动态平衡阀及其在暖通空调工程中的应用.doc

专家论坛动态平衡阀及其在暖通空调工程中的应用（机械工业部设计研究院 李著萱）随着我国国民经济的高速发展，城市的建筑建设规模越来越大，人们对室内环境的要求也越来越高。尤其是建设在黄金地带的商业建筑，如何能提高有效的商用面积率：保证空调系统的使用和运行并不由此而增加能耗？是暖通专业及建筑开发商共同关注的问题。1暖通空调设计中水力系统的现状无论是空调或采暖工程中，由于条件的制约及不可能完全采用同程系统。而异程系统在实际的设计中，为了保证系统最不利环路末端的资用压头，所有其他空调采暖设备末端的资用压头往往大于设计工况的需要值，特别是在规模大建筑功能复杂的工程中，异程管线长，末端设备的阻力差异大及空调末端启停差异大的系统，在靠近冷热源位置的资用压头余量过大，往往出现流量分配偏离设计状态，导致其系统水力失调。流量的偏差会产生冷热源近端的空调太凉或采暖不热的现象。不但不能保证使用的功能，还造成了能源上的浪费。2解决水利失调的办法21加节流孔板在热力入口或空调靠近冷源环路的部分管段上增加节流孔板。采用这种办法解决水力失调的前提是：水系统阻力计算准确、热力或空调末端流量不能发生变化。因此在末端流量变化时仍会造成水力失调及能源上的浪费。22安装手动调节阀对大型空调系统而言，采用手动调节阀调节过程复杂，手动调节前端阀门，后端流量会受影响。后端调整流量，前端流量又会变化。因此调节费时费力；对于复杂系统，要求调节阀门的工程师经验丰富。并且一旦系统压力或负荷发生变化仍需要重新调整水力系统。23安装动态流量平衡阀热力入口或空调设备末端的设计流量确定后，根据流量及阀门处的压力变化范围选定动态平衡阀，安上设置好的阀门既可使用。只要阀门处的压差变化在阀门的设计压力范围内，无需任何人为的调节。3动态平衡阀的特点31动态平衡阀的工作原理：通过改变平衡阀的阀芯的过流面积来适应阀门前后的变化，从而达到控制流量的目的。动态平衡阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，对于不可压缩的流体其简化流量的方程为：Q=KA（P）?式中：Q通过平衡阀的流量；K阀门开度的流量系数；A阀芯的过流面积 P阀门进出口压差由于在阀门的开度不变的前提下，K值的变化可忽略，因此阀门的流量要保持恒定应控制A（P）?不变。而平衡阀由可变过流面积的阀胆和高精度（5%）的弹簧及支撑装置构成。弹簧受压差的作用自动控制阀胆上过流面积的大小，从而使通过阀门的流量恒定。32阀门的工作过程：当平衡阀前后压差小于最小启动压差是弹簧未被压缩，流通面积最大。当阀门前后压差在工作范围时阀胆压缩弹簧，进入工作状态，水流通过阀胆两边的圆孔和几何型的通道流过；由于阀胆在运动，两边几何流型的通道也因此变化阀体的流通面积不断变化，在这一压差范围内水流流量基本保持恒定。当平衡阀前后压差超越工作范围是，阀胆完全压缩弹簧，水流只从阀胆两边的圆孔流过，此时阀胆变成了固定的调节器，流量与压差成正比，随压差的增大而增大。动态平衡阀具有在一定的压力范围内限制空调末端设备的最大流量、自动恒定流量的特点，在大工型、复杂、空调采暖负荷不恒定的工程中，简化了系统调试过成，并缩短了调试时间。特别是在异程水系统中使用平衡阀，可以容易实现水力工况平衡、满足设计环境温度的要求，并且在空调系统的运行中末端设备可以不受其他末端的启停干扰。4动态平衡阀在实际工程中的应用41区域供暖热力入口处采用动态平衡阀，保证系统所需流量。室内采暖系统，温控阀保证每个散热器通过所需流量，动态平衡阀保证各立管流量恒定，解决水平失调。42空调系统大型集中空调系统中，在空调设备（空气处理机及风机盘管）末端设置平衡阀，通过三通（或两通）电动阀保证设备所需流量，平衡阀实现水力工况调节。在冷热源，冷却塔、水泵等处当设计管线受限时。用平衡阀来避免负荷偏载，保证设备的正常运行。5空调系统设计动态平衡阀反感因该注意的问题51动态平衡阀只起水力平衡的作用，不能用于负荷调节由于对动态平衡阀的误解，容易认为平衡阀也能平衡空调或采暖负荷，用平衡阀取代电动三通阀或两通阀。但随着维护结构负荷或室内负荷（人员、设备、照明等）的动态变化，要求空调设备提供的水量也动态变化，才能如人所愿既能保证室内温度的要求、又起到了节省的作用。在大型空调系统中，空调设备设置了平衡阀后；各个设备的启停不会干扰影响其他设备的水流量，平衡阀起到了水力平衡的作用；而电动三通或两通阀节流，能够调节环境负荷所需数量。目前，带电动自控制功能的动态平衡阀已经面市，按负荷需求动态平衡空调系统实行节能就更容易实现了。因此采用带电动自控功能的动态平衡阀，可以将水力平衡与负荷调节合二为一，并直接用电脑控制设定流量，还简化了安装及便于安装在狭小的空间内。52动态平衡阀不应该多极设置在空调设置中，手动调节阀是多极设计的。而按照这一方法多极设置动态平衡阀设计概念是不对的。其理由是：如果下级的一个或多个设备关闭电动阀，而上级平衡阀扔保持流量不变，则会造成下级未关闭的设备流量增加，不但加大了水流噪声，还会影响使用功能，并且也增加了不必要的经济投资。53空调设计中应根据冬夏供回水温差水量合理设置动态平衡阀在四管制空调系统中用两个平衡阀是可以满足冬季及夏季不同的水量要求的，当冬、夏季节空调供热、冷水温差不同时，水流量差异很大，因此在两管制水系统中则应根据冬、夏季不同流量的要求设置平衡阀：方法一，设置可变流量型动态平衡阀，冬夏换季时转换阀门。方法二，设置两个平衡阀，阀1按冬季流量选择阀门，阀2按夏、冬季最大水量之差选择阀门，冬季阀1，夏季开两个阀，用两个阀门实现空调设备的四管制功能。方法三，采用带自控装置的动态平衡阀通过电脑设置流量。否则，由于冬季夏季空调水流量不同，而简单在空调末端上设置固定流量的动态平衡阀是不可能满足两个季节的水量平衡的。6动态平衡阀工程设计实例61工程简介座落在北京繁华的王俯井商业街的新东安市场，是由北京东安集团与香港新鸿基房地产发展有限公司合资兴建的工程，占地面积约21400m2。工程建设规模庞大，建筑平面分为A、B、C、D四个区，其中A、B、C区为新东安市场部分；D区为动城区回迁部分。地下三层，地上六层，裙房之上的写字楼为十一层（图1 新东安市场平面分区示意图）新东安市场冷冻机房总负荷为10450RT（约36750KW）。空调水由地下三层冷冻房引至地下二层。为了减小非商用面积。水系统为下供下回双管异程式系统。从地下二层至各区的20个空调水管井。风机盘管水系统根据建筑负荷特点分为内区，外区两个环路。内区只供冷冻水，外区冬季供热水。根据气候及室内符合情况，通过楼宇自控系统在地下二层按竖井电动切换控制外区双温水的冷、热水开关。62空调设计的平衡阀方案对于冷冻机组和冷冻泵来说，为了避免由于各种因素造成的负荷偏载发生，在冷冻机和定水流量的二次泵出口上安装了平衡阀。由于新东安市场建筑平面大，并且业主及建筑师要求“黄金之地”有效商用面积率高，因此设备用房和管井面积小，并其位置也很不利，这样对纵向达108m，横向跨越270m的管路系统来说，管路的阻力平衡和系统调试的困难是相当大的。为了解决水系统“管线长，难平衡”的困难，设计过程中拟订了两套平衡方案。方案一：多极设置普通水管井间安装平衡阀 在主管线与20个暖通水管井间安装平衡阀 在竖井出口位置安装平衡阀 在每个空调箱上安装平衡阀 在每个租户的出水口上安装平衡阀方案二：使用动态平衡阀 在末端装置风机盘管上安装平衡阀 在末端装置空调箱上安装平衡阀经过经济比较，最终采纳的平衡阀方案是空调箱末端安装平衡阀及自控阀零售和内区写字楼两或三个风机盘管合用一个平衡阀及自控阀，外区写字楼每个风机盘管自用一个平衡阀及自控阀。63平衡阀应用总结 长管线异程大系统多级安装普通平衡阀价格高于末端设备一级动态平衡阀。 在末端装置上安装动态平衡阀，维修时影响的范围小，并各租户空调设备启停的影响。 动态平衡阀自带过滤器，避免了水系统管路中的污垢对自控阀门的损伤。由于动态平衡阀在某一段压力范围内的误差只有5%，其些设备的开或关对其他设备的流量几乎没有影响，保证了末端装置水流量的稳定性。新东安市场工程是政府关注的工程，工期紧；随着市场的变化也引起了工程设计的多次变化。因此工程等不及调试就马上开业，虽然调试工作仍未全面进行，但由于使用了动态平衡阀，空调面积达18万平方米的异程水系统，“不调即用”的确使业主受益。整个新东安市场建筑功能比较复杂，内含写、，计算机网络中心、商场、零售店铺、餐饮、电影院等，其建筑平面复杂、变化多端。其建筑功能也不可能相对集中。业主要求设计要作到动态适应市场的变化以不变应万变，因此空调负荷的性质多变、各区、各类的空调最大负荷时刻也不相同。然而正式采用了正确的设计方案和这种不受其他空调末端启停干扰的动态平衡阀，动态保持各开启末端的流量，使这个庞大的异程空调水系统的安全正常运行得到保证。至今为止尚未发现由于水力失调而引起的“租户投诉”，从目前情况看来，新东安市场工程中使用动态平衡阀是成功的。近年来北京地区在空调系统和供热系统中采用了一些流量和压差控制阀，取得了较好的效果，由于种类较多、性能各异，设计者选用有一定的困难。本文产品样本、厂家的介绍以一些参考资料，结合工程中遇到的问题，作一些初步的分析，希望有助于正确选用调控阀门。关键词 调节 控制 平衡阀 流量控制阀 压差控制阀供暖系统和空调水系统均存在水力不平衡而引起的运行工况失调问题，因此水系统的初调节和运行中的调节控制成为十分重要的问题。由于各种水系统本身的特性和需求的不同，需要采用各种不同构造、不同性能的水力平衡阀门来实现流量的调控。目前，在工程中用到的有平衡阀、流量限制阀（亦称动态流量平衡阀、流量限制器、自力式平衡阀等）、压差控制阀、恒定流量控制阀。只有正确选择合理的调节阀门，才能使流量调控达到预期的效果。笔者收集了这类阀门的样本及资料，下面将这些阀门的构造、特性和使用范围做粗线的介绍。各厂家生产的阀门称谓不同，目前尚无统一的名称，下面为了叙述方便，将以控制压差为目标的称谓压差控制阀。1 平衡阀（静态）该阀的外形见图1-a,平衡阀是一种调节阀，调节性能好，一般接近线性特性或部分等百分比特性，见图1-b.平衡阀需要人工设定开度，实际上是一个局部阻力系数可以人工改变的阻力元件，平衡阀阀芯前后有两个测压孔，可用来测量压力、压差和流量。平衡阀用在系统的初次调节，可安装在每幢楼的采暖入口或并联支路上。调试时必须采用职能仪表与阀门的两个测孔相连，通过智能仪表和计算机软件计算确定每一平衡阀的开度。调节方法有很多种，调节速度和调节精度等各不相同。无论采用哪种方法，都要求在每一并联支路上均安装平衡阀，不能只在管路阻力偏小的支路上安装，否则职能仪表无法测出每一支路的压差或流量，平衡阀职能起到手动调节的作用。系统初调节完成后，各平衡阀的开度被固定，其局部阻 力系 数被固定，如果系统为定流量系统，则系统始终处于平衡状态。当系统增加或减少用户时，必须用智能仪表重新测试并确定各阀门开度，达到新的流量平衡状态。平衡阀用于变流量系统时，职能起到阻力元件作用，即在系统初次调节时能起到调节流量平衡的作用，尤其在管路水力计算中，用改变管径难于平衡时，有平衡阀可以解决问题。但在运行中，由于工况不断变化，此阀不能随时变化，不能起到动态平衡作用。为了区分方便，可以称此阀为静态平衡阀，而不能称为流量或压差控制阀。2 流量控制阀经常称为动态流量控制阀，根据性能可分为下面两种：21固定流量型根据作用原理不同，此阀分为两种：21.1 调节过流面积型此阀厂家称为动态平衡阀，阀的外型见图2.1.1-a,当系统内有的用户阀门进行调节时，管网中压力发生变化，引起其他用户流量发生变化，采用此种阀门后，流量可以保持不变。其工作原理是，作用在该控制阀前后的压差发生变化后，通过弹簧的作用，使阀胆移动，水流通过阀胆两边圆孔和几何通道的面积改变，以保持流量不变，此种阀门相当于一个局部阻力随时改变的节流元件。水为不可压缩流体，通过阀的水流量公式如下：G=KFP式中 G流量平衡阀的流量：K与开度有关的系数，当达到某一开度以上时，K值近似不变；F阀芯的过流面积；P阀门的进出口压力差。从式中可见，要保持G不变，只需保证FP不变即可，从2.1.1-c2中可见，P增大时，阀胆向内移动，见小了阀的开度，F值变小。根据压差的不同，弹簧能自动控制阀胆上过流面积不同，保持FP不变，从而使G不变。大流量的阀门内置若干个阀胆同时起作用。阀的流量特性可用图2.1.1-b表示。当PPmin时，阀胆处于静止状态（图2.1.1-c1）弹簧没有被压缩，阀芯过流面积最大，阀胆如一个固定的节流元件，流量与压差成正比。当PminPmax时，阀胆随时随压差变化而移动（见图2.1.1-c2）,弹簧被压缩程度随时改变，过流面积也随时改变，局部阻力在变化。流量恒定在G。当PPmax时，阀胆完全压缩（见图2.1.1-c3）弹簧过流面积最小，阀胆又成为固定的节流元件，流量与压差成正比。该阀的正常工作范围在Pmin和Pmax之间，即在G=G。这一段的压差内。212过流面颊不变型（控制压差）此阀经常称为限流阀，限制流量不超过最大流量，见图2.1.2-a,系统在压差变化时，通过弹簧、薄膜的作用，依靠阀芯2的调节，维持节流圈7前后压差（P2-P3）始终不变，节流圈面积F是固定的。因此FP始终不变，流量G也不变。该阀的简化原理见图2.1.2-b该阀的调节特性曲线见图2.1.2-c,G/1/h当压差（P1-P3）Pmin后，流量可控制在给定的数值内，当外界变化时，流量不会超过设计流量，起到了限制流量的作用，因此也称为限流阀。固定流量的动态平衡阀可以在定流量系统中使用，与静态平衡阀相比，其优点是不需要对系统进行初次调节，只需根据每个入口或支路的设计流量选择相同流量的动态平衡阀（工作压差在阀的要求的范围内）安装完即可。在运行中能进行动态调节，使流量始终保持要求的设计流量。缺点是每个阀（或阀胆）的流量是固定的，适应性差。22可现场设定流量型221采用可设定流量的阀胆此阀厂家也称为动态平衡阀，与固定流量型原理相同，只是不同流量无需更换阀胆，而采用调节工具，在现场设定阀胆的流量值，即对额定压差条件下的过流面积F进行不同设定，以得到不同的只有当系统改变使用情况，需要改变支路等设计流量时，用现场设定流量型更为方便，改变一下设定值即可，而固定型不行。2.3流量控制阀的特性为保持流量恒定，不超过设计流量值，因此适用于定流量系统，如传统的供暖系统，由于用户没有任何调节手段，各支路平衡后，永远在设计流量下运行。另外采用三通调节阀的供暖单管系统，采用电动三通调节阀的空调双管系统，水环热泵水路系统均为定流量系统，因此都可采用流量控制阀。在定流量的供暖系统中采用可现场设定流量的流量控制阀已经在一些工程中取得了很好的效果。就设计工作量而言，采用这种阀门时，水系统的平衡计算将变得简便，不必反复调整管径以取得平衡，但并不意味着可以不进行水力计算，首先选择水泵必须计算最不利环路的阻力，另外选择平衡阀和流量控制阀时，必须计算工作压差。有利条件是这些阀门的工作压差范围均相当大，因此不必作仔细的计算，从而减轻了工作量。下面分析冷热源设备的情况。空调水系统冷源侧的流量，即通过制冷机的蒸发器和冷凝器的流量均要求恒定，在供热系统中通过每台锅炉的流量也需基本恒定。在以上这些设备的支路上均可以采用固定流量型和可现场设定型动态平衡阀。其主要目的是为了防止电机过载而被烧坏。以2台水泵并联运行为例，见图2.3.1。当2台水泵并联运行时，总流量为G总，每台水泵的流量为G1，扬程为a。当只有1台水泵运行时，水泵流量为G2，扬程为b。G2流量下水泵功率较G1流量下运行的水泵功率所增加，严重时会烧坏电机（国产水泵经常配置较大功率电机，很少烧坏电机），功率增大多少与水泵特性曲线和管网的特性曲线均有关。上述情况是在负荷侧和冷热源侧均为定流量系统，系统阻力特性不变，即曲线1不变的情况下分析的。当2台制冷机运行，改为2台制冷机和1台水泵运行时，停用制冷机水路将被关断，这时虽然负荷侧阻力特性不变；但冷源侧水路阻力特性系数已经增大，曲线1会变陡。水泵的工作点将向左移动，会接近原工作点，可能有不会引起电机较大的过载。当然在冷源设备支路上装设动态平衡阀后，每台设备的流量可维持不变，肯定不会超载，保护了电机。232变流量系统在供暖系统中采用散热器温控阀的双管系统为变流量，在空调水系统中，采用电动两通阀控制风机盘管在空气处理机组时，为变流量系统。变流量系统的调节阀通过不断调节通过设备的水流量来适应负荷的变化，改变流量是调节的目标，如果采用前述恒定流量的动态平衡阀往往是不合适的，下面分集中情况来说明。2221风机盘管支路上安装安装方式见图。风机盘管的电动两通阀通常采用开关型，具有双为控制的特点，因此风机盘管的控制实际是开启的和关闭时间的控制，流量大时开启时间会缩短，关闭时间会延长。由于整个系统设有压差控制阀，因此流量变化偏离设计流量的幅度不会很大，控制质量不会多差，不装动态平衡阀，一般也没有问题。安装动态平衡阀后，在设计工况下可保证每台风机盘管的设计流量。在运行中，有些风机盘管关闭时，必然会影响其他运行中风机盘管流量的变化。当风机盘管的电动阀开启时，由于动态平衡阀的作用，该风机盘管的流量可恒定在设计流量，起到了限流的作用；当风机盘管电动阀关闭时，平衡阀则对此台风机盘管流量不起作用，而其他在使用中的风机盘管的流量将受到限制，因此采用动态平衡阀是可以的。如果每台风机盘管均设置了动态平衡阀，则系统的个支路就不必在设，在水流动的路程上只需设一次。2322连接多台风机盘管的支路上安装安装方式见图。由于在支路上安装了动态平衡阀，该支路的总流量始终维持在设计流量，虽然可以抵挡其他支路对该支路的影响，但是由于每台风机盘管负担着各房间的负荷，当有些房间的电动两通阀关闭时，由于总流量维持不变，势必会造成未关的风机盘管流量超过设计流量，这是不希望发生的。而且，变流量目的是为了节能，有了定流量的阀门的压差起很大的变化时，可能会出现阀的正常工作压差范围，使动态平衡阀成为一个阻力元件而不起作用，因此在支路上不适合装动态平衡阀。2323在空气处理机组水路上安装安装方式见图-a,安装动态平衡阀在初调节时可以起到平衡作用（当全楼综合最大负荷的总流量小于全部设备最大流量之合时，不起作用）。在运行中，对于某空调机组支路，由于电动阀进行比例积分调节，阀门一般处在开始状态，假如工作在土-b中G1流量下，动态平衡阀工作在点1。根据符合下降的需要，电动阀将关小，本应减小水流量至G2，但由于动态平衡阀要保持G1流量，该阀会开大，结果是电动阀继续关小，动态平衡阀不断开大，直到动态平衡阀工作在最小的压差Pmin以下，变成一个阻力元件为止，工作点移到2，流量为G2，上述工程中动态平衡阀对电动阀的控制有所妨碍。当其他支路电动阀动作，影响该支路压差增大时，电动阀动作前，动态平衡阀可能使流量回到设计流量G1，但调节指令需将流量稳定在G2，此时仍需电动阀继续关小，使动态平衡阀又回到Pmin以下，仍工作在点2。在此，动态平衡阀起到吸收部分多余压头的阻力元件作用。总体来说，在空气处理机组支路上不宜装设上述动态平衡阀，而应采用下面介绍的第3.2节或第4节中的控制阀。3 电动阀与动态平衡阀合为一体型31电动阀为两通开关阀该阀用在风机盘管和水环路热泵机组等末端设备上，将中所述风机盘管机组支路上的电动两整个系统设有压差控制阀，因此流量变化偏离设计流量的幅度不会很大，控制质量不会多差，不装动态平衡阀，一般也没有问题。安装动态平衡阀后，在设计工况下可保证每台风机盘管的设计流量。在运行中，有些风机盘管关闭时，必然会影响其他运行中风机盘管流量的变化。当风机盘管的电动阀开启时，由于动态平衡阀的作用，该风机盘管的流量可恒定在设计流量，起到了限流的作用；当风机盘管电动阀关闭时，平衡阀则对此台风机盘管流量不起作用，而其他在使用中的风机盘管的流量将受到限制，因此采用动态平衡阀是可以的。如果每台风机盘管均设置了动态平衡阀，则系统的个支路就不必在设，在水流动的路程上只需设一次。2322连接多台风机盘管的支路上安装安装方式见图。由于在支路上安装了动态平衡阀，该支路的总流量始终维持在设计流量，虽然可以抵挡其他支路对该支路的影响，但是由于每台风机盘管负担着各房间的负荷，当有些房间的电动两通阀关闭时，由于总流量维持不变，势必会造成未关的风机盘管流量超过设计流量，这是不希望发生的。而且，变流量目的是为了节能，有了定流量的阀门的压差起很大的变化时，可能会出现阀的正常工作压差范围，使动态平衡阀成为一个阻力元件而不起作用，因此在支路上不适合装动态平衡阀。2323在空气处理机组水路上安装安装方式见图-a,安装动态平衡阀在初调节时可以起到平衡作用（当全楼综合最大负荷的总流量小于全部设备最大流量之合时，不起作用）。在运行中，对于某空调机组支路，由于电动阀进行比例积分调节，阀门一般处在开始状态，假如工作在土-b中G1流量下，动态平衡阀工作在点1。根据符合下降的需要，电动阀将关小，本应减小水流量至G2，但由于动态平衡阀要保持G1流量，该阀会开大，结果是电动阀继续关小，动态平衡阀不断开大，直到动态平衡阀工作在最小的压差Pmin以下，变成一个阻力元件为止，工作点移到2，流量为G2，上述工程中动态平衡阀对电动阀的控制有所妨碍。当其他支路电动阀动作，影响该支路压差增大时，电动阀动作前，动态平衡阀可能使流量回到设计流量G1，但调节指令需将流量稳定在G2，此时仍需电动阀继续关小，使动态平衡阀又回到Pmin以下，仍工作在点2。在此，动态平衡阀起到吸收部分多余压头的阻力元件作用。总体来说，在空气处理机组支路上不宜装设上述动态平衡阀，而应采用下面介绍的第3.2节或第4节中的控制阀。3 电动阀与动态平衡阀合为一体型31电动阀为两通开关阀该阀用在风机盘管和水环路热泵机组等末端设备上，将中所述风机盘管机组支路上的电动两通阀与动态平衡阀合为一体，其作用与两阀分开时是相同的，流量只能事先设定某一值。此阀外型尺寸小，占安装位置小，价格比购买两只阀略便宜。外型见图3.该阀可用在空气处理机组水路上，也可用在集中采暖系统中。该阀是电动两通比例积分调节阀与动态平衡阀的组合，自控系统指令使电动阀进行调节，停留在某一开度，相当于随时设定流量，动态平衡阀保持此流量不变。当指令改变时，电动阀又进行调节，随之调节到新的流量值，平衡阀又保持此流量不变，这样可不受外界影响，保持该机组要求的流量，使系统调节比较稳定。32电动阀为两通比例积分型该阀的外型见图3.2-a，简化原理见3.2-b。该阀可用在空气处理机组水路上，也可用在集中采暖系统中。该阀是电动两通比例积分调节阀与动态平衡阀的组合，自控系统指令使电动阀进行调节，停留在某一开度，相当于随时设定流量，动态平衡阀保持此流量不变。当指令改变时，电动阀又进行调节，随之调节到新的流量值，平衡阀又保持此流量不变，这样可不受外界影响，保持该机组要求的流量，使系统调节比较稳定。4 压差控制阀在变流量系统中，由于系统中各设备调节阀均为两通阀，用调节水流量来适应负荷的变化，如前所述，一般不应采用定流量阀，即前述的流量控制阀。为了保证各设备调节阀的正常工作，必须保证调节阀前后的压差控制在正常工作的范围内。因此需要采用压差控制阀。实际上流量控制阀中往往是先控制压差，进而达到控制流量的目的。而压差控制阀目标就是控制压差，比流量控制阀更简单一些。该阀的安装方式见图4-1、图4-2，其工作原理是（见图4-1），当压差（PA-PB）升高时，阀门关小，阀门阻力增大P2升高，使用户侧（P1-P2）保持恒定。图4-2为压差调节阀安装在供水管上吸收供水管上的多余压头。图4-3是为了保持电动阀的压差恒定。在集中供暖系统中，如果热力站负担的面积比较大，管外管线长，各供暖入口的资用压头差别大。这种变流量系统的供暖入口往往需设压差控制阀。设定控制阀的压差值时，一方面要考虑系统平衡要求，满足用户所需的压头，同时要考虑被保护调节阀的需要，如散热器温控阀，工作压力不能超过某规定值，防止压差过大无法正常工作，并会产生噪声。当入口所需压差在温控阀的最大工作压差范围内时，责建筑物内的每个散热器温控阀均会在最大工作压差以下工作，可以保证其正常稳定工作；如果入口压差必须超出温控阀的最大压差时，可以根据变流量工况分析确定，是否在每组立管上安装压差控制阀。自力式差压调节器的调节特性曲线见图4-4，即流量在一定范围内变化时，压差是恒定的5 多功能平衡阀由一对阀门组成，一只阀安装在供水管上，具有测量和开关功能，另一只阀安装在回水管上，具有流量调节功能（静态平衡阀）和开关功能，外型如图5-1所示。当在回水阀上增加一个隔膜装置时，就成为动态平衡阀，可用在定流量系统上，作为限流量器使用，外型如图5-2所示。当在回水阀上增加一个隔膜装置，将供、回水阀连接起来时，见图5-3，次对阀门就起到恒定压差的作用，可用于变流量系统。6 恒定流量控制阀当压差控制器并联安装在环路中时，如图6-1所示。作用发生了变化，其作用与空调系统一次泵变流量系统中的电动压差旁通阀是相同的，只是此阀为自力式阀门。当用户侧为变流量系统时，例如用户内为双管系统，散热器安装温控阀，当用户侧很多阀关小时，（P1-P2）会增大，压差控制阀随之开大，使旁通阀流量增加，保持水泵流量不变，使流经加热器的轮流量基本恒定，因此称为恒定流量控制阀，即与流量限制器的作用相反，后者是控制流量不超过最大需求量，前者是控制流量不低于最小的需求量.综上所述，无论流量控制阀。压差控制阀或恒定流量控制阀，基本都是控制压差恒定，只是压差取值点位置不同，取值点之间管路上的设置不同，产生的结果就不同。将原理图6-2集中对比一下，就可以一目了然了。地址：北京市朝阳区大郊亭4号院3排24号邮编：100022电话87702925 传真机13701067991Copyright © 2004 PINGHENG.Com All Rights Reserved热网调节设备和热计量方式的选用狄洪发 王智超 付林摘要本文论述了热网装配温控阀前后系统运行特性的变化以及不同室内系统配置不同的热计量方式，指出了与温控阀合理的控制设备，对设计和改造具有指导意义。关键词：温控阀 自力式控制阀 热量表为了提高热网的运行效率和保证供热质量，一般来说热网都装备不同类型的调节控制设施。国内一些大型热网上装有计算机监控系统，它可以根据实际运行状况，有效调节热网的运行，但其一次性投资比较高。因此，有些热网考虑到投资的因素，或者是较小的热网没有装计算机监控系统，而是在适当的位置装了平衡阀自力式流量控制阀、或自力式压差控制阀，在系统的实际调节控制中发挥了一定的有效作用。便随着热量计量收费体制的改革，为了用户节省取暖费用，必须在每个散热器上装温控阀。在供暖运行中用户的温控阀不断调节，热网流量不断变化。这样热网不在是定流量而成为变流量运行。在这种装温控阀、变流量运行的情况下，上述调节装置的使用和定流量运行时有很大不同，必须正确装设才能发挥作用。否则，会使系统达不到调节要求，有时还会起负作用。1未装温控阀定流量运行系统的调节控制这里所说的定流量运行是指在整个采暖季内热网的流量都保持不变。1. 1直连网一般来说，直连网以热力站为界为分主网和支网两部分，从热源到热力站为主网，从热力站到热用户为支网。主网应配备微机控制，这样可以保证供热质量，同时又降低运行费用。但当投资受限或热网较小、热网规模比较稳定时，也可不用微机控制，而采用比较简单的、在下面支网中所叙述的调节方法。1.1.1自力式流量控制阀在各个支路上或热力入口安装自力式流量控制阀，调整该控制阀的设定旋钮，使其流量指示达到设计流量的要求。这样，在运行时各支路的流量基本可以达到设计要求。1.1.2平衡阀在各个支路上或热入口安装平衡阀，按照平衡阀的调节方法，根据支路的设计流量，调节平衡阀的开度使其流量达到设计要求。1.1.3自力式压差控制阀在各个支路上或热力入口安装自力式压差控制阀，调整该压差控制阀的设定，使其压差指示值达到设计资用压头的要求。一般来说，设计流量与实际所要求的流量比较接近，因此使用自力式流量控制阀、平衡阀比较合理；而资用压头不仅与设计流量有关，而且与管路阻力系数有关，但支路的实际阻力系数可能与设计值相差较大，这样即使把实际压差调节到了设计资用压头，有可能由于阻力系数的差异造成实际流量达不到设计流量，从而造成冷热不均匀。1.1.4调节方式的比较对于全供暖季都采用一个固定流量的供热网而言，上几中调节方式均可以使用。平衡阀调节实际上就是初调节，既在调节完后保持各支路流量的分配达到要求。担当供热网增加新用户或原由用户工况发生变化后，流量分配比例发生了变化，因此又需要进行重新调整；同时在调节过程中由于各个用户之间的耦合关系，因此其比较适用于 合关系不太严重的热网。自力式流量控制阀和自力式压差控制阀与平衡阀的调节原理不同，它的作用不是保证流量分配比例，而是保证该阀门所负责的支路的流量（压差）保持不变。因此当供热网增加新用户后，原有支路的流量受到影响后它可以自动调节来适应这种变化，从而保持该支路的流量不变，原有支路的自力式流量（压差）控制阀不需要重新进行调整。1 2间连网与混连网从控制角度看，混连网和间连网的区别在于热力站对二次网供水温度的控制方法不同。对于间连网和混连网，调节该热力站一次网的阀门来控制二次网的供水温度，但间连网是调节二次网循环水泵的流量来控制二次网的供水流量，而混连网是调节混水泵的流量来控制的。在间连网或混连网的一次网中，每一个热力站想当于一个热用户，因此一次网相当于一个直连网，则上述直连网的调节方法也适用；对于二次网，热力站相当于热源，二次网相当于一个直连网，则上述直连网的调节方法也完全适用。因此，直连网的调节方法可以推广到间连网和混连网。2 未装温控阀分阶段变流量运行系统的调节控制分阶段变流量是把整个采暖分为几个阶段，在每个阶段内流量保持不变，但丛某一阶段过度到另一阶段时，流量发生改变。从上节所述可以看出，只要对直连网的调节论述可以看出，只要对直连网的调节论述清楚，间连网、混连网的调节就可以举一反三推知。因此，这里仅以直连网为例进行分析。2 1自力式控制阀在这种运行模式下，自力式流量控制阀就不适用。因为自力式流量控制阀的设定流量一般都为系统的设计工况流量，其适用于在整个供暖季热网流量都保持不变的运行模式。当运行工况不在设计工况流量时，自力式流量控制阀的自动调节功能就会发挥作用，使该路的流量尽量接近设计工况流量。例如在供暖初期和末期小流量如为设计流量75%运行时，各个用户的流量也应变小到75%。在靠近热源的用户，其自力式流量控制阀感应到实际流量（100%），则自力式流量控制阀会自动开大，使流量尽量接近设定流量。因此，近端用户的实际流量大于所需而过热，远端流量必然小于所需而过冷。当然，在严寒期流量为100%时，自力式流量控制阀保证各个用户的流量达到要求，从而使所有用户供热均匀。自力式压差控制阀的调节特性与自力式流量控制阀相同，因此在这种运行模式下会发生同样的情况。也就是说，在这种运行模式下自力式压差控制阀也不适用。3 2平衡阀平衡阀非常适合这种运行模式。因为一当平衡阀调节完毕，其本身并不具有如自力式流量、压差控制阀根据工况变化进行自调节的功能。因此，当总流量发生变化时，平衡阀可以保持各个用户流量等比例的变化。例如，总流量为设计流量75%时，分配到各用户的流量也为75%。因此，在这种运行模式下平衡阀可以保证在每个阶段内流量分配都达到使用要求。3 装温控阀后系统的调节控制在实施按热量计量收费后，室内系统可以分为两类：一类是有共用立管且户内为双管系统，另一类是带跨越管的垂直单管系统或者是有共用立管且户内为带跨的水平单管系统。在温控阀调节后，这两类系统对总流量的影响是不同的。41有共用立管且户内为双管系统随着室内负荷的变化，温控阀将随之而自动变化。这样通过散热器的流量也随之变化，这就意味着热网的流量随时都在变化。311 热入口控制阀为自力式流量控制阀自力式流量控制阀的功能是在工况发生变化时尽量保持该管路的流量不变。装温控阀后管路流量在主动不断变化，显然与自力式流量控制阀的作用相矛盾。例如，室内负荷减少时温控阀自动关小，相应管路流量应减少；但如果该管路有自力式流量控制阀，则自力式流量控制阀感知流量减少后会自动开大，从而管路流量增加达到其保持管路流量不变的目的。这时管路流量的相对增大（实际是保持原流量不变），又导致温控阀的进一步关小，如此形成循环，最后导致温控阀关到最小，而室内温度仍可能高于要求，反之依然。因此，装温控阀的有共用立管且户内为双管的系统不能装自力式流量控制阀。312热力入口控制阀为平衡阀平衡阀实际上起一种初调节的作用。当全部平衡阀初始调整完成后、且在管路阻力系数不再发生变化的情况下，各管路的流量分配比例保持不变。当管路阻力系数