自力式差压控制器在热网的应用     

 
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自力式差压控制器在热网的应用

标签:自力式差压控制器|差压控制器|差压阀
 
      自力式差压控制器是水力工况平衡用阀的一种,属于动态平衡阀,用于闭环的水循环系统(如热网、空调冷水系统等)中。它的作用是当被控环路出现扰动时,完成自动调节,使被控环路的差压保持恒定。本文以河北同力自控阀门制造有限公司生产的ZYF-16自力式差压控制器为例,对自力式差压控制器在热网的应用进行探讨。

1.   工作原理

      自力式差压控制器主要由弹簧、膜盒、膜片、阀芯、差压调节手柄,导压管构成。膜盒为主要控制元件,导压管将被控环路的压力导入膜盒,作用在膜片上,使膜片与弹簧受力达到平衡。自力式差压控制器工作流程见图1,图中p1为热网的供水压力,p2为热力站的回水压力,p3为热网的回水压力。当热网的供回水压差Δp=p1-p3减小时,膜片带动阀芯上移,阀的阻力p2-p3减小,从而使热力站的资用压差p1-p2保持不变。当Δp增大时,阀芯下移,阀的阻力增大,从而使热力站的资用压差保持不变。

       当热力站的阻力发生变化时,若某一台换热机组关闭,则热力站的总阻力增大,p2减小,p1-p2增大。膜片带动阀芯下移,阀的阻力p2-p3增大,从而使热力站的资用压差p1-p2保持不变。

       由此可见,无论是热网的压力出现波动,还是热力站内部的阻力发生变化,自力式差压控制器均可保证施加于被控环路的压差保持恒定。
                       
                                                              1   自力式差压控制器工作流程

2.    适用场所

      ①   适用场所1

      对于具有多台换热机组的热力站,安装自力式差压控制器可削弱各换热机组间的调节干扰。安装手动调节阀、自力式差压控制器的热力站系统见图23                        
                                                          3  安装自力式差压控制器的热力站

       由图2可知,当热力站的某一台换热机组进行调节(例如机组B关闭时),由于热力站的总阻力增大,总流量减小。导致压差p1-p2增大,加上总流量的减小,使得热力站干管15段、28段的阻力减小,从而使机组AC的压差、流量增大。

       由图3可知,采用自力式差压控制器代替手动调节阀,当机组B关闭时,自力式差压控制器使施加于热力站的压差p1-p2保持不变。当然由于热力站总流量的减小,也将使热力站干管15段、28段的阻力减小,造成机组AC的压差、流量增大,但相对于采用手动调节阀,增大的幅度有所下降。显然,干管15段、28段的阻力变化相对于整个热力站的阻力可以忽略不计,则可视为各换热机组间的调节互不干扰。

       实际上干管的阻力是客观存在的,各机组间的调节干扰也是不可避免的。但在系统设计合理的前提下,这种干扰是微弱的。设计时,干管可采用较大的管径,在干管上除安装自力式差压控制器外,不再安装其他阀门,尽可能减小干管的阻力。可以使各机组间的调节干扰降低到最低程度,使热力站具有较好的水力稳定性。

       ②   适用场所2

      在热力站的自动调节中,自力式差压控制器一般与电动调节配合使用。电动调节阀的选型有两个原则:原则1,设计流量对应阀门相对开度为90%左右;原则2,阀权度不小于0.3。原则1往往难以满足,这是由于同一种电动调节阀的相邻两种口径的流通能力一般都相差60%左右,因此往往找不到流通能力恰好符合在求的口径,而只好选偏大的口径。为此,简单的解决办法是与电动调节阀串联一个平衡阀,消耗一部分压差,从而使电动调节阀在90%相对开度时为设计流量。但这种处理有时会出现电动调节阀的阀权度过小情况,即阀工作时的压差变动范围过大,造成阀的工作特性严重偏离理论特性,使控制的精度变差。若阀权度小于0.3,则与电动调节阀串联一个自力式差压控制器(不再安装平衡阀),用自力式差压控制器控制电动调节阀的进出口压差,使之基本恒定,外网的压力波动由自力式差压控制器消除。

3    应用实例

      石家庄华电热水供热系统由东线、北线、天同、南效、中线5个大型区域热网组成,系统全部互联。到2008年,石家庄华电热水供热系统已拥有河北华电石家庄热电公司、裕华热电公司两座热源,具有大口径管道、远距离输送(最远达到17km)、多处环状管网和多热源关联运行的特点,供热系统复杂。由于缺乏热网的监测数据和必要的分析调控手段,整个热网的水力失调非常严重。主要表现为:近端供热量偏大,流量分本不均,各个环状管网间相互干扰,调节困难。多年来,热网的实际运行情况为:一级管网实际流量为1.2×104t/h,一级管网实际供回水温差仅20℃,实际流量是供暖初末期设计经济流量的2倍以上,是严寒期尖峰值的1.32倍。

        在石家庄华电热水供热系统的调控中,我们采用了热网监控系统,包括监控中心、远程终端控制站、自力式差压控制器、通信系统等。由于资金原因,热网监控系统实行一次设计、分步实施。2007年,对距离热源较近、负荷较大、供热量偏大的50多座热力站安装了自力式差压控制器。当年供暖期投入运行,明显改善了往年近端供热量偏大、远端供热量不足的运行状况。2008年,我们根据前一年的运行经验和数据,经过水力计算,又对水力工况不佳的逾20座热力站安装了自力式差压控制器,基本上克服了热网的水力失调。

4      结论

     自力式差压控制器对热网水力工况的调节作用是显著的,可以在很大程度上节约能源,避免浪费。热网规模越大,节能效果越显著。

 
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