自力式压差控制阀使用的探讨    

 
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自力式压差控制阀使用的探讨

标签:压差控制阀|自力式流量控制阀|数显流量压差阀
 

一、引言
 
目前户内供暖系统由垂直系统向单户成环一户一表的供暖方式转变,以适应每个居住单元内供暖温度可由用户自行调节,并按其耗热量计量收费的供暖要求。

为保证热用户在一定范围内自行调节供热负荷,保证调节部件安全使用,二级管网上的每个热力用户入口均安装了自力式压差控制阀,以确保户内系统在一定流量范围内在设定的压差下工作。本文对自力式压差控制阀的特性和选用进行探讨。
 
二、自力式压差控制阀的特性
 
1.自力式压差控制阀的作用

当阀内供暖系统介质流量在阀门限定的最大流量范围内任意变化时,无需外界动力仅靠被控介质自身能量,通过改变自力式压差控制阀的流通截面,自动保持阀内供回水管压差等于阀门的设定值。

2.自力式压差控制阀的工作原理

压差控制阀一般安装在用户入口回水管上,阀下导压管与入口处供水管相接,P1为供水压力,P2为阀内回水压力,P3为阀外回水压力。

设阀内系统压差△Pi(△Pi=P1-P2)为阀门压差设定值时,阀门下膜室压力P1与P2加上弹簧被压缩变形产生的推力相平衡,从而确定了流体流过阀门的流通截面积A和流量系数。当流量改变时,上述力的平衡使阀门的流通截面积A和流量系数发生变化,但△Pi保持不变。
 
当流体性质、管径、流量阻力系数确定后,单管阻力计算公式可近似写为:

P=Kqm2

式中:△P-----管路总阻力;
 
K-------管路阻抗;
 
qm----流量。

由上式可知管路阻力与质量流量的二次方及管路阻抗成正比。当流量变化时使上膜室压力P2变化导致阀芯上下移动,使A及相应的流量系数均改变来调整阀内系统总阻力的变化,使△Pi基本保持不变。

3.自力式压差控制阀的工作特性曲线
 
 
阀门理论上的工作特性曲线是一条水平线,但由于阀门制作精度及流体流动特性所限,阀门实际上的工作特性是一条曲线(见图1).使用不同的弹簧及不同的加工精度,不同的阀门口径,不同的阀门压差设定值及不同的阀外管网压差△Pe,其曲线的变化趋势是相同的,但阀门的工作特性曲线都是略有不同的。
 
图1为一个口径DN50mm的压差控制阀在设定值△Pi,s为0.02MPa,阀外管网压△Pe分别为0.05,0.10,0.15 MPa的工作特性曲线,图2为同一个口径的压差控制阀在阀外管网压差值△Pe为0.01 MPa时,阀门设定压差值△Pi,s分别为0.01,0.02,0.03MPa的工作特性曲线,图中的压差△Pi等于阀内(户内)管路系统的总阻力。
 
4.自力式压差控制阀的实际工作特性

 压差控制阀设定的压差只是推荐最佳工作点(区域),阀门的实际压差是随阀内管路系统的流量变化而沿其工作特性曲线变化的。

压差控制阀的流量在阀门口径、阀门设定的压差、阀外管网压差一定的条件下仅与阀内(户内)管路系统的阻力有关,在上述条件限定的范围内随阀内(户内)管路系统的阻力的变化而变化。压差控制阀在一定范围内只控制压差,不控制流量。

压差控制阀运行工况是随阀外管网压差的变化而变化的。

三、自力式压差控制阀的选用

1.自力式压差控制阀应与阀外管网压差相配套
 
由图1可知,阀外管网压差不同,自力式压差控制阀工作特性曲线是不同的。因此在设计选用和管网实际运行时,应保证阀门安装位置点的管,管网压差在阀门允许的范围内变化。实际压差过大或过小都将使弹簧失效,导致阀门无法正常工作。
 
2.自力式压差控制阀设定压差的选取

自力式压差控制阀设定压差应与阀内管路系统在设计流量下的阻力相匹配,以保证阀门在其最佳工作区域工作。二者相差过大将导致阀内管路系统实际流量过大,从而造成阀外管路系统水力失调或导致阀内管路系统实际流量过小影响供热效果。
 
3.自力式压差控制阀口径的选取
 
不同口径的自力式压差控制阀控制的流量范围不同。在选用阀门时,应根据阀门工作特性曲线将阀内管路系统设计流量取在阀门控制流量范围的最佳工作区域内偏大侧较好。选取阀门口径过小,使阀门在其控制流量范围的高端工作,极易产生噪声。选取阀门口径过大,使阀门在其控制流量范围的低端工作,系统流量变化范围过大,易造成阀外管路系统水力失调,同时也造成经济上的浪费。一般阀门口径较阀内管路系统接口管径相等或小一号较好。
 
4.自力式压差控制阀不能代替流量控制阀
 
使用自力式压差控制阀的目的是使热用户能够在一定范围内根据用热需要调节流量,使用自力式压差控制阀的供热系统是一个变流量系统。但目前多数供热管网是根据供暖的基本需要确定的,管网系统实际很难做到按需无限制供热,势必造成管网系统水力失调,特别是在只安装自力式压差控制阀而未装热表的供热系统中,水力失调现象尤为严重。在目前由满足基本供暖需要向按需供热转变的过渡阶段,解决这个矛盾有两种方式:
 
①加大管网流量;
 
②在热力入口处或在支干线上限制流量。限制流量的方法为设置流量控制阀。
 
流量控制阀可选用自力式流量控制阀,使管网能自动平衡流量。在每个热力入口均设置自力式流量控制阀,这种方式费用较高,因此较少使用。
 
另一种方式是在支干线上设置自力式流量控制阀。
 
目前绝大多数热力入口使用锁闭式流量控制阀,这就要求在管网投运初期必须以人工方式做好初调节工作,这项工作费时、费力,较为复杂,不易适应热网工况的变化。
 
但这是一种经济的保证供热管网水力平衡的措施。
四、结语

自力式压差控制阀是为满足按需供热的供暖系统而设置的一种热力入口自控装置,可在一定范围内起到相对控制流量的作用,该自控装置允许户内供暖系统中的实际流量大于根据供暖的基本需要而确定的设计流量。

而这种热用户超流量现象在供热管网中同时出现可能性系数目前尚无法确定,这就给管网的设计和运行管理带来了困难。
 
因此在使用自力式压差控制阀的供暖系统中应特别注意做好管网投运初期的初调节工作。
 
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