調節(jié)閥技術論文(2)
調節(jié)閥技術論文篇二
自力式調節(jié)閥適用條件分析
摘要 介紹了ZL47型自力式流量控制閥和ZY47型自力式壓差控制閥的結構和工作原理。 分析 歸納了自力式流量控制閥與自力式壓差控制閥的適用條件，其中也涉及自力式調節(jié)閥與電動調節(jié)閥、平衡閥的配合使用 問題 。
1 引言
自力式調節(jié)閥是一個新的自力式調節(jié)閥種類。相對于手動調節(jié)閥，它的優(yōu)點是能夠自動調節(jié);相對于電動調節(jié)閥，它的優(yōu)點是不需要外部動力。 應用 實踐證明，在閉式水循環(huán)系統(如熱水供暖系統、空調冷凍水系統)中，正確使用這種閥門，可以很方便地實現系統的流量分配;可以實現系統的動態(tài)平衡;可以大大簡化系統的調試工作;可以穩(wěn)定泵的工作狀態(tài)等。因此，自力式調節(jié)閥在供熱空調工程中有著廣闊的應用前景。由于這種閥門在我國出現時間不長，所以對其適用條件還 研究 不夠，本文試作一些分析，算作參加對這個問題的討論。
按照自力式調節(jié)閥的控制參量可以分為四類：①控制網路中某個部分的流量;②控制網路中某個部分的壓差;③控制熱交換裝置的出水溫度;④控制供暖或空調房間的溫度。本文以前兩種自力式調節(jié)閥為討論對象。
2 驗自力式調節(jié)閥的結構和工作原理
2.1 自力式流量控制閥
自力式流量控制閥的作用是在閥的進出口壓差變化的情況下，維持通過閥門的流量恒定，從而維持與之串聯的被控對象(如一個環(huán)路、一個用戶、一臺設備等，下同)的流量恒定。自力式流量控制閥的名稱較多，如自力式流量平衡閥、定流量閥、自平衡閥、動態(tài)流量簡稱閥等。各種類型的自力式流量控制閥，結構各有相異，但工作原理相似。這里以ZL47型自力式流量控制閥為例，介紹其結構和工作原理。
ZL47型自力式流量控制閥從結構上說，是一個雙閥組合，即由一個手動調節(jié)閥組和自動平衡閥組組成，如圖1所示。手動調節(jié)閥組的作用于設定流量，自動平衡閥的作用是維持流量恒定。
對于手動調節(jié)閥組來說，式中KV為手動調節(jié)閥閥口的流量系數，P2-P3為手動調節(jié)閥閥口兩側的壓差。KV的大小取決于開度，開度固定，KV即為常數，那么只要不變，則流量G不變。而P2-P3的恒定是由自動平衡閥組控制的。比如進出口壓差P1-P3增大，則通過感壓膜和彈簧的作用使自動平衡閥組關小，使P1-P2增大，從而維持P2-P3的恒定;反之P1-P3減小，則自動平衡閥組開大，使P1-P2減小，維持P2-P3的恒定。手動調節(jié)閥組的每一個開度對應一個流量，開度和流量的關系由試驗臺試驗標定，并配有開度的顯示和鎖定裝置。
2.2 自力式壓差控制閥
自力式壓差控制閥的作用是維持施加在被控對象上的壓差恒定。這里介紹ZY47型自力式壓差控制閥的結構和工作原理。
ZY47型自力式壓差控制閥按照安裝在供水管還是回水管上，分為供水式結構和回水式結構，二者不可互換使用。這種閥門由閥體、雙節(jié)流閥座、閥瓣、感壓膜、彈簧及壓差調整裝置組成。
當網路的供回水壓差P1-P3增大，則感壓膜帶動閥瓣下移，使得P2-P3增大，從而維持P1-P2(施加于被控環(huán)路的壓差)恒定;反之，P1-P3減小，則閥瓣上移，P2-P3減小，使P1-P2不變。
若P1-P3不變，而圖2b所示的環(huán)路內部阻力發(fā)生變化，比如某一支路判斷，則環(huán)路的總阻力增大，在這個瞬間P2減小，
P1-P2增大;但隨之感壓膜的受力平衡被打破，閥瓣下移，壓差控制閥的阻力增大，而使P2又回升到原來的大小，即P1-P2不
變。可見，無論是網路壓力出現波動，還是被控對象內部阻力發(fā)生變化，自力式壓差控制閥均可維持施加于被控對象的壓差恒定。
3 系統的運行調節(jié)方式與自力式調節(jié)閥的選擇
(1)當系統的運行調節(jié)采用熱源主動進行的集中量調節(jié)(比如隨室外溫度的變化而改變流量)時，不能采用自力式調節(jié)閥。因為這種調節(jié)是通過改變水量實現的，因而調節(jié)時改變了系統的水力工況，所以若采用自力式調節(jié)閥，勢必造成有的閥能正常 工作，但被控對象流量過大(超過此時的熱負荷所對應的流量)，有的閥全開仍達不到流量要求，有的閥因兩端壓差達不到啟動壓差而不能正常工作，即再現流量分配的混亂。顯然，由于自力式調節(jié)閥的存在而造成了系統集中調節(jié)的不能實現。
這里若采用手動調節(jié)閥(比如平衡閥)，則系統總流量增減時，各支路、各用戶的流量可以同比例增減，即系統的集中調節(jié)可以傳達至每一個末端裝置。
(2)當系統的運行調節(jié)為抽調節(jié)時，可以采用自力式流量控制代和自力式壓差控制閥，因為這種調節(jié)方式只改變供水溫度，而與系統的水力工況無關，即在不改變系統的水力工況的情況下，把調節(jié)傳達到每個用戶和設備，采用自力式流量控制閥，可以吸收網路的壓力波動，維持被控負荷載的流量恒定。采用自力式壓差控制閥可以吸收網路的壓力波動，以及克服內擾(被控環(huán)路內部的阻力變化)，以維持施加于被控環(huán)路上的壓差恒定。
(3)當系統采用分階段改變流量的質調節(jié)時，雖然每個階段流量不變，但若采用自力式調節(jié)閥，每個流量階段要對控制流量或控制壓差進行設定，給運行 管理帶來很大不便，所以不宜采用。
4 點被控對象的內部調節(jié)與自力式調節(jié)閥的選擇
4.1 有內部調節(jié)
在一個環(huán)路入口處裝設自力式流量控制閥，則環(huán)路流量恒定，那么環(huán)路中的一個支路進行流量調節(jié)，其調節(jié)量必然全部轉移到其他支路上去。比如支路2關閉，則支路1和支路3的流量增大，兩支路的流量增量即原支路2的流量。顯然，裝設自力式流量控制閥使各支路間出現較大的調節(jié)干擾;環(huán)路的水力穩(wěn)定性很差。
而若如圖2b所示，在環(huán)路入口處裝設自力式壓差控制閥，由于可以保持環(huán)路的壓差(即P 1-P 2)恒定，將大大減弱各支路間的調節(jié)干擾。如果環(huán)路中干管的阻力相對于支路的阻力可以略不計，則可把干管視為靜壓箱，各支路的調節(jié)互不干擾，即一個支路的流量調節(jié)對另外支路的流量不產生 影響 。實際上，由于干管阻力的存在，例得各支路間的調節(jié)干擾不可避免，比如一個支路關小，其它支路的流量均將程度不同的有所增加。但在設計合理的情況下一步，這種干擾是微弱的。系統設計時對于被控環(huán)路的干管采用相對較大的管徑，且在干管上不再裝設其它閥門盡可能減小干管的阻力，可以使各支路間的調節(jié)干所降到最低程度，使環(huán)路具有較好的水力穩(wěn)定性。
對于分戶熱計量的供暖系統，強調用熱調節(jié)的自主性，而又必須從設計上考慮盡可能減輕各用戶是的調節(jié)干擾，所以家采用自力式壓差控制閥。
4.2 無內部調節(jié)
在被控制對象無內部調節(jié)時，因為內部阻力不變，所以壓差恒定必然流量恒定，因而裝設自力式壓差控制閥和裝設自力式流量控制閥，具有同樣的效果，都可以起到吸收網路的壓力波動，保持被控對象流量恒定的作用。這種情況下，二者可以互
換。
對于采用集中質調節(jié)的供暖系統，一個支路上連接多個用戶，無疑在支路入口處可以裝設自力式壓差控制閥。但如果各用戶的調節(jié)是不經常的、無 規(guī)律 的以及相對于支路的總流量來說調節(jié)所產生的影響是輕微的，則也可以把支路的流量視為恒定，采用自力式流量控制閥。
對于二者均可采用的場合，推薦采用為自力式流量控制閥，因為流量控制閥可以直接設定和顯示流量，且無需連接導壓
管。
5 自力式壓差控制閥與電動二通調節(jié)閥的配合使用
電動二通調節(jié)閥的選型應遵循兩個原則：①系統為設計工況時，閥門全開的流量稍大于設計流量(有的 文獻 [1]認為應在開度90%時為設計流量);②閥權度足夠大，文獻(1)認為不能小于0.3，文獻(2)認為不能小于0.5。對于第①個條件往往難以滿足，因為同一種電動閥相鄰兩種口徑的流通能力(即全開時的流量系數)大約相關60%，所以往往找不到流通能力恰好符合要求的口徑，而只好選偏大的口徑。那么對于口徑偏大的電動閥，一是可能造成較多的時間閥在較小開度甚至接近于關閉的狀態(tài)下工作，使閥的控制不穩(wěn)定和不精確;二是全開狀態(tài)不可避免(比如系統啟動時，以及大的擾動出現時)，而全開將使被控環(huán)路出現過流，同時使其他環(huán)路流量不足。
對于這種情況，一個簡單的解決辦法是與電動閥串聯一個平衡閥，消耗一部分壓差，從而使電動閥在接近全開時流量為設計流量。但這樣處理又可能使閥權度過小，即不符合第②個要求。如圖4a所示，負載(可以是一個環(huán)路，一個用戶，一臺設備等)入口壓差為80Kpa，設計流量為8.5T/h，設計工況下負荷的阻力損失為40Kpa。則所選電動閥在設計工況下的壓降應為40 Kpa，
根據文獻[1]中給出的ZAP型電動閥的參數表，ZAP-32B的流通能力為12，ZAP-40B的流通能力為20，所以只能選ZAP-40B，流量特性按線性考慮，則設計流量對應的開度只有68%。如圖4b所示，串聯一個平衡閥，使二通電動閥在全開時達到設計流量(為了 分析 和 計算 的方便，這里姑且以全開時達到設計流量考慮)，則由 可算得，此時電動閥門壓降為ΔP=18Kpa，平衡閥的壓降為80-40-18=28 Kpa，顯然閥權度太小。閥權度過小將導致閥工作時的壓差變動范圍較大，閥的工作特性嚴重偏離 理論 特性，使控制的精確度變差。此時可如圖4c所示，與電動閥串聯裝設一個自力式壓差控制閥(此圖是ZY47型壓差控制閥供水式結構的連接 方法 )。壓差控制閥既可以代替平衡閥的作用，使電動閥在接近全開時達到設計流量，又可以保證電動閥上的壓恒定，即閥權度接近于1，閥的工作特性與理論特性基本吻合，使電動閥工作穩(wěn)定，控制精確。本例中仍按電動閥全開達到設計流量考慮，電動閥的設定壓差應為18 Kpa。壓差控制閥可以保證電動閥始終在這個壓差下工作，剩余壓差、 網絡 的壓力波動及負載的壓和變化，均由壓差控制閥吸收。6 平衡閥與自力式調節(jié)閥的配合使用
一般而言，裝設了自力式調節(jié)閥的地方，不需再裝設手動平衡閥，但在如下兩種情況可以考慮二者串聯裝設，配合使用。 (1)每一種自力式調節(jié)閥都有其可以正常 工作的壓差范圍，超出這個范圍，就不能很好發(fā)揮應有的功能，甚至不能工作所以當作用于自力式調節(jié)閥的壓差過大時，可串聯一個平衡閥，吸收一部分壓差，以保障自力式調節(jié)閥的正常工作。
(2)手動平衡閥一個很重要的功能就是可以進行流量的測定(實際上是測壓差結合閥的特性算流量)，所以手動平衡閥可以說是一個"診斷"工具。因而對流量的精確程度要求較高的系統，為了監(jiān)測被控對象的流量，監(jiān)測自力式調節(jié)閥的工作是否正常，從而做出相應的調整，可以與自力式調節(jié)閥串聯一個平衡閥。并且，平衡閥的判斷和泄水功能也是自力式調節(jié)閥所不具有的。
7 結論
(1)對于質調節(jié)系統可根據恒定流量和恒定壓差的需要，選用自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥。
(2)對于熱源處主動進行集中量調節(jié)的系統，因運行調節(jié)時改變了系統的水力式工況，所以不能采用自力式調節(jié)閥。這時，若采用手動平衡閥，系統總流量變化時，各支路、各用戶、各末端裝置的流量同比例變化，即系統的集中調節(jié)可以傳達至每一個末端裝置。
(3)當被控對象有內部調節(jié)時，裝設自力式流量控制閥，將使被控對象內部的各支路間出現較大的調節(jié)干擾。而裝設自力式壓差控制閥，既可吸收網路的壓力波動、又可以使被控對象內部各支路音質調節(jié)干擾大大減弱。因而被控對象有內部調節(jié)時，可裝設自力式壓差控制閥，不可裝設自力式流量控制閥。對于分戶熱計量的持調節(jié)供暖系統，在一個向多戶供暖的支路入口處，宜裝設自力式壓差控制閥。
(4)被控對象無內部調節(jié)時，裝設自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥，具有相同的效果，二者可以互換。當二者均可采用時，推薦采用自力式流量控制閥。
(5)自力式壓差控制閥可與電動閥配合使用，以維持電動閥上的壓差恒定，從而使電動閥工作穩(wěn)定，控制精確。
(6)有時平衡閥與自力式調節(jié)閥可串聯裝設，配合使用。
參考 文獻
1.施俊良，調節(jié)閥的選擇， 中國 建筑 工業(yè) 出版社，1986
2. Robert·Petitjean等著，郎四維，馮鐵栓譯，水力管網全面平衡技術，中國建筑工業(yè)出版社。1991
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2.安裝技術論文