量平衡閥實質上是一種定流量閥 |
四、結論：
綜上所述，由于“動態流量平衡閥+電動調節閥”組合不具備動態平衡功能，且其電動調節功能相較于一般的電動調節閥還受到了消弱，因此“動態流量平衡閥+電動調節閥”不能替代動態平衡電動調節閥。
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