淺析流量調節閥的選型的設計

        流量控制閥在計量收費供暖供暖系統中占有非常重要的地位。因此，如何正確選擇和設計流量控制閥就顯得尤為關(guān)鍵。本文從流量控制閥的結構和工作原理入手，提出了在選擇和設計控制閥時(shí)應注意的問(wèn)題。
        在溫控閥的選擇和設計中，在選擇與管路通徑相同的溫控閥的同時(shí)，也為所選的溫控閥創(chuàng )造了理想的壓差工況；電動(dòng)調節閥適用于計算機監控系統中的流量調節設備，一般用于無(wú)人值守的熱力站；對于手動(dòng)平衡法，如何利用閥門(mén)的特性曲線(xiàn)來(lái)分析閥門(mén)的調節性能，如何解決閥門(mén)開(kāi)度小問(wèn)題，閥門(mén)易引起蘇打水錘問(wèn)題；在設計和選擇自力式流量控制閥時(shí)，要注意閥門(mén)的最小工作差。在供熱系統中實(shí)施熱量計量收費，可以節約能源，提高供熱系統的能效。就目前的情況而言，我國供熱系統的能效只有30%左右。人們往往只關(guān)注鍋爐和外網(wǎng)的熱損失，而忽略熱用戶(hù)的熱損失。熱用戶(hù)的熱量損失主要是由于冷熱不均造成的。這部分的熱損失約為30-40%，相當可觀(guān)。供暖系統進(jìn)行計量和充電。從節能的角度來(lái)看，主要目的是挖掘這部分的節能潛力。
        計量計費主要采用三種節能方式：一是加裝流量控制閥，實(shí)現流量平衡，二是克服冷熱不均現象；其次，通過(guò)溫控閥的作用，利用太陽(yáng)能、家電、照明等設備的自由熱量；三是提高用熱居民的節能意識，減少開(kāi)窗等不必要的散熱。在這三種節能方法中，有兩種是通過(guò)流量控制閥實(shí)現的?？梢?jiàn)，流量控制閥在計量收費供熱系統中占有重要地位。因此，如何正確選擇和設計流量控制閥非常重要。
        一。溫控閥
        一、散熱器溫控閥的結構和工作原理 用戶(hù)房間的溫度控制是通過(guò)散熱器溫控閥來(lái)實(shí)現的。散熱器恒溫控制閥由恒溫控制器、流量調節閥和一對連接件組成。恒溫控制器的核心部件是傳感器單元，即溫度球。溫度球可以感應周?chē)h(huán)境溫度的變化產(chǎn)生體積變化，帶動(dòng)調節閥閥芯產(chǎn)生位移，進(jìn)而調節散熱器的水量來(lái)改變散熱器的散熱。恒溫閥的設定溫度可以手動(dòng)調節，恒溫閥會(huì )根據設定的要求自動(dòng)控制和調節散熱器的水量，從而達到控制室內溫度的目的。溫控閥一般安裝在暖氣片前，自動(dòng)調節流量，達到住戶(hù)所需的室溫。溫控閥分為二通溫控閥和三通溫控閥。三通溫控閥主要用于跨管的單管系統。其分流系數可在0-100%范圍內變化。流量調節空間很大，但價(jià)格較貴，結構較復雜。有的二通溫控閥用于雙管系統，有的用于單管系統。二管系統使用的二通溫控閥的阻力比較大；單管系統使用的阻力比較小。溫控閥的感溫球一般與閥體組裝為一體，感溫球本身就是現場(chǎng)室內溫度傳感器。如有必要，可使用遠程溫度傳感器；遠程溫度傳感器放置在需要控溫的房間內，閥體放置在供暖系統的某個(gè)部位。
         2、溫控閥的選擇與設計溫控閥是供暖系統流量調節最重要的調節裝置，其他調節閥是輔助設備，因此溫控閥是重要的。如果供熱系統沒(méi)有配備溫控閥，就不能稱(chēng)為熱量計量收費系統。在溫控閥的設計中，正確的選擇非常重要。溫控閥選型的目的是根據設計流量（在已知熱負荷下）和允許的阻力降來(lái)確定KV值（流量系數）；然后通過(guò)KV值確定溫控閥的直徑（型號）。因此，設計圖譜或制造商樣品中必須給出KV值與直徑的關(guān)系，否則不便于設計人員使用。在溫控閥的選擇和設計上，絕不是簡(jiǎn)單地選擇與管道口徑相同的溫控閥。但在選型過(guò)程中，要為所選的溫控閥創(chuàng )造一個(gè)理想的壓差工況。溫控閥的正常工作壓差在2～3mH2O之間，不超過(guò)6～10mH2O。為此，必須給出溫控閥的預設值范圍，以防止噪音影響溫控閥的正常工作。同一KV值下有兩種以上口徑選擇時(shí)，應優(yōu)先選用口徑較小的溫控閥。目的是提高溫控閥的調節性能。
         2、電動(dòng)調節閥電動(dòng)調節閥是一種適用于計算機監控系統中進(jìn)行流量調節的裝置。一般用于無(wú)人值守的熱力站。電動(dòng)調節閥由閥體、驅動(dòng)機構和變送器組成。溫控閥是一種通過(guò)溫度傳感器自行調節流量的裝置。需要外接電源；電控閥一般需要單相220V電源，通常用作計算機監控系統的執行機構（調節流量）。電控閥或溫控閥是供暖系統中流量調節的最重要設備，其他是其輔助設備。
         3、平衡閥平衡閥分為手動(dòng)平衡閥和自力式平衡閥。無(wú)論是手動(dòng)平衡閥還是自力式平衡閥，其作用都是增加供暖系統近端阻力，限制實(shí)際操作流量不超過(guò)設計流量；換句話(huà)說(shuō)，它們的作用是克服供暖系統近端的過(guò)剩資源。配合壓頭，電動(dòng)調節閥或溫控閥可在允許的資本壓頭下工作。因此，手動(dòng)平衡閥和自力式平衡閥是溫控閥或電控閥的輔助流量調節裝置，但也很重要。如果選擇不當或設計不合理，電控閥或溫控閥都不能正常工作。
         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)調節，不能隨著(zhù)系統工況的變化而自動(dòng)改變阻力系數，故稱(chēng)為靜平衡閥。手動(dòng)平衡閥的對象是阻力，它可以起到手動(dòng)調節孔板的作用，平衡管網(wǎng)系統的阻力，達到各回路阻力平衡的作用?？山鉀Q系統穩態(tài)失衡問(wèn)題：當運行工況與設計工況不同時(shí)，循環(huán)水量大于或小于設計工況。由于平衡閥平衡系統阻力，新水量可按設計計算比例平衡分配，使各支路流量同時(shí)按比例增減，仍能滿(mǎn)足相應的流量要求在當前負載下。
         1.2 手動(dòng)平衡閥選型設計應注意的問(wèn)題
        (1)閥門(mén)特性曲線(xiàn)決定了閥門(mén)的調節性能，如截止閥的流量曲線(xiàn)，如果認為流量在95%~100%之間變化是沒(méi)有意義的，所以0~5%的開(kāi)度實(shí)現了全流量變化。這種閥門(mén)不能作為水利條件的平衡調節。由于閥門(mén)的理論特性曲線(xiàn)是在頂壓差下測得的，只要閥權不為1，閥門(mén)在小開(kāi)度線(xiàn)處閥門(mén)前后會(huì )有較大的壓差。大開(kāi)度是指閥門(mén)前后壓差小，導致閥門(mén)dG/dC值在小開(kāi)度時(shí)變大，在大開(kāi)度時(shí)變小，從而使閥門(mén)的實(shí)際工作曲線(xiàn)閥門(mén)切換到快開(kāi)方向。閥權度越小，偏差越大。偏移量會(huì )引起閥門(mén)的有效調整開(kāi)口空間變小，所以最好有低于閥門(mén)理論曲線(xiàn)的弦弧，如等百分比特性。對于等百分比特性曲線(xiàn)的閥門(mén)，當閥權度為0.3-0.5時(shí)，實(shí)際工作曲線(xiàn)可能接近線(xiàn)性特性。
         (2)一般閥門(mén)在小開(kāi)度的情況下流量過(guò)大，在閥門(mén)后會(huì )形成劇烈的湍流渦流區。渦流面積和新壓力很低，壓力低于水溫對應的飽和度。壓力下水蒸氣的閃蒸導致蘇打水錘現象：噪音劇烈，閥門(mén)和管道振動(dòng)，閥門(mén)、管道和管道支架損壞。為防止此類(lèi)事故的發(fā)生，首先在閥門(mén)流道設計中考慮閥芯和閥座，在開(kāi)度較小時(shí)形成狹長(cháng)的節流通道，限制形成強烈的湍流；其次，在選擇閥門(mén)時(shí)，盡量增大閥門(mén)功率。避免閥門(mén)在小開(kāi)度下工作的程度。另外，在不涉及壓力條件的情況下，盡量在水溫較低的回水管上安裝堿平衡閥。
         2、自力式平衡閥
        2.1 自力式平衡閥的工作原理 自力式平衡閥無(wú)需外接電源即可自動(dòng)實(shí)現系統的流量平衡。自力式平衡閥是通過(guò)保持孔板（固定孔徑）前后壓差恒定來(lái)實(shí)現流量限制的，因此也可稱(chēng)為恒流閥。恒流閥的對象是流量，它可以鎖定流經(jīng)閥門(mén)的水量，而不是阻力的平衡。他可以解決系統的動(dòng)態(tài)不平衡問(wèn)題：為了保持單個(gè)冰箱、鍋爐、冷卻塔、換熱器等的高效運行，需要控制這些設備的流量固定在額定值；從系統的末端，為了避免動(dòng)態(tài)調整的相互影響，還需要在末端設備或分支處限制流量。設計中應注意的問(wèn)題 自力式流量控制閥的缺點(diǎn)是閥門(mén)有最小的工作差要求。一般產(chǎn)品要求zui低工作壓差為20KPa。如果安裝在最不利的回路上，必然需要循環(huán)水泵增加2米的水柱。因此，應安裝在近端，而遠端則不安。當用戶(hù)遠離熱源超過(guò)加熱半徑80%時(shí)，請勿安裝此自力式流量控制閥。
        四。差壓調節閥
        一、差壓調節閥的原理 差壓調節閥的原理與自力式平衡閥基本相同。只是在自力式平衡閥中，孔板作為閥體中的一個(gè)部件存在；差壓調節閥沒(méi)有孔板，而將差壓調節閥后面的系統視為孔板。因此，調節閥的壓差值實(shí)際上是指它是后續系統的入口和出口之間的壓力差。從壓差調節閥的結構可以看出，這種調節閥的作用是將系統的進(jìn)出口壓差控制在一定的范圍內?；竟δ苁歉鶕崃τ脩?hù)的熱負荷需求，自動(dòng)調整熱力用戶(hù)的運行流量。建筑物時(shí)，由于一些較熱的用戶(hù)要求降低室溫，相應的室溫調節閥的開(kāi)度變小，導致壓差調節閥的壓差值增大，超過(guò)設定值。此時(shí)，壓差調節閥自動(dòng)關(guān)閉閥芯，加大節流作用，減小系統壓差，直至回到設定值。最終的效果是降低流量，適應熱力用戶(hù)的熱量需求，從而減少溫控閥的頻繁操作。當熱用戶(hù)要求提高室溫時(shí)，差壓調節閥起相反的作用。
         2、設計時(shí)應注意的問(wèn)題。有些人認為每個(gè)室內系統或立管上都應該安裝一個(gè)壓差調節閥。經(jīng)模擬計算：如果在建筑物的熱入口處安裝平衡閥（包括手動(dòng)和自力式）或差壓調節閥（但設計要合理），室內溫控閥前后會(huì )有壓力在任何調整范圍內。相差不會(huì )超過(guò)6-10mH2O，即溫控閥可以在合理的條件下工作。因此，安裝太多的壓差調節閥是沒(méi)有必要的，也是不經(jīng)濟的。
         5、循環(huán)水泵變流量運行時(shí)，流量控制閥的選擇主要是指手動(dòng)平衡閥、自力式平衡閥和差壓控制閥的選擇。循環(huán)水泵變流量運行時(shí)，手動(dòng)平衡閥失衡，最有利于溫控閥的動(dòng)作；但它的缺點(diǎn)是人工操作過(guò)多，難以達到理想的調節效果。循環(huán)水泵變流量運行，各熱力用戶(hù)入口處理想的設定壓差應隨室外溫度變化。對于這一點(diǎn)，自力式平衡閥和差壓調節閥并不理想，但不會(huì )出現失控調節。因此，可以采用這種類(lèi)型的調節閥，有利于提高供熱系統的調節性能。