集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范

 水力失調和水力平衡問(wèn)題，一直是集中供熱系統運行中的不可忽視的問(wèn)題。但對這兩方面的問(wèn)題進(jìn)行深入的文獻卻很少。在此，作者對該問(wèn)題談幾點(diǎn)個(gè)人看法，以供參考。ZL47F-16型自力式平衡閥，用于需要進(jìn)行流量控制的水系統中，尤其適用于供熱、空調等非腐蝕性液體介質(zhì)的流量控制。運行前一次性調節，即可使系統流量自動(dòng)恒定在要求的設定值。暖通中央空調系統的目標是在的能耗水平下提供需要的（舒適的）室內溫度。為了達到這兩個(gè)目標，系統可能采用了變頻和自控技術(shù)。但是發(fā)揮這些設備功能的前提條件是水系統達到全面的平衡。即生產(chǎn)部分（冷水機組）、輸配部分和末端設備部分的所有回路應該滿(mǎn)足水力平衡的三個(gè)必要條件。

第一：所有的末端設備在設計工況下可以獲得設計流量；

第二：電動(dòng)調節控制閥的壓差變化不能太大；

第三：生產(chǎn)側的流量要大于等于分配側的總流量。

全面水力平衡是中央空調系統實(shí)現正常功能的基礎保障。全面水平衡包括冷水機組部分的平衡；輸配部分的水力平衡以及末端設備的水力平衡。

01集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范水力失調的產(chǎn)生原因

      集中供熱系統的水力失調包括靜態(tài)水力失調和動(dòng)態(tài)水力失調兩種類(lèi)型。
（1） 靜態(tài)水力失調
      假定一個(gè)供熱系統包括多個(gè)并聯(lián)用戶(hù)，每個(gè)用戶(hù)所需流量可按其各自的熱負荷 ，利用公式G=0.86*Q/Δt計算得到；而每個(gè)熱用戶(hù)的實(shí)際流量則是由各自的資用壓力（差）Δp和各用戶(hù)支路的實(shí)際阻抗值S確定的，可用公式G′=(ΔP/S)1/2計算得到。
      實(shí)際工程中，由于各用戶(hù)的資用壓力（差）ΔP和各用戶(hù)支路的阻抗值S并不都是匹配的，因而其通過(guò)的實(shí)際流量與根據熱負荷計算出所需流量往往是不一致的。離熱源近的用戶(hù)可能會(huì )由于資用壓力（差）ΔP偏大或阻抗值S相對偏小，實(shí)際流量大于所需流量；而離熱源遠的用戶(hù)則可能出現相反的情況。這種由各用戶(hù)的資用壓力（差）ΔP和各用戶(hù)支路的阻抗值S不匹配導致的、各用戶(hù)實(shí)際通過(guò)的流量與實(shí)際需要的流量不一致的現象就是靜態(tài)水力失調。

（2） 動(dòng)態(tài)水力失調
      假定一個(gè)供熱系統包括多個(gè)并聯(lián)用戶(hù)。調整某一用戶(hù)支路上的閥門(mén)，與該用戶(hù)并聯(lián)的其它用戶(hù)雖未進(jìn)行調節，其流量也會(huì )或多或少地發(fā)生相應變化，從而使得用戶(hù)通過(guò)的實(shí)際流量和需要的流量不一致，就是動(dòng)態(tài)失調現象。
      造成動(dòng)態(tài)失調的內在原因是，由于整個(gè)供熱系統是一個(gè)相互連通的同一整體，任何一處的閥門(mén)開(kāi)度變化（自動(dòng)或手動(dòng)），都會(huì )對該處的壓力狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)改變。這個(gè)改變會(huì )以壓力波的形式以聲速（壓力波以聲速傳播，在水中1000m/s以上）向系統的其它各處傳遞，從而導致未進(jìn)行閥門(mén)調節的并聯(lián)用戶(hù)的資用壓力（差）ΔP和實(shí)際流量發(fā)生相應變化。

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范特 點(diǎn)

1、能使系統流量自動(dòng)平衡在要求的設定值；
2、能自動(dòng)消除水系統中因各種因素引起的水力失調現象，保持用戶(hù)所需流量，克服“冷熱不均"，提高供熱，空調的室溫合格率；
3、能有效克服“大流量，小溫差"的不良運行方式，提高系統能效，實(shí)現經(jīng)濟運行；
4、采用數字顯示裝置，直接設定手動(dòng)調節閥開(kāi)度確定流量，使用智能儀表一次性調試。

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范工作原理

自力式平衡閥由自動(dòng)調節閥瓣和手動(dòng)調節閥瓣兩部分組成。系統流體的工作壓力為P1，手動(dòng)調節閥瓣的前后壓力分別為P2、P3。當手動(dòng)調節閥瓣調到基本一位置時(shí)，即人為確定了“設定流量"，以及相對應的固定(P2-P3)值。當系統流量增大時(shí)，此時(shí)自動(dòng)調節閥瓣自動(dòng)關(guān)小，直到流量重新維持到設定流量，反之亦然。

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范產(chǎn)品設計選型

1、一般在管網(wǎng)的分支點(diǎn)，熱口，室內立管皆應設計、安裝自力式平衡閥，以提高系統調節性能。
2、自力式平衡閥可安裝在供水管上，也可安裝在回水管上。當系統流體工作壓力超過(guò)散熱器允許工作壓力時(shí)，為安全起見(jiàn)，自力式平衡閥宜安裝在供水管上。
3、zui高使用溫度100℃，公稱(chēng)壓力1.6MPa。(溫度>100℃以上的要定做)
4、適用壓差范圍：20-30KPa。當系統工作壓差超過(guò)300KPa時(shí)，為防止產(chǎn)生噪音，應采取措施將多余的壓差消耗掉。
5、選取用DN15~DN25口徑的自力式平衡閥，須注明連接方式。

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范主要外形尺寸及性能參數

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范尺寸參數 法蘭連接尺寸按GB4216

02集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范水力平衡措施
      雖然靜態(tài)失調和動(dòng)態(tài)失調產(chǎn)生的原因及存在的形式不同，但它們往往共存于同一個(gè)管網(wǎng)系統中，對系統的總體水力失調狀況產(chǎn)生相互疊加的影響。因此，應采取相應措施予以消去。工程中采用以下水力平衡措施，可以較好解決集中供熱系統靜態(tài)失調和動(dòng)態(tài)失調的問(wèn)題。

（1） 集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范設置自力式動(dòng)態(tài)
      靜態(tài)失調和動(dòng)態(tài)失調，雖然產(chǎn)生的原因不同，但在本質(zhì)上是一致的，都是用戶(hù)支路阻抗值S與作用在該用戶(hù)的資用壓力（差）ΔP不匹配造成的；解決措施在本質(zhì)上也是一致的，都是通過(guò)改變用戶(hù)支路阻抗值S，實(shí)現運行流量與所需流量相一致；而自力式的動(dòng)態(tài)平衡閥，則能根據設定的流體參數，自動(dòng)地調整自身的閥門(mén)的開(kāi)度以改變支路的阻抗，從而克服靜態(tài)失調和動(dòng)態(tài)失調現象。
      因此，采用自力式的動(dòng)態(tài)平衡閥，不僅可以解決動(dòng)態(tài)失調，也能同時(shí)解決靜態(tài)失調問(wèn)題。而且，采用自力式動(dòng)態(tài)平衡閥解決靜態(tài)失調問(wèn)題還有一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)，是自力式動(dòng)態(tài)平衡閥的平衡操作方法簡(jiǎn)單，只需在運行前對調節閥的運行參數進(jìn)行設置，運行中無(wú)需進(jìn)行其它操作，即可保證調節支路參數動(dòng)態(tài)穩定；而靜態(tài)平衡閥的平衡過(guò)程中，定量調節往往需要復雜的計算，定性調節則需要反復調節和測量，對技術(shù)人員素質(zhì)有較高要求。
      采用自力式動(dòng)態(tài)平衡閥同時(shí)解決靜態(tài)失調和動(dòng)態(tài)失調，一般情況下，對于定流量質(zhì)調節系統，應采用；而對于以用戶(hù)為主動(dòng)的變流量系統，則應采用自力式的壓差控制閥。在使用過(guò)程中，若出現自力式控制閥所在支路資用壓力過(guò)高，導致其工作開(kāi)度過(guò)小、過(guò)流量及工況不穩定等情況，則宜在該支路上串聯(lián)以靜態(tài)平衡閥消耗部分資用壓力，從而保證自力式控制閥處于較穩定的開(kāi)度調節區間。

（2） 集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范設置自力式壓差閥+電動(dòng)溫控閥
      近今年來(lái)，集中供熱系統的“智慧化"建設和改造得到了快速發(fā)展。電動(dòng)溫控閥作為一種“智慧化"過(guò)程中的水力平衡自動(dòng)控制設備得到了較廣泛應用。但從應用情況看，較多系統采用了“僅在用戶(hù)端設置電動(dòng)溫控閥同時(shí)解決靜態(tài)失調和動(dòng)態(tài)失調"的不合理的平衡措施。這種設置方式的不合理性主要表現在以下兩個(gè)方面:

      其一，在靜態(tài)失調比較嚴重的情況下，常常會(huì )出現以下問(wèn)題：近端用戶(hù)由于資用壓力過(guò)大，電動(dòng)溫控閥在小開(kāi)度和關(guān)閉兩種狀態(tài)來(lái)回切換，導致電池耗電量劇增，執行器疲勞損壞，使用壽命縮短；中間用戶(hù)電動(dòng)溫控閥調整幅度大，動(dòng)作頻率高（甚至始終處于動(dòng)作狀態(tài)）；而遠端用戶(hù)則由于資用壓差過(guò)小，動(dòng)態(tài)閥即使在大開(kāi)度狀態(tài)，也不能滿(mǎn)足流量要求，因而導致調節功能失效。

      其二，目前采用的電動(dòng)溫控閥，多數是根據溫度（室溫或回水溫度），以離散的數字變量進(jìn)行控制的，屬于典型的反饋自控模式。在這個(gè)過(guò)程中，某一閥門(mén)的開(kāi)度變化，瞬間就會(huì )引起其他未調整用戶(hù)的流量變化（壓力波以聲速傳播，在水中1000m/s以上）;但由于傳熱過(guò)程具有滯后性，整個(gè)系統由流量引起的溫度波動(dòng)往往需要很長(cháng)時(shí)間才能達到穩定（甚至數小時(shí)以上）。因此，由此引起的整個(gè)系統動(dòng)態(tài)平衡調節過(guò)程，需要持續更長(cháng)時(shí)間才能完成。這種情況下，很可能上次擾動(dòng)引起的平衡過(guò)程尚未完成，而后續擾動(dòng)可能又引起新的平衡過(guò)程，從而導致系統的電動(dòng)溫控閥始終處于調整或待調整的過(guò)程中。對于規模較大的管網(wǎng)，這種現象可能會(huì )更加明顯。
      而采用“自力式壓差閥+電動(dòng)溫控閥"的水力平衡方案，可避免上述問(wèn)題的發(fā)生。同力自控閥門(mén)有限公司的一位技術(shù)人員曾跟我交流過(guò)這樣一個(gè)例子：供熱系統若只在用戶(hù)支路設置電動(dòng)溫控閥，電動(dòng)溫控閥的動(dòng)作頻率大約在每小時(shí)10~12次以上；在該支路上加裝自力式壓差閥并其壓差設定在合理的一定范圍，則電動(dòng)溫控閥的動(dòng)作頻率可以降至每小時(shí)1~2次；而且，電動(dòng)溫控閥的開(kāi)度區間也存在大幅度減小。顯然，自力式壓差閥為電動(dòng)溫控閥的正常、可靠、穩定工作創(chuàng )造良好的工作條件。自力式壓差閥在此起兩方面的作用，一是解決全 網(wǎng)的靜態(tài)失調，二是解決用戶(hù)外部動(dòng)態(tài)因素引起的動(dòng)態(tài)失調；電動(dòng)溫控閥則主要解決用戶(hù)內部動(dòng)態(tài)因素引起的動(dòng)態(tài)失調。

（3）集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范設置靜態(tài)平衡閥+電動(dòng)溫控閥
      采用“靜態(tài)平衡閥+電動(dòng)溫控閥"的平衡方案，也可以在一定程度上緩和電動(dòng)溫控閥工作狀態(tài)不穩定的問(wèn)題。在該方案中，靜態(tài)平衡閥應解決全部靜態(tài)失調問(wèn)題，電動(dòng)溫控閥則解決全部動(dòng)態(tài)因素引起的失調問(wèn)題。
      該方案與“自力式壓差閥+電動(dòng)溫控閥"的水力平衡方案相比較而言，靜態(tài)平衡閥的平衡調節過(guò)程較復雜，若不能解決靜態(tài)失調，則靜態(tài)失調中沒(méi)有解決的部分則將由電動(dòng)溫控閥承擔，從而可能導致電動(dòng)溫控閥動(dòng)作頻率提高和開(kāi)度區間加大，進(jìn)而導致壽命縮短和部件疲勞損壞等問(wèn)題；同時(shí)，由于在該方案中，由用戶(hù)外部因素的動(dòng)態(tài)失調也是由電動(dòng)溫控閥承擔的，因此也在一定程度上增加了電動(dòng)溫控閥工作狀態(tài)的不穩定性。因此，該方案與第2種方案相比，第2種方案是更可取的水力平衡解決方案。

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范安裝圖：

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范安裝與調試

1、安裝方式：水平、垂直均可；
2、安裝時(shí)要注意閥體外水流指示箭頭，遵循方向安裝；
3、安裝前要*清除管道內的雜物，通水前必須*沖洗管道；
4、集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范流量調節方法：
(1)把測壓小閥與智能儀表上的軟管連接好；
(2)松開(kāi)測壓小閥的閥桿；
(3)用鑰匙打鎖銷(xiāo)，使鎖銷(xiāo)從鎖體中彈出；
(4)用活動(dòng)扳手順時(shí)針慢慢旋轉閥桿；流量逐漸減小并在智能儀表上顯示出來(lái)，直到達到設定值為止；
(5)左右微轉閥桿，使數顯窗口內的數字與窗口內數字與窗口對正；
(6)拔下鑰匙，將鎖銷(xiāo)推進(jìn)鎖體，此時(shí)開(kāi)度已被鎖定。

03集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規范結語(yǔ)
      在同一個(gè)集中供熱管網(wǎng)中，靜態(tài)水力失調和動(dòng)態(tài)水力失調同時(shí)存在?！皟H在用戶(hù)末端設置電動(dòng)溫控閥同時(shí)解決靜態(tài)失調和動(dòng)態(tài)失調"的技術(shù)方案是不合理的。平衡方案須考慮平衡設施工作穩定性和使用壽命問(wèn)題。