正確認識和選用自力式水力平衡控制閥

〔摘要〕供熱節能是一個系統工程，本文針對市場上為解決供熱系統中水力失調而出現的各類自力式水力平衡控制閥進行了認真的分析，簡單介紹了各類自力式控制閥的工作原理、適用條件、失效原因，供同行參考。

〔關鍵詞〕水力失調；自力式水力平衡控制閥；工作原理；選用。

近幾年，隨著供熱規模的日益擴大，供熱半徑的不斷增加，系統中水力失調的現象日趨嚴重，所謂水力失調即系統在實際運行時流經各用戶的水量與設計水量不符，導致熱力工況與設計不符。

具體表現為熱（冷）源近端的用戶室內溫度過（低），而遠端用戶室內溫度過低（高）。

為緩解水力失調的問題，使用戶達到滿意的效果，傳統的做法是采用“大流量、小溫差”運行，依靠增大熱網管徑、增大循環泵的流量，造成能源的極大浪費，要*解決系統的水力失調問題，必須做好系統的調節工作，zui簡單有效的辦法是在系統中安裝動態水力平衡元件，以實現供熱（冷）系統的動態調節。

各類自力式水力平衡控制閥門應運而生，目前供熱系統中比較常用的主要有自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥。

自力式流量控制閥的工作原理

自力式流量控制閥是一個雙閥組合，即由一個手動調節閥和一個自動平衡閥組組成。

如圖1所示，手動調節閥組的作用是設定流量，自動平衡閥組的作用是維持壓差△P=P2-P3恒定，對于手動調節閥組來說，流量G=KV(P>2-P3),式中KV為手動調節閥的流量系數，P2-P3為手動調節閥兩側的壓差。

KV的大小取決于手動調節閥開度，開度固定，KV即為常數。那么只要P2-P3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。

比如進出口壓差的P1-P3增大，則通過感壓膜和彈簧的作用使用自動平衡閥組關小，從而維持P2-P3的恒定；反之P1-P3減小，則自動平衡閥組開大，從而維持P2-P3的恒定；手動調節閥組的每一個開大對應一個流量，開度和流量的關系由試驗臺試驗標定。

自力式流量控制閥是一種直觀簡便的流量調節控制裝置，可直接根據設計來設定流量，閥門可自動消除管線的剩余壓頭及壓力波動對的流量影響，系統壓力在一定范圍內變化可以保持設定流量不變。

自力式壓差控制閥按照安裝在供水管上或回水管上，分為供水式和回水式，二者不可互換使用。

圖2a為回水式結構示意圖。

圖2b為其安裝位置示意圖。

圖中P1為通過導壓管傳至感壓膜上部的外網供水壓力，P2為被控環路的回水壓力，P3為外網的回水壓力。

當外網的供回水壓差P1-P3增大，則感壓膜帶動閥瓣下移，使閥的阻力增大，P2-P3增大，從而使P1-P2（即施加于被控環路的壓差）保持不變；反之P1-P3減小，則感壓膜帶動閥瓣上移，使閥的阻力減小，P2-P3減小，從而使P1-P3保持不變。

當被控環路內部的阻力發生改變，比如某一支路關斷，則環路的總阻力增大，P1-P2增大，但隨之感壓膜的受力平衡被打破，閥瓣下移，閥的阻力增大，又使P2-P3增大，P2又回升到原來的大小，即P1-P2不變。

可見無論是外網壓力出現波動，還是被控環路內部的阻力發生變化，自力式壓差控制閥均可維持施加于被控環路的壓差恒定。

兩種控制閥的性能比較及選用

（一）自力式流量控制閥的性能與應用

1、性能特點

（1）自力式流量控制閥的結構形式不分供水式和回水式，可以根據工程需要安裝在供水管或回水管上；

（2）自力式流量控制閥控制的是它所控制的系統的流量；

（3）自力式流量控制閥不支持它所控制的系統內部的自主調節，即被控系統內部自主調節時，系統內部各分支流量進行重新分配，但總流量仍保持不變；

（4）自力式流量控制閥可以在一定范圍內吸收外網的壓力波動；

（5）自力式流量控制閥能保證系統的水力平衡，減少調整的工作量，提高供熱（冷）質量；

2、設計與應用

在以下的分析中，忽略了一些影響較小的因素。

自力式流量控制閥控制的是被控系統的流量，可以安裝在供水管上，也可以安裝在回水管上。

從實質上講，自力式流量控制閥控制的是閥自身的流量，被控系統中的各個用戶分配通過該閥的流量，閥自身的流量根據被控系統中的各用戶的需求確定，一旦閥的流量設定以后，當外網的壓力在一定范圍內波動時，對被控系統的干擾被流量控制閥吸收，保證被控制系統的流量不變，但當系統內部某用戶進行自主調節時，自力式流量控制閥仍然保持總流量不變，使總流量在被控系統內進行重新分配，其節能效果不如壓差控制閥。

注意事項：自力式流量控制閥是一個阻力元件，有zui小工作壓差的要求，一般產品要求zui小工作壓差20Kpa，當安裝在zui不利環路上時，會造成無效的壓力損失，在選用時應適當進行考慮；系統能夠采用量調節方式運行時，自力式流量控制閥不支持該種調節方式；自力式流量控制閥不支持被控系統內用戶的自主調節。

（二）自力式壓差控制閥的性能與應用

1、性能特點

（1）自力式壓差控制閥從結構上分為供水和回水式，分別安裝在供水和回水管上，兩者不可互換；

（2）自力式壓差控制閥控制的是它所控制的系統的壓差；

（3）自力式壓差控制閥支持它所控制的系統內部的自主調節；

（4）在一定范圍內吸收外網的壓力波動；

（5）自力式壓差控制法能保證系統的水力平衡，減少調整的工作量，提高供熱（冷）質量；

2、設計應用

在以下分析中，忽略了一些影響較小的因素

自力式壓差控制閥控制的是被控系統的供回水壓差，即設定△P=P2-P3=常數。

對每一個用戶來說，有對應的流量特性系數S，根據△P=SV2,當△P和S都是常數時，用戶的流量就是確定值，當某個用戶進行自主調整時，自力式壓差控制閥就會有相應的動作，也就是保持△P不變，其余用戶的S值不變，也就不會發生所控系統內的流量在分配；在外網供回水壓力在一定范圍內發生波動時，自力式壓差控制閥也會有相應的動作，保證△P等于設定值，進而保證用戶按設定流量運行。

注意事項：自力式壓差控制閥是一個阻力元件，當安裝在zui不利環路上時，會造成無效的壓力損失；設計時需根據在系統中的位置當選用供水式或回水式。

失效的原因及現象

1、由于自力式壓差控制閥的供回水直接按的導壓管很細，在管網水質很差的情況下，極易堵塞，不能夠采集有關信號，起不到調節壓差的作用，導致自力式壓差控制閥動作失靈。

2、目前，大部分系統中的水質很差，各種雜質及漂浮物很多，經常發生壓差閥的閥瓣被卡，無法進行調節，造成閥后沒有流量或流量很小。

3、由于自力式壓差控制閥分供水式和回水式兩種，對于安裝于被控系統的供水管和回水管上，兩者不可互換。由于安裝隊伍素質不高或工作責任心不強，將位置裝錯造成自力式壓差控制閥調節失靈。

4、自力式壓差控制閥內的膜片因橡膠老化或工作責任心不強，將位置裝錯造成自力式壓差控制閥調節適量。

5、由于在供熱系統的末端也普遍安裝了自力式控制閥，造成局部阻力增大，導致進戶流量減少，影響用戶的供熱效果。

無論是自力式流量控制閥還是自力式壓差控制閥，zui終控制的都是被控系統的流量，其目的是使系統達到水力平衡，使每個客戶得到所需要的流量，使被控系統有良好的熱力工況，特別是在設計供回水溫差較大的情況下，流量的變化對散熱量的影響更為明顯。

自力式流量控制閥的流量值是在試驗臺上通過試驗標定的，在實際的應用過程中，當外界的條件變化時，對流量存在較大的偏差，在實際的工作中需要重新進行調整，一般采用超聲波流量計來進行，但是在閥門井中.

因為安裝尺寸的限制，超聲波流量計測出的流量會有一定的誤差，操作也十分不便，需要的儀器和專業的人員，有一些規模較小的公司不具備該能力。

自力式壓差控制閥控制的是所控系統供回水壓差，針對不同的用戶，內部阻力系數S值不同，相同的壓差的情況下，會存在不同的流量，我們不借助其它工具無法感知其流量，特別是在大型的系統中，是根據經驗進行壓差的設定，所設壓差缺乏科學性。

針對上述的情況，一種帶有流量顯示功能的流量控制閥門已投入市場，該產品除具有自力式流量控制閥的控制功能外，還具有流量測量及顯示功能.

其顯示器與閥體分離，流量數據隨用隨取，顯示器全密封，具有防潮防水功能，流量測量機構裝有防堵罩，防止雜物堵塞流量傳感器，閥體內部的傳感器上午電源，顯示器不工作時自動休眠，節能電能，電池設計壽命十年以上，不論顯示器工作與否，均不影響閥門的流量調節控制功能。

流量顯示功能使閥門工作情況直觀，被控系統的流量一目了然，使復雜的工作簡單化，是供熱領域具有很大發展前景的一種產品，將會給供熱（冷）節能工作提供很大的幫助，產生巨大的經濟效益和社會效益。