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提高供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié) 淺析流量閥選型設(shè)計(jì)
發(fā)布于：2019/11/13 9:03:13 點(diǎn)擊量：117
摘要：
流量調(diào)節(jié)閥，在計(jì)量收費(fèi)的供熱系統(tǒng)中，占有非常重要的地位。因此，如何正確的進(jìn)行流量調(diào)節(jié)閥的選型與設(shè)計(jì)，就顯得特別關(guān)鍵！本文從流量調(diào)節(jié)閥的構(gòu)造及工作原理入手，提出在調(diào)節(jié)閥的選型與設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。在溫控閥的選型設(shè)計(jì)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(diào)節(jié)閥是適用于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的設(shè)備，一般多在無人值守的熱力站中采用；對(duì)手動(dòng)平衡法來說，如何利用閥門的特性曲線分析閥門的調(diào)節(jié)性能，如何解決閥門在小開度情況下閥門容易導(dǎo)致導(dǎo)致汽水擊現(xiàn)象的問題；對(duì)自力式流量控制閥在設(shè)計(jì)選型時(shí)注意閥門有最小工作差的要求。
供熱系統(tǒng)實(shí)行熱計(jì)量收費(fèi)可以節(jié)約能源，提高供熱系統(tǒng)的能效。就目前現(xiàn)狀而言，我國(guó)供熱系統(tǒng)的能效只有30％左右。人們往往只注意鍋爐和外網(wǎng)的熱損失，而忽略了熱用戶散熱損失。熱用戶散熱損失，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(dāng)可觀的的。供熱系統(tǒng)搞計(jì)量收費(fèi)，從節(jié)能的角度考慮，主要是挖掘這部分的節(jié)能潛力。
計(jì)量收費(fèi)主要通過三個(gè)途徑宏觀節(jié)能：首先是裝設(shè)了流量調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)了流量平衡，進(jìn)而克服了冷熱不均現(xiàn)象；其次是通過溫控閥的作用，利用了太陽能、家電、照明等設(shè)備的自由熱；第三是提高了用熱居民的節(jié)能意識(shí)，減少了開窗戶等的無謂散熱。而這三條節(jié)能途徑，其中有二條都是通過流量調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)的。可見，流量調(diào)節(jié)閥，在計(jì)量收費(fèi)的供熱系統(tǒng)中，占有何等重要的地位。因此，如何正確的進(jìn)行流量調(diào)節(jié)閥的選型設(shè)計(jì)，就顯得非常重要。
一、溫控閥
1、散熱器溫控閥的構(gòu)造及工作原理
用戶室內(nèi)的溫度控制是通過散熱器恒溫控制閥來實(shí)現(xiàn)的。散熱器恒溫控制閥是由恒溫控制器、流量調(diào)節(jié)閥以及一對(duì)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(yīng)周圍環(huán)境溫度的變化而產(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)散熱器的水量來改變散熱器的散熱量。恒溫閥設(shè)定溫度可以人為調(diào)節(jié)，恒溫閥會(huì)按設(shè)定要求自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)散熱器的水量，從而來達(dá)到控制室內(nèi)溫度的目的。
溫控閥一般是裝在散熱器前，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，實(shí)現(xiàn)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(tǒng)，其分流系數(shù)可以在0～100％的范圍內(nèi)變動(dòng)，流量調(diào)節(jié)余地大，但價(jià)格比較貴，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。二通溫控閥有的用于雙管系統(tǒng)，有的用于單管系統(tǒng)。用于雙管系統(tǒng)的二通溫控閥阻力較大；用于單管系統(tǒng)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(xiàn)場(chǎng)室內(nèi)溫度傳感器。如果需要，可以采用遠(yuǎn)程溫度傳感器；遠(yuǎn)程溫度傳感器置于要求控溫的房間，閥體置于供暖系統(tǒng)上的某一部位。
2、溫控閥的選型設(shè)計(jì)
溫控閥是供暖系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)的最主要的調(diào)節(jié)設(shè)備，其他調(diào)節(jié)閥都是輔助設(shè)備，因此溫控閥是必備的。一個(gè)供暖系統(tǒng)如果不設(shè)置溫控閥就不能稱之謂熱計(jì)量收費(fèi)系統(tǒng)。
在溫控閥的設(shè)計(jì)中，正確選型十分重要。
溫控閥的選型目的，是根據(jù)設(shè)計(jì)流量（已知熱負(fù)荷下），允許阻力降確定KV值（流量系數(shù)）；然后由KV值確定溫控閥的直徑（型號(hào)）。因此，設(shè)計(jì)圖冊(cè)或廠家樣本一定要給出KV值與直徑的關(guān)系，否則不便于設(shè)計(jì)人員使用。
在溫控閥的選型設(shè)計(jì)中，絕不是簡(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6～10mH2O。為此，一定要給出溫控閥的預(yù)設(shè)定值的范圍，以防止產(chǎn)生噪音，影響溫控閥正常工作。當(dāng)在同一KV值下，有二種以上口徑的選擇時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇口徑小的溫控閥，其目的是為了提高溫控閥的調(diào)節(jié)性能。
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二、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥
電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是適用于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的設(shè)備。一般多在無人值守的熱力站中采用。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。溫控閥是通過感溫包進(jìn)行自力式流量調(diào)節(jié)的設(shè)備，不需要外接電源；而電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一般需要單相220V電源，通常作為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)流量）。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或溫控閥都是供熱系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)的最主要的設(shè)備，其它都是其輔助設(shè)備。
三、平衡閥
平衡閥分手動(dòng)平衡閥和自力式平衡閥。無論手動(dòng)平衡閥還是自力式平衡閥，它們的作用都是使供熱系統(tǒng)的近端增加阻力，限制實(shí)際運(yùn)行流量不要超過設(shè)計(jì)流量；換句話說，其作用就是克服供熱系統(tǒng)近端的多余資用壓頭，使電動(dòng)調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥的輔助流量調(diào)節(jié)裝置，但又是非常重要的，如果選型不當(dāng)，或設(shè)計(jì)不合理，電動(dòng)調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)的，不能夠自動(dòng)地隨系統(tǒng)工況變化而變化阻力系數(shù)，所以稱靜態(tài)平衡閥。手動(dòng)平衡閥作用的對(duì)象是阻力，能夠起到手動(dòng)可調(diào)孔板的作用，來平衡管網(wǎng)系統(tǒng)的阻力，達(dá)到各個(gè)環(huán)路的阻力平衡的作用。能夠解決系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)失調(diào)問題：當(dāng)運(yùn)行工況不同于設(shè)計(jì)工況時(shí)，循環(huán)水量多于或小于設(shè)計(jì)工況，由于平衡閥平衡的是系統(tǒng)阻力，能夠?qū)⑿碌乃堪凑赵O(shè)計(jì)計(jì)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，仍然滿足當(dāng)前負(fù)荷下所對(duì)應(yīng)的流量要求。
1.2 手動(dòng)平衡閥的選型與設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
（1）閥門特性曲線決定了閥門的調(diào)節(jié)性能，如截止閥的流量曲線，如果認(rèn)為95％～100％之間的流量變化是沒有意義的，那么開度從0～5％即實(shí)現(xiàn)了流量的全程變化，這樣的閥門是不能作為水利工況平衡調(diào)節(jié)使用的。由于閥門理論特性曲線實(shí)在頂壓差下測(cè)定的，而實(shí)際工況只要閥權(quán)度不為1則閥門在小開度線閥門前后壓差大，大開度是閥前后壓差小，導(dǎo)致閥dG/dC值在小開度變大，在大開度時(shí)變小，使閥門實(shí)際工作曲線向快開方向偏移，閥權(quán)度越小其偏移越大，對(duì)于直線特性的閥門由于實(shí)際性能的偏移會(huì)導(dǎo)致閥門的有效調(diào)節(jié)的得開度空間變小，因此閥門的理論性曲線以下弦弧如等百分比特性為好。等百分比特性曲線閥門，在閥權(quán)度0.3～0.5時(shí)實(shí)際工作曲線可能接近直線特性。
（2）通常閥門在小開度情況下閥門的流速過高，在閥后會(huì)形成旺盛紊流的渦旋區(qū)，渦旋區(qū)和新壓力很低，該處壓力低于水溫對(duì)應(yīng)的飽和壓力時(shí)水蒸氣的閃發(fā)揮導(dǎo)致汽水擊現(xiàn)象：嚴(yán)重的噪音，閥門及管道的振動(dòng)，閥門、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(shè)計(jì)上考慮閥塞和閥座在小開度時(shí)形成狹長(zhǎng)的節(jié)流通道，約束旺盛紊流渦旋的形成；其次選用閥門時(shí)盡量加大閥權(quán)度，以避免閥門在小開度下運(yùn)行。另外，在不牽涉壓力工況問題時(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有外接電源的情況下，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的流量平衡。自力式平衡閥是通過保持孔板（固定孔徑）前后壓差一定而實(shí)現(xiàn)流量限定的，因此，也可稱定流量閥。
定流量閥作用對(duì)象是流量，能夠鎖定流經(jīng)閥門的水量，而不是針對(duì)阻力的平衡。他能夠解決系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)失調(diào)問題：為了保持單臺(tái)制冷機(jī)、鍋爐、冷卻塔、換熱器這些設(shè)備的高效率運(yùn)行，就需要控制這些設(shè)備流量固定于額定值；從系統(tǒng)末端來看，為了避免動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的相互影響，也需要在末端裝置或分支處限制流量。
在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
自力式流量控制閥的缺點(diǎn)是在于閥門有最小工作差的要求，一般產(chǎn)品要求最小工作壓差20KPa，如果安裝在最不利回路上，勢(shì)必要求循環(huán)水泵多增加2米水柱的工作揚(yáng)程，所以應(yīng)采取近端安裝，遠(yuǎn)端不安的方法。用戶離熱源距離大于供熱半徑的80％時(shí)就不要安裝這種自力式流量控制閥。
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四、差壓調(diào)節(jié)閥
1、差壓調(diào)節(jié)閥的原理
差壓調(diào)節(jié)閥的原理，本質(zhì)上和自力式平衡閥是一樣的。只不過自力式平衡閥中，孔板是作為一個(gè)部件存在于閥體中的；而差壓調(diào)節(jié)閥中沒有孔板這一部件，而是把差壓調(diào)節(jié)閥后面的系統(tǒng)看作一個(gè)孔板，因此，調(diào)節(jié)閥的差壓值實(shí)際指的是其后系統(tǒng)出入口壓力差值。從差壓調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)可以看出：這種調(diào)節(jié)閥，目的是控制其后系統(tǒng)出入口壓力差值固定不變。基本功能是根據(jù)熱用戶熱負(fù)荷的需求，自動(dòng)調(diào)整熱用戶的運(yùn)行流量。當(dāng)一幢建筑，由于有的熱用戶要求室溫降低，則相應(yīng)房間溫控閥的開度變小，導(dǎo)致差壓調(diào)節(jié)閥的壓差值變大，超過設(shè)定值，此時(shí)壓差調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)小閥芯，增大節(jié)流作用，使其系統(tǒng)壓差值減小，直至恢復(fù)為設(shè)定值。最終的效果是減少流量，適應(yīng)熱用戶的需熱要求，借以減輕溫控閥的頻繁操作。熱用戶要求提高室溫時(shí)，壓差調(diào)節(jié)閥的作用正好相反。
2、在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題
有人認(rèn)為在各戶內(nèi)系統(tǒng)或立管上，都應(yīng)裝置壓差調(diào)節(jié)閥。經(jīng)過模擬計(jì)算：如果在建筑物的熱入口，統(tǒng)一安裝了平衡閥（含手動(dòng)、自力式）或壓差調(diào)節(jié)閥（但設(shè)計(jì)要合理），則室內(nèi)溫控閥在任何調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，其前后壓差都不會(huì)超過6～10mH2O，即溫控閥都能在合理的條件下工作。因此，過多安裝壓差調(diào)節(jié)閥沒有必要，也是不經(jīng)濟(jì)的。
五、循環(huán)水泵變流量運(yùn)行時(shí)，流量調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥的選擇。
在循環(huán)水泵變流量運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)平衡閥呈等比失調(diào)，最有利于溫控閥的運(yùn)行；但其缺點(diǎn)是手工操作太多，難以實(shí)現(xiàn)理想調(diào)節(jié)。循環(huán)水泵變流量運(yùn)行，各熱用戶入口最理想的設(shè)定壓差值應(yīng)是隨室外氣溫變動(dòng)的。對(duì)于這一點(diǎn)，自力式平衡閥、差壓調(diào)節(jié)閥，都不夠理想，但不會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)的失控。因此可采用這一類型的調(diào)節(jié)閥，這對(duì)提高供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能是有好處的。
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