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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
發(fā)布于：2019/11/13 9:03:13 點擊量：105
摘要：
流量調(diào)節(jié)閥，在計量收費的供熱系統(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，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)計中應(yīng)注意的問題。在溫控閥的選型設(shè)計中，在選出與管道同口徑的溫控閥的同時，還要給選定的溫控閥造成一個理想的壓差工作條件；電動調(diào)節(jié)閥是適用于計算機監(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；對手動平衡法來說，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；對自力式流量控制閥在設(shè)計選型時注意閥門有最小工作差的要求。
供熱系統(tǒng)實行熱計量收費可以節(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)搞計量收費，從節(jié)能的角度考慮，主要是挖掘這部分的節(jié)能潛力。
計量收費主要通過三個途徑宏觀節(jié)能：首先是裝設(shè)了流量調(diào)節(jié)閥，實現(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，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)閥來實現(xiàn)的。可見，流量調(diào)節(jié)閥，在計量收費的供熱系統(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，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)，恒溫閥會按設(shè)定要求自動控制和調(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，通過自動調(diào)節(jié)流量，實現(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，流量調(diào)節(jié)余地大，但價格比較貴，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整體，感溫包本身即是現(xiàn)場室內(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
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。一個供暖系統(tǒng)如果不設(shè)置溫控閥就不能稱之謂熱計量收費系統(tǒng)。
在溫控閥的設(shè)計中，正確選型十分重要。
溫控閥的選型目的，是根據(jù)設(shè)計流量（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）。因此，設(shè)計圖冊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)計人員使用。
在溫控閥的選型設(shè)計中，絕不是簡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理想的壓差工作條件。一個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，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、電動調(diào)節(jié)閥
電動調(diào)節(jié)閥是適用于計算機監(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。電動調(diào)節(jié)閥由閥體、驅(qū)動機構(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；而電動調(diào)節(jié)閥一般需要單相220V電源，通常作為計算機監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)（調(diào)節(jié)流量）。電動調(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
平衡閥分手動平衡閥和自力式平衡閥。無論手動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，限制實際運行流量不要超過設(shè)計流量；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，使電動調(diào)節(jié)閥或溫控閥能在一個許可的資用壓頭下工作。因此，手動平衡閥和自力式平衡閥，它們都是溫控閥或電動調(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)計不合理，電動調(diào)節(jié)閥或溫控閥都不能很好工作。
1、手動平衡閥
1.1 手動平衡閥的工作原理
手動平衡閥是一次性手動調(diào)節(jié)的，不能夠自動地隨系統(tǒng)工況變化而變化阻力系數(shù)，所以稱靜態(tài)平衡閥。手動平衡閥作用的對象是阻力，能夠起到手動可調(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)運行工況不同于設(shè)計工況時，循環(huán)水量多于或小于設(shè)計工況，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)計計算的比例平衡的分配，使各個支路的流量將同時按比例增減，仍然滿足當(dāng)前負(fù)荷下所對應(yīng)的流量要求。
1.2 手動平衡閥的選型與設(shè)計中應(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在頂壓差下測定的，而實際工況只要閥權(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，在大開度時變小，使閥門實際工作曲線向快開方向偏移，閥權(quán)度越小其偏移越大，對于直線特性的閥門由于實際性能的偏移會導(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時實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應(yīng)的飽和壓力時水蒸氣的閃發(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，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)計上考慮閥塞和閥座在小開度時形成狹長的節(jié)流通道，約束旺盛紊流渦旋的形成；其次選用閥門時盡量加大閥權(quán)度，以避免閥門在小開度下運行。另外，在不牽涉壓力工況問題時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，自動實現(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）前后壓差一定而實現(xiàn)流量限定的，因此，也可稱定流量閥。
定流量閥作用對象是流量，能夠鎖定流經(jīng)閥門的水量，而不是針對阻力的平衡。他能夠解決系統(tǒng)的動態(tài)失調(diào)問題：為了保持單臺制冷機、鍋爐、冷卻塔、換熱器這些設(shè)備的高效率運行，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)計中應(yīng)注意的問題
自力式流量控制閥的缺點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，勢必要求循環(huán)水泵多增加2米水柱的工作揚程，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)看作一個孔板，因此，調(diào)節(jié)閥的差壓值實際指的是其后系統(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，自動調(diào)整熱用戶的運行流量。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，此時壓差調(diào)節(jié)閥自動關(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，壓差調(diào)節(jié)閥的作用正好相反。
2、在設(shè)計時應(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)過模擬計算：如果在建筑物的熱入口，統(tǒng)一安裝了平衡閥（含手動、自力式）或壓差調(diào)節(jié)閥（但設(shè)計要合理），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)水泵變流量運行時，流量調(diào)節(jié)閥的選擇
這里主要指手動平衡閥、自力式平衡閥和壓差調(diào)節(jié)閥的選擇。
在循環(huán)水泵變流量運行時，手動平衡閥呈等比失調(diào)，最有利于溫控閥的運行；但其缺點是手工操作太多，難以實現(xiàn)理想調(diào)節(jié)。循環(huán)水泵變流量運行，各熱用戶入口最理想的設(shè)定壓差值應(yīng)是隨室外氣溫變動的。對于這一點，自力式平衡閥、差壓調(diào)節(jié)閥，都不夠理想，但不會出現(xiàn)調(diào)節(jié)的失控。因此可采用這一類型的調(diào)節(jié)閥，這對提高供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能是有好處的。
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