暖通空调自控系统中调节阀口径的选择

1、暖通空调自控系统中调节阀口径的选择 【摘要】随着社会的发展，楼宇设备自控系统的日益普及，暖通空调自控系统也显得尤为重要。本文主要依据调节阀流量特性的数学方程，导出了流量特性分别为直线型和等百分比型调节阀流通截面积的计算公式，指出了现有调节阀阀芯形状设计中存在的问题，认为应根据流通能力来选择调节阀的口径，而不是由连接管的管径来确定，并认为调节阀的安装地点不同，其计算公式中的系数有差别。 【关键词】暖通空调 自控系统调节阀口径 中图分类号：tb657.2 文献标识码：a 文章编号： 一引言 近几来，为空调系统中水力失调、冷热不均、解决供热等问题，自控系统应用得越来越广泛，因此调节阀得到更广泛的应用

2、，同时对调节阀性能的要求也越来越高，而调节阀口径的选择是其中一个重要部分。在暖通空调自控系统中，选择了一个合适的调节阀口径，完美组合调节阀和换热盘管，产生了一个合理的组合线性特性，能根据设计要求控制系统调节。然而在通常的设计中，设计者考虑系统的最大负荷或者其他因素，往往选择偏大的口径，这样空调机组冷热水管道与调节阀口径的管径一样，更有甚者相对管径缩小一级口径。这样的设计不仅仅造成投资的浪费，同时大大的降低了自控系统的调节性能，严重影响了自控系统的寿命。对于阀门口径的选择，选择过大会使调节的性能变差，也容易使系统受到振荡和冲击，并且增加投资成本。口径过小的阀门固然可以更有效控制，但一方面系统的容

3、量要求达不到，另一方面为了维持足够的流量，自控系统就得提供大的供回水压差，使循环水泵处于负荷状态，容易损害阀门本身，缩短其使用寿命。因此，为了日后系统的正常运转，在前期设计时，选择合适的调节阀口径是一个十分重要的环节。选择和确定调节阀口径主要是依据调节阀的流通特性，即流量随阀门开度而变化的关系，也取决于阀芯的型线及其在自控系统中的位置，因而需要对阀芯的型线进行了解。 二调节阀阀芯型线 调节阀阀芯形状一般可分为3类：套筒式、开口式和柱塞式。可是无论哪种阀芯，都可以具有一样的流量特性，并且流量特性的数学模型和数学方程都是相同的。目前等百分比流量特性的对数方程和应用最为广泛。 直线流量特性和等百分比

4、流量特性是指调节阀的理想流量特性，理想流量的特性是在阀前后压差恒定的情况下得到的。可是，在实际工况下阀前后的压差不是恒定的。因此研究调节阀最重要的是研究它的工作特性，也就是流量与阀门开度在实际工况下变化的关系。 直线流量特性的数学方程： 上式中：g/gmax是一相对流量，即调节阀处于某一开度下的流量与全开时流量之比； l/lmax是一相对开度，即调节阀处于某一开度下的行程与全开时行程之比； k是常数，即调节阀的放大系数。 等百分比流量特性的数学方程 ： 可得 上述两个只适用于计算流量特性为等百分比型和直线型的调节阀在各个开度下的流量，并不能用于计算在各个开度的流通截面积大小，但这正是目前调节阀

5、阀芯设计的问题，实践中可以认为：g/gmax=f/fmax。 计算在各开度下的流通截面积： 上式中：g为流量，kg/s； 为流量系数； f为调节阀的流通截面积，m2； 为介质的密度，kg/m3； p为调节阀前后的压差，pa。 由上式可得： 下角标max是指调节阀处于最大行程时的参数。 直线型调节阀的流通截面积计算公式： 等百分比型调节阀的流通截面积计算公式： 三调节阀的口径选择 从调节阀的kv计算到阀门的口径确定一般需经以下步骤：1.阀前后压差的确定 （一)pmax值的确定 pmax为调节阀处于全开时阀上的压差，它和自控调节系统总压差的比值称为阀权度pv，也称阀门能力。 上式中pv为调节阀的阀

6、权度（阀门能力）；px为系统阻力压降；pmax+px=ps。 pv值的大小将直接关系到系统的调节质量。在实际的工作中，理想状态的直线特性应趋于快开特性，理想状态的等百分比特性趋于直线特性，若pv值越小，则系统的调节质量就越差。因此，在实际使用中，通常希望pv值最小不得低于0.3。 (二) p的计算 p是指调节阀处于某一开度下的压差。其值处于pmax和pmin（px为调节阀在最小可调量流量时的压差）之间波动，因而可以采用内插法进行估算。 确定调节阀的压差p 上式中-系数，当调节阀用于热源的集、分水器处，用户热力入口和干线及其分支处等时，=0.150.5；当用来调节换热器或散热器等时，=0.50.

7、7； pg指设备或系统供水压力，pa； ph指设备系统或系统回水压力,pa。 2.计算流量的确定调节阀的口径计算，通常是按最大流量qmax来考虑的。目前的生产能力、设备负荷以及介质状况，决定了计算流量的qmix和qmax。但是如果不知道qmax值，只是提供正常的流量，一般的做法是：直线特性的调节阀放大，对数（等百分比）特性的调节阀也放大，这样就可以求得qmax。如果连正常流量这个参数也没有提供，在暖通空调自控系统中，也可以依据其它的资料，计算出盘管的流量。比如可以查询空调机组的技术参数表中换热盘管的加热量（或制冷量），再根据热量（或冷量）来计算阀门的流量。装置（或设备）的热量（或冷量）和流量之

8、间可以按如下公式进行计算：g=ltt/3600q=l/p 上式中：g指冷量或热量，kw；q指流体的体积流量，m3/h；l指流体的质量流量，t/h；p指流体的容重，t/m3；c指流体的质量热容，j/（kgk）；t指进出口流体温度差，水的质量热容为4。1868kj/（kgk）。 3.kv，值计算依据已决定的计算压差、计算流量及其他参数，可以求出最大工作流量时的kvmax。但是不同工艺、不同介质要求的流量系数的计算公式并不相同，对于空调水系统中选阀时流量系数的计算，可以按照如下的公式： 上式中：q指额定流量，m3/h；p2指阀门出口压力，kpa；p=p1-p2指介质重度，10n/cm3（介质水一般取

9、1）；p1指阀门进口压力，kpa。 4.决定调节阀的口径根据计算可以得出的kvmax值就可以选择阀门了，在实际工程中，阀门口径是分级的，通常kv值也不连续（然而公式计算的kvmax值是连续的）。不同厂商的同类型产品都有不同的kv，并且与口径对应表，只要选取大于kvmax与其接近的一档kv值，就可以得出口径。 5.调节阀开度验算最简单的开度k的计算公式为：直线流量特性阀门对数流量特性阀门 上式中：kvi指计算开度kv值；kvg指所选阀的标准kv值；ki指对应kvi的开度调节阀的开度范围在3080%以内。 6.调节阀实际可调比的验算调节阀的可调比：就是指调节阀所能控制的最小流量与最大流量之比。调节

10、阀的理想可调比：就是指当调节阀上的压差一定时，其可调比可称为理想得可调比，用r表示。 调节阀的实际可调比：调节阀处于实际工作时，因为调节阀上的压差随管路系统的阻力而变化，或旁通阀开启程度大小的不同，导致调节阀的可调比随之也产生相应的变化，这时调节阀的可调比可称为实际可调比，用r表示。 验算公式：s指称压降比或阀阻比。 验算时，一般用r=10来进行，将r=10带入上式，就可调比验算公式为：当s0.3时，且r5.5，只要能满足一般的生产要求，此时就可以不用验算。 7.压差校核在选择好合适的阀门口径后，阀门的闭合压差ps也就是选择阀门时必须要注意的一个十分重要的参数，当ps为阀门关闭时，安全返回弹簧

11、或执行器可以保持阀门闭合时的压差。对于已经选择好的阀门，它的ps必须高于供回水系统的压差，不然会出现阀门关不死，进而造成泄漏的现象，严重的直接导致系统失控。但是也不用盲目的追求阀门的ps值，从而增加投资成本，造成不必要的浪费。上述验算合格，则表明所选阀口径合格。假如不合格，则需重定口径或另选其它阀再验算直至合格。 四结束语 无论是阀门口径和阀芯形状的选择，还是调节阀阀芯型线的设计，都是为了使供热系统具有更好的可调性。但是，由于供回水温差的不同，不同工况下散热器的散热特性也是不同的，其放大系数也有所不同；调节阀安装的地点的不同，其阀权度pv值也不同，因而其放大系数也不尽相同。综上所述，调节阀口径的选择应因地制宜，须与实际紧密联系，在实践