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集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規(guī)范

 水力失調和水力平衡問題，一直是集中供熱系統(tǒng)運行中的不可忽視的問題。但對這兩方面的問題進行深入的文獻卻很少。在此，作者對該問題談幾點個人看法，以供參考。ZL47F-16型自力式平衡閥，用于需要進行流量控制的水系統(tǒng)中，尤其適用于供熱、空調等非腐蝕性液體介質的流量控制。運行前一次性調節(jié)，即可使系統(tǒng)流量自動恒定在要求的設定值。暖通中央空調系統(tǒng)的目標是在的能耗水平下提供需要的（舒適的）室內溫度。為了達到這兩個目標，系統(tǒng)可能采用了變頻和自控技術。但是發(fā)揮這些設備功能的前提條件是水系統(tǒng)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足水力平衡的三個必要條件。

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：電動調節(jié)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(tǒng)實現(xiàn)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(guī)范水力失調的產(chǎn)生原因

      集中供熱系統(tǒng)的水力失調包括靜態(tài)水力失調和動態(tài)水力失調兩種類型。
（1） 靜態(tài)水力失調
      假定一個供熱系統(tǒng)包括多個并聯(lián)用戶，每個用戶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；而每個熱用戶的實際流量則是由各自的資用壓力（差）Δp和各用戶支路的實際阻抗值S確定的，可用公式G′=(ΔP/S)1/2計算得到。
      實際工程中，由于各用戶的資用壓力（差）ΔP和各用戶支路的阻抗值S并不都是匹配的，因而其通過的實際流量與根據(jù)熱負荷計算出所需流量往往是不一致的。離熱源近的用戶可能會由于資用壓力（差）ΔP偏大或阻抗值S相對偏小，實際流量大于所需流量；而離熱源遠的用戶則可能出現(xiàn)相反的情況。這種由各用戶的資用壓力（差）ΔP和各用戶支路的阻抗值S不匹配導致的、各用戶實際通過的流量與實際需要的流量不一致的現(xiàn)象就是靜態(tài)水力失調。

（2） 動態(tài)水力失調
      假定一個供熱系統(tǒng)包括多個并聯(lián)用戶。調整某一用戶支路上的閥門，與該用戶并聯(lián)的其它用戶雖未進行調節(jié)，其流量也會或多或少地發(fā)生相應變化，從而使得用戶通過的實際流量和需要的流量不一致，就是動態(tài)失調現(xiàn)象。
      造成動態(tài)失調的內在原因是，由于整個供熱系統(tǒng)是一個相互連通的同一整體，任何一處的閥門開度變化（自動或手動），都會對該處的壓力狀態(tài)產(chǎn)生一個改變。這個改變會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(tǒng)的其它各處傳遞，從而導致未進行閥門調節(jié)的并聯(lián)用戶的資用壓力（差）ΔP和實際流量發(fā)生相應變化。

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規(guī)范特 點

1、能使系統(tǒng)流量自動平衡在要求的設定值；
2、能自動消除水系統(tǒng)中因各種因素引起的水力失調現(xiàn)象，保持用戶所需流量，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(tǒng)能效，實現(xiàn)經(jīng)濟運行；
4、采用數(shù)字顯示裝置，直接設定手動調節(jié)閥開度確定流量，使用智能儀表一次性調試。

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規(guī)范工作原理

自力式平衡閥由自動調節(jié)閥瓣和手動調節(jié)閥瓣兩部分組成。系統(tǒng)流體的工作壓力為P1，手動調節(jié)閥瓣的前后壓力分別為P2、P3。當手動調節(jié)閥瓣調到基本一位置時，即人為確定了“設定流量"，以及相對應的固定(P2-P3)值。當系統(tǒng)流量增大時，此時自動調節(jié)閥瓣自動關小，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(guī)范產(chǎn)品設計選型

1、一般在管網(wǎng)的分支點，熱口，室內立管皆應設計、安裝自力式平衡閥，以提高系統(tǒng)調節(jié)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(tǒng)流體工作壓力超過散熱器允許工作壓力時，為安全起見，自力式平衡閥宜安裝在供水管上。
3、zui高使用溫度100℃，公稱壓力1.6MPa。(溫度>100℃以上的要定做)
4、適用壓差范圍：20-30KPa。當系統(tǒng)工作壓差超過300KPa時，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(guī)范主要外形尺寸及性能參數(shù)

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規(guī)范尺寸參數(shù) 法蘭連接尺寸按GB4216

02集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規(guī)范水力平衡措施
      雖然靜態(tài)失調和動態(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管網(wǎng)系統(tǒng)中，對系統(tǒng)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(tǒng)靜態(tài)失調和動態(tài)失調的問題。

（1） 集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規(guī)范設置自力式動態(tài)
      靜態(tài)失調和動態(tài)失調，雖然產(chǎn)生的原因不同，但在本質上是一致的，都是用戶支路阻抗值S與作用在該用戶的資用壓力（差）ΔP不匹配造成的；解決措施在本質上也是一致的，都是通過改變用戶支路阻抗值S，實現(xiàn)運行流量與所需流量相一致；而自力式的動態(tài)平衡閥，則能根據(jù)設定的流體參數(shù)，自動地調整自身的閥門的開度以改變支路的阻抗，從而克服靜態(tài)失調和動態(tài)失調現(xiàn)象。
      因此，采用自力式的動態(tài)平衡閥，不僅可以解決動態(tài)失調，也能同時解決靜態(tài)失調問題。而且，采用自力式動態(tài)平衡閥解決靜態(tài)失調問題還有一個很重要的優(yōu)點，是自力式動態(tài)平衡閥的平衡操作方法簡單，只需在運行前對調節(jié)閥的運行參數(shù)進行設置，運行中無需進行其它操作，即可保證調節(jié)支路參數(shù)動態(tài)穩(wěn)定；而靜態(tài)平衡閥的平衡過程中，定量調節(jié)往往需要復雜的計算，定性調節(jié)則需要反復調節(jié)和測量，對技術人員素質有較高要求。
      采用自力式動態(tài)平衡閥同時解決靜態(tài)失調和動態(tài)失調，一般情況下，對于定流量質調節(jié)系統(tǒng)，應采用；而對于以用戶為主動的變流量系統(tǒng)，則應采用自力式的壓差控制閥。在使用過程中，若出現(xiàn)自力式控制閥所在支路資用壓力過高，導致其工作開度過小、過流量及工況不穩(wěn)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(wěn)定的開度調節(jié)區(qū)間。

（2） 集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規(guī)范設置自力式壓差閥+電動溫控閥
      近今年來，集中供熱系統(tǒng)的“智慧化"建設和改造得到了快速發(fā)展。電動溫控閥作為一種“智慧化"過程中的水力平衡自動控制設備得到了較廣泛應用。但從應用情況看，較多系統(tǒng)采用了“僅在用戶端設置電動溫控閥同時解決靜態(tài)失調和動態(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(xiàn)在以下兩個方面:

      其一，在靜態(tài)失調比較嚴重的情況下，常常會出現(xiàn)以下問題：近端用戶由于資用壓力過大，電動溫控閥在小開度和關閉兩種狀態(tài)來回切換，導致電池耗電量劇增，執(zhí)行器疲勞損壞，使用壽命縮短；中間用戶電動溫控閥調整幅度大，動作頻率高（甚至始終處于動作狀態(tài)）；而遠端用戶則由于資用壓差過小，動態(tài)閥即使在大開度狀態(tài)，也不能滿足流量要求，因而導致調節(jié)功能失效。

      其二，目前采用的電動溫控閥，多數(shù)是根據(jù)溫度（室溫或回水溫度），以離散的數(shù)字變量進行控制的，屬于典型的反饋自控模式。在這個過程中，某一閥門的開度變化，瞬間就會引起其他未調整用戶的流量變化（壓力波以聲速傳播，在水中1000m/s以上）;但由于傳熱過程具有滯后性，整個系統(tǒng)由流量引起的溫度波動往往需要很長時間才能達到穩(wěn)定（甚至數(shù)小時以上）。因此，由此引起的整個系統(tǒng)動態(tài)平衡調節(jié)過程，需要持續(xù)更長時間才能完成。這種情況下，很可能上次擾動引起的平衡過程尚未完成，而后續(xù)擾動可能又引起新的平衡過程，從而導致系統(tǒng)的電動溫控閥始終處于調整或待調整的過程中。對于規(guī)模較大的管網(wǎng)，這種現(xiàn)象可能會更加明顯。
      而采用“自力式壓差閥+電動溫控閥"的水力平衡方案，可避免上述問題的發(fā)生。同力自控閥門有限公司的一位技術人員曾跟我交流過這樣一個例子：供熱系統(tǒng)若只在用戶支路設置電動溫控閥，電動溫控閥的動作頻率大約在每小時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，則電動溫控閥的動作頻率可以降至每小時1~2次；而且，電動溫控閥的開度區(qū)間也存在大幅度減小。顯然，自力式壓差閥為電動溫控閥的正常、可靠、穩(wěn)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，二是解決用戶外部動態(tài)因素引起的動態(tài)失調；電動溫控閥則主要解決用戶內部動態(tài)因素引起的動態(tài)失調。

（3）集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規(guī)范設置靜態(tài)平衡閥+電動溫控閥
      采用“靜態(tài)平衡閥+電動溫控閥"的平衡方案，也可以在一定程度上緩和電動溫控閥工作狀態(tài)不穩(wěn)定的問題。在該方案中，靜態(tài)平衡閥應解決全部靜態(tài)失調問題，電動溫控閥則解決全部動態(tài)因素引起的失調問題。
      該方案與“自力式壓差閥+電動溫控閥"的水力平衡方案相比較而言，靜態(tài)平衡閥的平衡調節(jié)過程較復雜，若不能解決靜態(tài)失調，則靜態(tài)失調中沒有解決的部分則將由電動溫控閥承擔，從而可能導致電動溫控閥動作頻率提高和開度區(qū)間加大，進而導致壽命縮短和部件疲勞損壞等問題；同時，由于在該方案中，由用戶外部因素的動態(tài)失調也是由電動溫控閥承擔的，因此也在一定程度上增加了電動溫控閥工作狀態(tài)的不穩(wěn)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(guī)范安裝圖：

集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規(guī)范安裝與調試

1、安裝方式：水平、垂直均可；
2、安裝時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(guī)范流量調節(jié)方法：
(1)把測壓小閥與智能儀表上的軟管連接好；
(2)松開測壓小閥的閥桿；
(3)用鑰匙打鎖銷，使鎖銷從鎖體中彈出；
(4)用活動扳手順時針慢慢旋轉閥桿；流量逐漸減小并在智能儀表上顯示出來，直到達到設定值為止；
(5)左右微轉閥桿，使數(shù)顯窗口內的數(shù)字與窗口內數(shù)字與窗口對正；
(6)拔下鑰匙，將鎖銷推進鎖體，此時開度已被鎖定。

03集中供熱管網(wǎng)平衡閥設計規(guī)范結語
      在同一個集中供熱管網(wǎng)中，靜態(tài)水力失調和動態(tài)水力失調同時存在。“僅在用戶末端設置電動溫控閥同時解決靜態(tài)失調和動態(tài)失調"的技術方案是不合理的。平衡方案須考慮平衡設施工作穩(wěn)定性和使用壽命問題。