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哈威HAWE平衡閥與定流量閥實際應(yīng)用對比

時間:2016/8/16閱讀:1351
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哈威HAWE平衡閥與定流量閥實際應(yīng)用對比
提要:通過對平衡閥與定流量閥兩種調(diào)節(jié)閥的工作原理、使用范圍以及工程實例的對比分析,區(qū)分了兩種調(diào)節(jié)閥門的不同作用和功能,認為平衡閥宜用在需要保持阻力平衡(流量平衡)的系統(tǒng)中,定流量閥宜用在需要保持流量不變的系統(tǒng)中,二者有不同的作用,不能*相互取代。
1 引言
水力失調(diào)是我國空調(diào)供熱水系統(tǒng)中常出現(xiàn)的較為嚴重的問題,它造成系統(tǒng)運行效果差、能源浪費等后果。過去解決水力失調(diào)的方法主要是在設(shè)計中進行平衡計算,但是由于多種原因,多數(shù)情況下系統(tǒng)仍然會出現(xiàn)失調(diào)現(xiàn)象。這就需要應(yīng)用平衡器件進行水力平衡調(diào)節(jié),例如目前廣泛應(yīng)用的水力平衡閥。當(dāng)前,關(guān)于平衡閥和定流量閥在解決水力平衡上的應(yīng)用,有這樣一些不同的觀點:一種觀點認為,相應(yīng)于手動調(diào)節(jié)的平衡閥,定流量閥可以叫做‘自動平衡閥’,二者都可以解決水力失調(diào)問題,不同的是平衡閥需要手動調(diào)試,定流量閥則無須調(diào)試,因而平衡效果就更好;繼而就有人認為,建筑、資金充裕的地方可以應(yīng)用‘’一些的‘自動平衡閥’,資金緊張的地方可以用手動調(diào)節(jié)的平衡閥來取代;更有一種觀點認為:平衡閥以及手動調(diào)節(jié)閥難以根本解決水力失調(diào)問題,只有安裝動態(tài)的水力平衡元件,才能*解決水力失調(diào),確保系統(tǒng)的運行正常。
對于以上觀點,筆者有不同的看法:這兩種設(shè)備具有不同的作用、針對性與適用范圍,不能混為一談,更不能夠簡單地以‘’、‘低級’來區(qū)分。下面對此進行比較分析和探討。
2 平衡閥和定流量閥的工作機理與區(qū)別
2.1 平衡閥
平衡閥屬于手動調(diào)節(jié)閥范疇(見圖1),它的工作原理是通過改變閥芯與閥座的間隙(開度),改變節(jié)流面積及閥門的阻力,達到調(diào)節(jié)流量的目的。從流體力學(xué)觀點看,平衡閥相當(dāng)于一個局部阻力可以改變的節(jié)流元件。
圖1 平衡閥
平衡閥與普通閥門構(gòu)造不同之在于閥芯形狀不同、有開度指示、開度鎖定裝置及測壓小閥。在管網(wǎng)平衡調(diào)試時,可以通過測壓小閥連接智能儀表,測量并顯示流經(jīng)閥門的流量值。由于其設(shè)計構(gòu)造上的特點,平衡閥還具有較好的直線型流量特性。
關(guān)于平衡閥的調(diào)試問題,有人認為很復(fù)雜、繁瑣,而且準(zhǔn)確度較差。其實不然,在,平衡閥調(diào)試十分普及,智能儀表可以在建材場上自由購買,表中存儲有許多平衡閥的性能參數(shù),由施工單位自己進行水力平衡調(diào)試。目前國內(nèi)平衡閥調(diào)試困難有服務(wù)不夠的原因,也有許多是系統(tǒng)和管理等多方面原因。
2.2 定流量閥
定流量閥(auto-flow)又稱作自力式流量控制器,也有的稱作zui大流量限制器(flow-limit)。從機理上看,在一定的工作差壓范圍內(nèi),它可以有效地控制住通過的流量。當(dāng)閥門前后的壓差增大時,通過閥門的自動關(guān)小的動作,它能夠保持流量不增大;反之,當(dāng)壓差減小時,閥門自動開大,流量仍然恒定。但是當(dāng)壓差小于閥門正常工作范圍時,由于它畢竟不能出額外壓頭,此時閥門就全開,流量則比定流量低,不能控制。因此,有的稱其為zui大流量限制器。
從定流量閥的外形結(jié)構(gòu)來分,目前我們了解的主要有以下3種結(jié)構(gòu)形式:
① 如圖2a,2b所示,閥體內(nèi)有定流量元件,其感應(yīng)壓力部分與節(jié)流部分為一體。其流通截面面積隨前后壓差變化而變化,面積變化值是經(jīng)過計算設(shè)定的。當(dāng)閥門前后壓差在有效工作范圍之內(nèi)(如圖3所示某auto-flow的曲線,有效工作段壓力為14~220 kPa,高于220 kPa閥門全關(guān),低于14 kPa閥門全開),能夠保持流量變化在設(shè)定值的5%范圍內(nèi)。每一只定流量元件都有時確定的控制流量,按照用戶所需流量匹配供貨,不能自行更改設(shè)定。
a單閥芯定流量閥 b多閥芯定流量閥
圖2 兩種不同閥芯的定流量閥
圖3 定流量閥工作曲線
②圖4a,4b,4c分別為3家的不同構(gòu)造的定流量閥,這種形式的定流量閥的感應(yīng)壓力部分為膜盒膜片,節(jié)流部分則為閥芯。導(dǎo)流管將閥芯前后的壓差連通到膜片上下,克服彈簧的壓力帶動閥桿位移,從而改變閥芯開度,調(diào)節(jié)流量。這種定流量閥可以通過改變彈簧預(yù)緊力來改變設(shè)定流量值,在一定流量范圍內(nèi)均有效。
a b c
圖4 3種不同構(gòu)造的定流量閥
③與以上兩種形式不同的還有一種國產(chǎn)雙座閥形式的定流量閥,結(jié)構(gòu)上可以分作兩部分,通過手動調(diào)節(jié)段來設(shè)定流量,通過自動調(diào)節(jié)段來控制流量,這種閥門有較寬的流量設(shè)定范圍,具有很好的穩(wěn)定流量的效果。
3 平衡閥和定流量閥在系統(tǒng)中的不同作用
平衡閥和定流量閥主要的不同點為,平衡閥是一次性手動調(diào)節(jié)的,不能自動地隨系統(tǒng)工況變化而改變阻力系數(shù);定流量閥則可以不借助外界能源自力地動作,根據(jù)系統(tǒng)工況(差壓)變化而改變阻力系數(shù)。
平衡閥的作用對象是阻力,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,達到各個環(huán)路的阻力平衡;定流量閥作用是流量,能夠鎖定流經(jīng)閥門的水量。
兩種閥門都可以達到在調(diào)試工況下(通常是設(shè)計工況)合理分配各個環(huán)路水量。但是,在不同于調(diào)試工況的運行工況時應(yīng)用兩種閥門是否能平衡水量?這就需要從不同的變工況種類來分析。
3.1 供水量變化的系統(tǒng)
在這種系統(tǒng)中如果按照設(shè)計工況(嚴寒、盛夏)調(diào)節(jié)使水量平衡,當(dāng)運行工況不同于設(shè)計工況,循環(huán)水量少于設(shè)計工況時,如果使用平衡閥,則能夠?qū)⑿碌乃堪凑赵O(shè)計計算比例平衡地分配,各個支路的流量同時按比例增減,仍然能滿足當(dāng)前氣候條件下的部分負荷的流量需要。如果使用定流量閥,盡管系統(tǒng)循環(huán)水量變化和末端負荷的變化,仍保持該環(huán)路流量不變。于是,有利環(huán)路的流量得到了設(shè)計的流量(超過此時的部分負荷需求),不利環(huán)路的定流量閥全開,但流量仍達不到需求,不平衡現(xiàn)象就出現(xiàn)了。因此,在這種較常見的系統(tǒng)中,定流量閥不能取代平衡閥的作用。
3.2 末端需水量變化的系統(tǒng)
有的系統(tǒng)末端的調(diào)節(jié)是通過改變水量調(diào)節(jié)出力的。比如有些風(fēng)機盤管系統(tǒng)就是靠變水量來調(diào)節(jié)出力的;某些建筑,用戶使用空調(diào)的時間段不同,系統(tǒng)末端水量是主動變化的。這樣的系統(tǒng)國內(nèi)并不多,在較建筑的空調(diào)系統(tǒng)中可以見到。另外在散熱器上加散熱器恒溫閥,也屬于這種靠末端調(diào)節(jié)水量控制出力的系統(tǒng)。
為了保持單臺制冷機、鍋爐、冷卻塔、熱器的率運行,就需要控制這些設(shè)備的流量,使之保持額定值;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限制流量。
定流量閥的作用對象為流量,應(yīng)用它就可以達到以上的目的。而在此時,平衡閥因為不能在變工況情況下自動調(diào)節(jié),也就不能取代定流量閥的作用。
3.3 工程實例分析
北京的一棟飯店中央空調(diào)系統(tǒng)的末端為風(fēng)機盤管,局部系統(tǒng)如圖5所示。其負荷的調(diào)節(jié)是通過房間溫控器控制電動三通閥實現(xiàn)的:當(dāng)房間溫度高于設(shè)定溫度而需要制冷時,冷凍水全部流經(jīng)風(fēng)機盤管,旁通管內(nèi)沒有流量;當(dāng)房間溫度低于設(shè)定溫度時,冷凍水全部經(jīng)旁通管旁通,不經(jīng)過風(fēng)機盤管。
圖5 系統(tǒng)現(xiàn)狀
系統(tǒng)投入使用后,發(fā)現(xiàn)一些房間溫度總是達不到設(shè)定值,經(jīng)檢測分析得出:當(dāng)一些房間溫度達到設(shè)定值,三通閥作用使冷凍水走旁通回路時,由于旁通回路阻力較小,致使水量較冷凍水經(jīng)風(fēng)機盤管回路時大得多,使得其它環(huán)路缺水。
筆者提出3種改造方案,方案1如圖6a所示,在圖5的旁通回路上加裝平衡閥,通過調(diào)節(jié)使得旁通回路的總阻力系數(shù)等于風(fēng)機盤管回路的總阻力系數(shù)。這樣,無論冷凍水通過風(fēng)機盤管回路還是旁通回路,水量都不會變化。在這里應(yīng)用定流量閥也同樣能夠解決流量波動問題(圖略),只是成本要高得多。應(yīng)用這兩種方法系統(tǒng)阻力都不增加。
a b c
圖6 改造方案
方案2如圖6b,在立管分支安裝定流量閥,當(dāng)冷凍水流經(jīng)風(fēng)機盤管回路時,定流量閥開大,流量為設(shè)定值(設(shè)計值);當(dāng)冷凍水流經(jīng)旁通回路時,定流量閥自動關(guān)小,流量保持為設(shè)定值。應(yīng)用這種方法會造成系統(tǒng)阻力增加,至少為定流量閥的zui小工作壓頭。
方案3如圖6c,在立管分支安裝平衡閥。冷凍水流經(jīng)風(fēng)機盤管回路的阻力比流經(jīng)旁通回路的阻力仍然大,流量仍會有流動。平衡閥阻力系數(shù)越大,在所環(huán)路中所分擔(dān)的壓頭份額(即閥權(quán)度)越高,系統(tǒng)波動就越小,但是其系統(tǒng)阻力增加也就越多,水泵揚程也勢必要增大,不如方案1和方案2*。
3.4 其它
至于平衡閥的調(diào)試,的確是一個復(fù)雜的過程,是在設(shè)計計算、系統(tǒng)安裝運行之后,對系統(tǒng)阻力平衡的一個綜合調(diào)節(jié)過程,是平衡閥應(yīng)用的一個zui重要的環(huán)節(jié)。如果系統(tǒng)供水流量變化,在流量分配比例沒有變化的情況下,平衡閥無需重新調(diào)試,此時除非重新設(shè)定,否則定流量閥不能起到平衡作用;如果因為冬夏季節(jié)轉(zhuǎn),末端負荷之間的比例變化時(例如在南北朝向的房間,冬夏負荷比例的變化),無論平衡閥還是定流量閥都需要重新調(diào)試或設(shè)定才能解決。
4 小結(jié)
平衡閥與定流量閥為原理和作用都不相同的兩種調(diào)節(jié)閥門,具有不同的功能和適用范圍,在不同的場合,要根據(jù)具體的問題來具體分析,根據(jù)不同的使用要求、控制對象,選用不同功能的調(diào)節(jié)閥。本文不能對多種多樣的系統(tǒng)都作出分析,只希望能起到拋磚引玉的作用,區(qū)分二者的差別,希望能夠?qū)Τ吻寤煜捅苊忮e誤應(yīng)用有所幫助。
哈威HAWE平衡閥與定流量閥實際應(yīng)用對比

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