热力入口平衡阀的选择原则

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)东北电力设计院 作者:刘立旺

  计量供热系统在装入温控阀以后成为变流量系统,要采用合理的入口调控装置才能发挥节能的作用,针对现有的户内系统选择合理的设备。

一、前言

  节约能源,保护环境,是可持续发展的主题。我国城市供热系统耗能巨大,能量有效利用率低。研究适合我国供热特点和现状的供热系统和调节技术,已成为当务之急。

  随着计量供热的不断推进,我国的供热系统正在不断完善。为了保证供暖质量,满足舒适性要求,同时节约能源,在散热器上安装温控阀,实现了供热系统的自主调节,供热系统是动态的变流量(抑或定流量)系统。为适应热网水力工况的变化和保证供热质量,系统中均应配置正确的控制调节装置才能发挥作用,否则,会使系统不仅达不到调节要求,有时还会起反作用。

二、平衡阀的工作原理

  (一)静态平衡阀

  平衡阀实际上起一种初调节的作用。从调节基本原理上看,平衡阀实际上就是一种有开度指示的手动调节阀。在平衡阀的上游、下游端各装一个测压孔,用来测量流体通过阀门的压降。使用时,测得阀门压降和读出开度,即可算得通过阀门的流量。平衡阀初始调整时,是根据设计工况下各个管路的流量来调节的。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。

  (二)自力式流量控制阀

  不需要外接动力,依靠流体流动的特性,在上或下游的阻力在一定范围内发生变化时,它可以通过管道内压力的变化自行调节开度,从而使流量基本保持不变。是一种动态平衡阀。

  (三)自力式压差控制阀

  自力式压差控制阀的特点与自力式流量控制阀类似,也是一种动态平衡阀。它不需要外接动力,仅依靠流体流动的特性,在上或下游的阻力在一定范围内发生变化时,它可以通过管道内压力的变化自行调节开度,从而使流体通过阀心时压降的变化来弥补管路阻力的变化,使用户的入口压差基本保持不变。

三、住宅建筑不同户内采暖系统形式平衡阀的选择

  在实施了热计量以后,户内采暖系统通常可以分为两类: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越管的水平单管系统(如图1、图2)。在温控阀调节后,这两类系统对总流量的影响是不相同的。

热力入口平衡阀的选择原则

图1 水平双管式系统 图2 水平单管跨越式系统

  (一)双管系统

  1、自力式流量控制阀

  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,应选用动态平衡阀。

  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不断变化,显然与自力式流量控制阀的作用相矛盾。如果在装温控阀的管路上再装自力式流量控制阀,对温控阀的调节作用有害而无一利。当某一用户室内负荷减少时,温控阀自动关小,则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,从而使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,反之亦然。因此,装温控阀的有共用立管且户内为双管的系统不能再装自力式流量控制阀。

  2、自力式压差控制阀

  自力式压差控制阀和温控阀相配合能够很好地保证温控阀正常发挥作用。图2对应的用户负荷减少时其温控阀关小,相对应的管路流量减少,因此造成总流量减少,系统水压图发生变化。如图2中的实线表示温控阀没有调整之前的水压分布,△P为用户所要求的资用压头;虚线表示温控阀调整之后的水压分布。由于总流量减少,干管上压力损失也减少,外网给用户处所提供的资用压头提高到△P'。如果用户没有装自力式压差控制阀,则由于外网提供的资用压头增大,温控阀又会进一步关小,如此反复形成正反馈,使温控阀无法正常发挥其功能。但如果装自力式压差控制阀,自力式压差控制阀可以根据压差的变化而自动调节关小,压差控制阀消耗掉2倍的△P'',使外网提供给的用户资用压头(△P'-2X△P'')基本保持不变,仍等于△P这样就不会对温控阀形成正反馈的影响。

热力入口平衡阀的选择原则

图3 水压图

  (二)单管跨越式系统

  带跨越管的垂直单管系统,由于温控阀的作用,使通过散热器的流量随室内负荷变化而变化,一定比例的用户调节将造成一同的流量变化再7%以内变化,所以可以认为单管跨越式系统为定流量系统。因此,此时热网基上是在定流量运行。

  静态平衡阀调节,实际上是初调节,即在调节完成后保持各支路流量的分配比例达到要求,但当供热网增加新用户或原有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,如把一个用户流量调整到了设计要求值,但当调节另一个用户后,由于耦合作用,第一个用户的流量又发生了变化,如耦合严重,还需要重新调整第一个用户。因此,利用这种调节方法,在各个用户耦合严重时一定要作好解耦处理。

  1、自力式流量控制阀

  自力式流量控制阀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上流量保持不变。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控制阀不需要重新进行调整。

  2、自力式压差控制阀

  自力式压差控制阀与自力式流量控制阀类似,它能够保证该阀门所负责的支路上压差保持不变。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。

  对于单管跨越式系统,由于该系统可近似认为是定流量系统,热力入口安装自力式流量控制阀和自力式压差控制阀具有相同的效果,但是从现场安装和操作以及设备的经济上考虑,安装自力式流量控制阀比较适宜。

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