fd32fb2x/300b06v德國(guó)rexroth力士樂平衡閥應(yīng)用與分析
平衡閥是一種具有數(shù)字鎖定特殊功能的調(diào)節(jié)型閥門，采用直流型閥體結(jié)構(gòu)，具有更好的等百分比流量特性，能夠合理地分配流量，有效地解決供熱（空調(diào)）系統(tǒng)中存在的室溫冷熱不均問題。同時(shí)能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)壓降和流量，用以改善管網(wǎng)系統(tǒng)中液體流動(dòng)狀態(tài)，達(dá)到管網(wǎng)液體平衡和節(jié)約能源的目的。閥門設(shè)有開啟度指示、開度鎖定裝置及用于流量測(cè)定的測(cè)壓小閥，只要在各支路及用戶入口裝上適當(dāng)規(guī)格的平衡閥，并用專用智能儀表進(jìn)行一次性調(diào)試后鎖定，將系統(tǒng)的總水量控制在合理的范圍內(nèi)、從而克服了“大流量，小溫差”的不合理現(xiàn)象。平衡閥既可安裝在供水管上，也可以安裝在回水管上，一般要安裝在回水管上，尤其對(duì)于高溫環(huán)路，為方便調(diào)試，更要裝在回水管上，安裝了平衡閥的供（回）水管不必再設(shè)截止閥。在管道系統(tǒng)中安裝平衡閥，通過對(duì)其的調(diào)節(jié)來改變系統(tǒng)管道特性阻力數(shù)比值，達(dá)到與設(shè)計(jì)要求一致。系統(tǒng)調(diào)試合格后，不存在靜態(tài)水力失衡問題。調(diào)試合格的系統(tǒng)如處于部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，在總流量減少時(shí)由平衡閥所調(diào)節(jié)的各分支管道會(huì)自動(dòng)同比減少流量，但各分支管道所設(shè)定的流量比值不變。
一、平衡閥
平衡閥正確地理解應(yīng)為水力工況平衡用閥。從這一觀念出發(fā)一切用于水力工況平衡的閥門如調(diào)節(jié)閥、減壓閥、自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥都應(yīng)看成水力工況平衡用閥——平衡閥。而市場(chǎng)上稱為平衡閥的產(chǎn)品，僅是附加了流量測(cè)試功能的一種手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。靜態(tài)平衡閥是指手動(dòng)調(diào)節(jié)閥或手動(dòng)平衡閥。動(dòng)態(tài)平衡閥是指自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥。自力式流量控制閥也曾稱作自力式流量控制器、自力式平衡閥。自力式壓差控制閥在北歐也稱為automotic balamce valve即自動(dòng)平衡閥。 [1]
二、水力工況和水力工況平衡
一般地說供熱、空調(diào)的管網(wǎng)都是閉路循環(huán)的管網(wǎng)，其水力工況是指系統(tǒng)各點(diǎn)的壓力，各管段的流量、壓差。由公式△p=sg2△p——壓差或稱阻力損失s——管段或系統(tǒng)的阻力系數(shù)g——管段或系統(tǒng)的流量可知，流量和壓力是相關(guān)參數(shù)，流量和壓力的調(diào)控互為手段和目的。減壓手段是減少上游管路的流量；減少流量也必湎是減少管路前點(diǎn)的壓力或增加管路后點(diǎn)的壓力。流量變化必然導(dǎo)致壓力的變化；s值不變的系統(tǒng)，壓差的變化必然起因于流量的改變。因此說沒有一種不影響壓力的流量控制閥，也沒有一種不影響流量的壓力控制閥。水力工況平衡是指流理的合理分配。在供熱和空調(diào)管網(wǎng)中，水是熱載體介質(zhì)，水流量的合理分配是熱力工況平衡的基礎(chǔ)。以供熱系統(tǒng)為例，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行水力工況計(jì)算時(shí)在各分支流量為設(shè)計(jì)值的假想情況下進(jìn)行的。由于管材及最高流速成的限制，設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)水力平衡幾乎是不可能的。這樣勢(shì)必造成近端阻力系數(shù)不能達(dá)到設(shè)計(jì)理想狀態(tài)，形成近端流量過大，遠(yuǎn)端流量不足的失調(diào)現(xiàn)象。由于水力工況設(shè)計(jì)成了一個(gè)設(shè)計(jì)水壓圖，而實(shí)際運(yùn)行時(shí)這一水壓圖必須由閥門平衡調(diào)節(jié)而形成。用閥門調(diào)節(jié)水力工況的過程是建立合理水壓圖的過程，在設(shè)計(jì)合理的情況下，這兩個(gè)水壓圖會(huì)會(huì)合得很好。由于運(yùn)行水力工況是水泵的工作曲線與外網(wǎng)特性曲線交點(diǎn)形成的。對(duì)于外網(wǎng)特性曲線△p=sg2，由于并聯(lián)的近端支路s值會(huì)小于設(shè)計(jì)值，造成總s值遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，循環(huán)水泵在小揚(yáng)程大流量工況下運(yùn)行，使水泵在大軸功率，低效率點(diǎn)運(yùn)行。嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)軸功率大于電機(jī)銘牌功率，電機(jī)超額定電流，直至燒電機(jī)事故發(fā)生。調(diào)網(wǎng)的過程就是用平衡閥增加近端阻力，使近端支路s值增大至設(shè)計(jì)值，總s值增大至設(shè)計(jì)值。使遠(yuǎn)近流量分配均勻合理，循環(huán)水泵在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，達(dá)到節(jié)熱、節(jié)電，提高供熱質(zhì)量的目的。運(yùn)行崗們工作者常對(duì)一些水力工況失衡現(xiàn)象形成誤解：（1）水泵出力不足，水泵實(shí)際揚(yáng)程小于銘牌揚(yáng)程，導(dǎo)致辭末端過不去水。實(shí)際上是由于近端支線阻力小、流量大，造成遠(yuǎn)端流量小，水泵工作點(diǎn)偏移在大流量、小揚(yáng)程、低效率的工作點(diǎn)。（2）鍋爐或換熱器阻力大，所有鍋爐或換熱器廠商標(biāo)稱阻力都遠(yuǎn)小于實(shí)際阻力。實(shí)際上總循環(huán)水量的加大必然導(dǎo)致辭鍋爐換熱器等阻力加大。水流量增大40%，阻力增加100%。（3）鍋爐出力不足,實(shí)際上流量加大后供回水溫差不可能更大。當(dāng)然煤質(zhì)和風(fēng)系統(tǒng)不正常也可能造成鍋爐出力問題。 [1]
三、調(diào)網(wǎng)水壓圖分析和平衡閥的安裝位置
調(diào)網(wǎng)的過程是利用平衡閥使各分支達(dá)到合理流量的過程。近端資用壓頭大于用戶需用壓頭必然導(dǎo)致流量過大。必須用閥門消耗富裕壓頭富裕壓頭=資用壓頭-需用壓頭），如果用戶供水管安裝平衡閥調(diào)網(wǎng)，則p3近似等于p4，p2壓力線如圖三所示，近乎平行p4。如果用戶回水管安裝平衡閥調(diào)網(wǎng)，則p2近似等于p1，p3壓力線近乎平行p1。戶內(nèi)實(shí)際供水壓力為p2，回水壓力為p3。如果壓力過低會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行倒空，壓力過高導(dǎo)致耐壓等級(jí)較低的元件（如散熱器）的壓力破壞。因此對(duì)地形高差大的管網(wǎng)應(yīng)按上述因素考慮平衡閥的安裝位置。即在地形低洼處樓群平衡閥宜安裝于供水，以保證戶內(nèi)不起壓；在地形較高位置平衡閥宜安裝于回水，以保證用戶不倒空。對(duì)于大型直聯(lián)管網(wǎng)，如電廠凝汽供熱管網(wǎng)，供熱半徑很大，外網(wǎng)供回水壓差很大，因此對(duì)平衡閥安裝位置應(yīng)作特殊考慮。煙臺(tái)某電廠凝汽供管網(wǎng)外網(wǎng)供回水壓差52米水柱，考慮散熱器耐壓能力，末端回水壓力設(shè)定為0.35mpa（35米水柱），前端回水壓力僅為0.1mpa（10米水柱），而前端供水壓力高達(dá)0.62mpa（62米水柱），如果平衡閥安裝在回水管上，被控用戶的回水壓力p3可能接近0.6mpa，必將造成散熱器的壓力破壞；如果平衡閥安裝于供水管上，近端用戶的供水壓力p2只有十幾米水柱必然導(dǎo)致運(yùn)行倒空。因此從設(shè)計(jì)上應(yīng)采取供回水都安裝平衡閥的方案，形成圖四的水壓圖。具體作法是入戶口供水管安裝自力式流量控制閥，在地形高差不超出10米的建筑群的分支回水管上安裝手動(dòng)的平衡閥。這里自力式流量控制閥負(fù)責(zé)控制分配流量；手動(dòng)平衡閥調(diào)整壓力，使閥前壓力達(dá)到0.25mpa的滿水運(yùn)行工況。自力式流量控制閥只依據(jù)流量大小“肓目”控制壓力，如果安裝回水管上，不待手動(dòng)調(diào)整壓力，已經(jīng)出現(xiàn)壓力破壞事故。自力閥安裝在供水未手動(dòng)調(diào)整壓力時(shí)，可能出現(xiàn)運(yùn)行倒空而影響供熱效果，不可能發(fā)生事故。 [1]
四、力士樂rexroth用戶主動(dòng)變流量和熱源主動(dòng)變流量的概念
對(duì)于供熱系統(tǒng)在傳統(tǒng)的供熱體制下是一種平均分配的供熱模式，這種供熱模式一般采取定流量的質(zhì)調(diào)節(jié)供熱方式。也有少數(shù)大型管網(wǎng)出于節(jié)約運(yùn)行電能的目的，采取質(zhì)量并調(diào)方式。但在平均代熱的前提下，流理的變化僅決定于室外氣溫變化，因此其控制方式，僅考慮采用室外溫度單一參數(shù)控制熱源循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)變流量運(yùn)行。這種變流量運(yùn)可定義為熱源主動(dòng)變流量方式。在熱計(jì)量收費(fèi)的運(yùn)行方式下，供熱負(fù)荷及循環(huán)水流量的變化取決于用戶需求，系統(tǒng)總循環(huán)流量的變化決定于用戶的變化，這種變流量機(jī)制可定義為用戶主動(dòng)變流量方式。有一些業(yè)內(nèi)人士提出計(jì)量收費(fèi)的室內(nèi)系統(tǒng)采用水平跨越管式系統(tǒng)，企圖沿用定流量方式運(yùn)行，這里估且不論水平跨越是否可實(shí)現(xiàn)流量運(yùn)行，單就定流量運(yùn)行方式浪費(fèi)運(yùn)行電能這一項(xiàng)就應(yīng)予以廢止。這種計(jì)量收費(fèi)流量控制方案，以下述方案為最佳可行方案：取3—5個(gè)末端供回水壓差信號(hào)為熱循環(huán)流量的控制信號(hào)，當(dāng)全部壓差信號(hào)都大于設(shè)定值時(shí)循環(huán)水泵降低轉(zhuǎn)速，當(dāng)任意一個(gè)壓差小于設(shè)定值時(shí)，循環(huán)水泵增加轉(zhuǎn)速。