工程設計中閥門(mén)的應用分析
本文通過(guò)分析設計工況與閥門(mén)工作原理的特點(diǎn)，就靜態(tài)水力平衡閥，自力式流量控制閥等進(jìn)行了分析。本研究從降低系統投資額度和能耗度的視角，做出了使用兩種閥門(mén)的必要性研究，并就實(shí)際設計中兩種平衡閥的調試等作出了闡釋。
1、靜態(tài)水力平衡閥應用的討論
1.1、設計工況下的水力失調
一個(gè)優(yōu)秀的HVAC系統能夠充分保證該設備在滿(mǎn)負荷的工況下，所有的使用者都可以獲得設計是所要求的水量，同時(shí)還能夠充分保證系統運行的安全性和經(jīng)濟效益，有效地減少客戶(hù)的用水投訴以及水資源浪費等情況的發(fā)生，只有這樣的系統才能算是一個(gè)水力平衡的系統。如果系統不具備這些功能那么就可以稱(chēng)這類(lèi)系統為不平衡系統。在一般情況下，如果水力系統中部分用戶(hù)的使用壓頭大于所設計的壓頭時(shí)，那么該用戶(hù)的實(shí)際水流量就會(huì )超過(guò)設計的流量，這樣就會(huì )給其他環(huán)路的實(shí)際流量帶來(lái)影響，我們稱(chēng)在這種工況下產(chǎn)生的水力失調情況為靜性水力失調，靜力水力失調通常是由于系統設計或施工等原因而導致的，靜力性水力失調是系統本身無(wú)法避免的。
還有一種狀態(tài)是系統中所有的用戶(hù)終端的實(shí)際流量都大于或者等于系統設計的數值。在這種情況流量可以充分滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，所以這種狀態(tài)一般不會(huì )引起客戶(hù)的投訴，因此這種情況不會(huì )引起設計人員的關(guān)注。一般情況下，我們使用公式ΔP=SG2來(lái)對閉路循環(huán)的管網(wǎng)狀態(tài)下的水力工況各個(gè)物理因子間存在的關(guān)系進(jìn)行描述(Δp為壓差、S為管網(wǎng)阻抗、G為流量)。
在國內還沒(méi)有引進(jìn)靜態(tài)水力平衡閥理念之間，通常是采用截止閥或者蝶閥來(lái)對靜態(tài)水力系統實(shí)施控制。由于這些閥具有結構簡(jiǎn)單、易于操作、經(jīng)濟實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)在國內得到了廣泛運用。
設計人員在明確設計選型的基礎上，在系統進(jìn)行滿(mǎn)負荷工況下應該將末端的所有溫控電動(dòng)閥打開(kāi)，并將一號到三號的末端流量設計為33m3/h。其閥門(mén)都保持了百分百的開(kāi)度，這時(shí)一號末端的實(shí)際流量為39m3/h;二號為35m3/h;三號為31m3/h，這時(shí)水泵工作點(diǎn)參數揚程大概為19m、其流量約為105m3/h，這樣系統就出現了水力失調現象。
可以通過(guò)調節一號和二號節閥的開(kāi)度來(lái)對系統進(jìn)行調整，具體操作為：將一號加溫控閥壓差降低40kPa;二號壓差降低20kPa，保證三個(gè)末端節點(diǎn)盤(pán)管的加溫控閥兩端的阻力都保持在80kPa，并且同時(shí)能夠滿(mǎn)足所設計的33m3/h的流量，水泵揚程在20m，流量達到100m3/h，這樣就實(shí)現了系統的靜態(tài)平衡。因此，我們并不需對所有的節閥進(jìn)行調節就可以實(shí)現系統的靜態(tài)水力平衡，所以我們在對末端支路進(jìn)行靜態(tài)水力平衡節閥配置時(shí)，并不需要逐個(gè)配置，也就是說(shuō)靜態(tài)水力平衡閥并不是處理這類(lèi)問(wèn)題的唯一途徑。
在當前的情況下，絕大多數的HVAC水力系統的設計只是針對末端支路進(jìn)行設計流量的標示，基本不會(huì )關(guān)注末端壓差值的相關(guān)標準和要求，在具體的運行過(guò)程中，一些需要手動(dòng)來(lái)完成平衡調節的基本上都依賴(lài)于設計、施工以及運行和維護人員的經(jīng)驗來(lái)完成，屬于一種沒(méi)有理論支撐的系統調節法。但從實(shí)際效果來(lái)看，這種沒(méi)有理論支撐的調節方法確實(shí)為系統的水力失調帶來(lái)了一定的效果。
1.2、靜態(tài)水力平衡閥與水力平衡
靜態(tài)的水力平衡閥實(shí)質(zhì)上就是一種多功能的手動(dòng)調節閥，靜態(tài)平衡閥具有單閥多功能的特點(diǎn)"基于實(shí)驗性能夠特性的數據來(lái)講，當Δp為常數狀態(tài)，這時(shí)靜態(tài)水力平衡閥并不具有明顯的調節優(yōu)勢，因此在當前技術(shù)條件下，使用靜態(tài)水力平衡閥直接代替傳統的水力調節閥還不夠成熟。
在當前靜態(tài)水力平衡閥市場(chǎng)上的流通的平衡閥產(chǎn)品具有流量測量、閥門(mén)開(kāi)度屏顯、預流、排空等功能。使用靜態(tài)水力平衡閥可以通過(guò)特定的儀器對流量進(jìn)行及時(shí)地測量，同時(shí)也可以起到開(kāi)關(guān)的作用。一旦平衡閥完成調試以后，我們就不可以對閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行順意變動(dòng)。這主要考慮到了后期的維護問(wèn)題，我們對閥體主軸進(jìn)行了密封處理。像測量等工作都不需要在中斷系統的情況下運行，在現場(chǎng)就可以完成，而且不需要破壞該系統的整體保溫狀態(tài)就能夠實(shí)現。但是，從其性?xún)r(jià)比來(lái)看，其價(jià)格相對相同流量的離心式水泵不具有優(yōu)勢，同時(shí)在目前的國內市場(chǎng)上的靜態(tài)水力平衡閥還存在著(zhù)一些問(wèn)題。而針對不可壓縮的流體來(lái)說(shuō)，靜態(tài)的水力平衡閥就可以作為局部的阻力調節的節流部件來(lái)使用。
靜態(tài)水力平衡閥可以依靠其閥門(mén)開(kāi)度來(lái)對閥門(mén)的流動(dòng)阻力進(jìn)行調節，閥門(mén)各開(kāi)度都對應一個(gè)KV值，而不同開(kāi)度的KV值是固定的，那么我們只要獲得現場(chǎng)的Δp就可以得出其Q值。為了方便測量，一般情況下我們對靜態(tài)水力平衡閥的兩個(gè)端口設置了專(zhuān)用的壓力測試孔，這一部件通常會(huì )作為節流來(lái)使用。我們在進(jìn)行工程調試工作時(shí)，我們使用廠(chǎng)商提供的相關(guān)水力平衡調試設備來(lái)對Δp值進(jìn)行測量，然后利用相關(guān)的軟件找出其對應的KV值，從而計算出具體的Q值。在這個(gè)時(shí)候，Δp作為具體的測量數值;KV作為設定的數值，當其滿(mǎn)足ΔP=0.1MPa條件時(shí);Q就是具體的計算數值，影響其計算速度的因素主要包括對閥門(mén)實(shí)際過(guò)流面積以及其粗糙度估計數值的精確程度等。
需要引起重視的是，我們在使用平衡閥來(lái)處理相關(guān)的水力失調問(wèn)題是需要一定的支撐條件的"基于靜態(tài)水力平衡閥的運行機理我們可以知道，靜態(tài)水力平衡閥一但鎖定以后，Δp值的波動(dòng)就會(huì )對流經(jīng)閥門(mén)水量的恒定造成破壞，從而導致標定的流量值發(fā)生變化。
在當前的市場(chǎng)上，眾多靜態(tài)水力平衡閥的供應商都說(shuō)明了其產(chǎn)品具有流量預設功能，但在實(shí)際操作過(guò)程中，要想選擇一個(gè)合適的KVS值則很難，因為當前市場(chǎng)上平衡閥并沒(méi)有給出連續的KVS值，并沒(méi)有按照實(shí)際需要給出KVS的調節值，因此當我們按照供應商提供的KVS值進(jìn)行流量設定時(shí)，就會(huì )出現一定的偏差，并不能滿(mǎn)足實(shí)際調節的需要。由于無(wú)法明確現場(chǎng)的Δp值以及在閥門(mén)開(kāi)度調節時(shí)而引起的KV值變化，在具體的實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現，如果無(wú)法明確閥門(mén)內壁的污垢系數或者當其RE值沒(méi)有超過(guò)三千五的時(shí)候，流量Q值可能會(huì )出現較大的計算偏差。所以，在進(jìn)行靜態(tài)水力平衡判斷時(shí)，必須要保證全部的自力式閥門(mén)都達到了相應的設計參數值，保證所有的末端設備溫控閥處于全開(kāi)狀態(tài)，并能夠保證其流量滿(mǎn)足設計所需量。
不管平衡閥是否具備流量的預設功能，在完成了水系統的安裝以后，必須要對所有的閥進(jìn)行調節，保證靜態(tài)水利平衡閥的流量Q值能夠達到設計要求，從而保證管網(wǎng)能夠實(shí)現在工況狀態(tài)下的水利平衡。這時(shí)就鎖定靜態(tài)水利平衡閥的開(kāi)度，并且在運行過(guò)程中不能對所設置的開(kāi)度進(jìn)行順意調節。同時(shí)還要做好相應的記錄工作，將相關(guān)的數據存人系統設備調試檔案，便于今后維護工作的開(kāi)展。
除此之外，由于不同的設備供應商所提供的計算機軟件的KV值不統一，導致不同供應商提供的產(chǎn)品配套調試儀表無(wú)法實(shí)現互用。在靜態(tài)水力平衡閥中，所有的靜態(tài)水力平衡閥在其發(fā)塞后面都設置了一個(gè)空腔，這個(gè)空腔成為在線(xiàn)運行時(shí)污垢的主要留置點(diǎn)。
2、自力式流量控制閥
2.1、自力式流量控制閥的工作原理
自力式流量控制閥是當前市場(chǎng)上新出現的一種調節閥類(lèi)型，自力式流量控制閥相比傳統的手動(dòng)式流量調節閥的優(yōu)越之處是它能夠實(shí)現自動(dòng)的流量調節，而不需要借助外部的動(dòng)力就可以完成。在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現，在封閉式的水循環(huán)系統中使用這種自力式的流量控制閥可以便于實(shí)現系統的流量分配、動(dòng)態(tài)平衡，從而達到簡(jiǎn)化系統調試的目的�；谶@些優(yōu)點(diǎn)，自力式的控制閥在供熱空調工程中得到了眾多廠(chǎng)商的青睞。自力式流量控制閥屬于雙閥組合結構，由一個(gè)手動(dòng)調節閥和自動(dòng)平衡閥共同組成，它們分別負責設定流量和維持流量恒定工作。
在手動(dòng)調節閥中，KVS是手動(dòng)調節閥閥口的流量系數，而P2-P3是手動(dòng)調節閥閥口兩側的壓力差系數。KVS的大小與開(kāi)度密切相關(guān)，開(kāi)度不變，KVS為變數，如果P2-P3不變，C也不發(fā)生變化。P2-P3保持不變主要取決于平衡閥。譬如進(jìn)出口的壓差Pl-P3變大，就運用動(dòng)感壓膜與彈簧的作用力促使平衡開(kāi)關(guān)自動(dòng)調小，P1-P2會(huì )變大，保持P2-P3不變，因此形成固定;相反P1-P3變小，平衡開(kāi)關(guān)自動(dòng)調大，P1-P2會(huì )變小，保持P2-P3不變，從而完成固定"手動(dòng)開(kāi)關(guān)調節組的每個(gè)閥門(mén)打開(kāi)的角度大小都有一個(gè)與之相對應的流量，每個(gè)閥門(mén)打開(kāi)的角度與流量之間的關(guān)系由試驗臺出示實(shí)驗標準決定，同時(shí)也有相應的開(kāi)度顯示與鎖定設備。
2.2、自力式流最控制閥在混水系統中得應用
自力式流量控制閥不需要借助外來(lái)的動(dòng)力而是依靠自身介質(zhì)的壓力差來(lái)實(shí)現控制，自力式流量控制閥配備了自動(dòng)控制流量的元器件，該元件能夠實(shí)現流量衡定，通過(guò)這一功能從根本上解決了水力失調的問(wèn)題。自力式流量控制閥的安裝非常簡(jiǎn)單且便于調節，使用過(guò)程中消耗的能量較少，其增加的供熱面積可達到25%-30%之間，大大提升了其運行的穩定性，保證了供暖的質(zhì)量。我們在進(jìn)行混水系統的改造時(shí)，先對水力進(jìn)行計算，對供暖面積、環(huán)流量以以及相應的供熱管徑等因素進(jìn)行分析以后，根據這些數據信息選擇合適的流量控制閥，根據溫度來(lái)調節流量的大小，然后借助自力式流量控制閥的獨特功能來(lái)實(shí)現穩定混水的壓力、流量以及溫度等，從而充分保證了混水站之間能夠獲得一個(gè)相對穩定的流量，保證了系統的平衡運行。
