供熱系統(tǒng)中電動調(diào)節(jié)閥門的應(yīng)用研究

楊明光

摘要：現(xiàn)在我國在進行供熱的時候，普遍采用節(jié)能供熱的方式，這種供熱方式有著成本低廉，對環(huán)境污染非常小的特點，同時其在運行的過程中還能提高對能源的利用效率。隨著我國科技發(fā)展水平的不斷提高，人們對供熱系統(tǒng)設(shè)計的要求也在不斷提高，電動調(diào)節(jié)閥門作為供熱系統(tǒng)運行過程中一個非常重要的組成部門，必須要不斷對其進行優(yōu)化。本文就供熱系統(tǒng)中電動調(diào)節(jié)閥門大的應(yīng)用進行研究，希望能夠在一定程度上降低其的能耗。

關(guān)鍵詞：供熱系統(tǒng)；電動調(diào)節(jié)閥；節(jié)能

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，供熱系統(tǒng)的控制水平也在不斷提升，自力式閥門或電動調(diào)節(jié)閥門在系統(tǒng)運行過程中的使用范圍是非常廣泛的，其不僅能在一定程度上提高供暖系統(tǒng)的舒適性，同時還能降低供暖系統(tǒng)的能耗。在進行自控設(shè)備選取的時候，必須要根據(jù)供熱系統(tǒng)的實際運行情況來進行選取，這樣系統(tǒng)在運行過程中消耗的能源才能得到降低。閥門本身有著維護量非常小，使用壽命非常長的特點。

1相關(guān)基本概念

首先討論幾個與選型相關(guān)的基本概念。

（1）閥門的流通能力KV值

KV值實際上通過閥門的流量（m3/h）與其閥門前后壓差（Pa）平方根的比值。

KV=G（ΔP/105）1/2（1）

式中：G為通過閥門的流量，m3/h；Δp為閥門前后壓差，Pa。

閥門全開時的KV值實際上反映了閥門的最大流通能力（m3/h），也是選擇電動調(diào)節(jié)閥門時一個最基本的調(diào)0節(jié)參數(shù)。

（2）調(diào)節(jié)閥的控制比率R

調(diào)節(jié)閥的控制比率R實際上是閥門的最大流通能力（m3/h）和具有調(diào)節(jié)特性時閥門的最小流通能力（m3/h）的比值。

R=KVlKVS（2）

式中：KVl為控制閥門的最大流通能力，m3/h；

KVS為具有調(diào)節(jié)特性時，控制閥門的最小流通能力，m3/h；調(diào)節(jié)閥的控制比率R表征調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性。

閥門KVS值的測定是在閥門正常開啟度的0%～10%范圍內(nèi)，在一個理想特性點進行測定的。在這一點，實際閥門特性曲線與理想閥門特性曲線的偏離>±30%。

在實際中，閥門對應(yīng)的KVS值是指閥門可以進行穩(wěn)定調(diào)節(jié)的最低開啟度。也就是說，在熱交換系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥開啟程度小于對應(yīng)的KVS值，將會引起溫度的波動。

（3）閥門的權(quán)度Va

閥門權(quán)度Va是在閥門全開時消耗在閥門上的壓差和當閥門關(guān)閉時閥門兩端壓差的比值。

Va=ΔplΔps（3）

式中：Δpl為閥門全開時，消耗在閥門上的壓差，Pa；Δps為閥門關(guān)閉時，閥門兩端壓差，Pa。

閥門權(quán)度Va是表達一個閥門在整個系統(tǒng)中重要性的程度，經(jīng)常用百分數(shù)來表示。

2選擇和使用

在進行閥門選擇的時候，首先必須要確定閥門的權(quán)度，在供熱系統(tǒng)運行的過程中，閥門權(quán)度發(fā)揮的作用非常重要，閥門權(quán)度越大供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力就越強。換熱站在運行的過程中，電動調(diào)節(jié)閥門能夠有效降低供電系統(tǒng)閥門壓降的50%，如果在進行閥門選擇的時候，如果閥門的權(quán)度過小，那么在閥門權(quán)度增加的過程中，閥門兩端的壓差就會出現(xiàn)迅速下降的現(xiàn)象。

如果閥門開度過小的話，那么供熱系統(tǒng)的流量就會發(fā)生非常大的變化，在進行閥門選擇的時候如果閥門開度過大的話，那么供熱系統(tǒng)的流量也會隨之變小。供熱系統(tǒng)在運行的過程中，如果開度過小的話，那么其的流量系數(shù)就會被無線放大，這時會閥門本身的調(diào)節(jié)特性就會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，閥門開度過大的話，供熱系統(tǒng)的流量放大系數(shù)就會縮小，這樣閥門在對供熱系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)的時候，其就會出現(xiàn)非常大的偏差問題，這些問題對供熱系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性會造成非常大的影響。

在進行閥門選擇的時候，確定了權(quán)度之后，還必須要根據(jù)假定閥門兩端之間的壓差和相關(guān)的流量設(shè)計來進行選擇，對閥門全開時，系統(tǒng)的KV進行計算，并將計算出來的KV的數(shù)值來進行閥門選擇。一般情況下閥門的選擇都會大于或者等于計算值，這樣就對閥門的最大開度指進行詳細的計算，并對閥門的權(quán)度進行重新和對，這樣選擇出最適合的閥門。

供熱西統(tǒng)在運行過程中去，其的負荷是在不斷變化的，并且其在運行過程中對控制閥的要求是非常高的，即使控制閥的流量非常小，也必須要有非常好的調(diào)節(jié)能力。要想提高控制閥的調(diào)節(jié)能力，就要不斷對其的控制比率進行控制，這樣供熱系統(tǒng)的溫度才能達到相關(guān)規(guī)定的要求。供熱系統(tǒng)熱負荷的變化非常大，并且其在采暖的過程中對熱水溫度的要求也非常高。

從上面的分析可以知道，在閥門的流通能力小于具有調(diào)節(jié)特性時閥門的最小流通能力KVS時，不可能進行穩(wěn)定調(diào)節(jié)，因此在選型中，有必要保證負荷的變化使閥門的流通能力保持在KVS～KVl之間，也就是需要對最小負荷情況下的流通能力進行驗算，確保其大于KVS。

在供熱系統(tǒng)實際運行的過程中，其的壓差和負荷的變化是非常大的，并且其在運行的過程中經(jīng)常會導(dǎo)致閥門出現(xiàn)控制比率非常高的現(xiàn)象，在這個過程中系統(tǒng)的最大流量變化為6th，最小流量的變化為0.3th，通過這個數(shù)據(jù)我們可以知道閥門的最大KV。在進行閥門選擇逗笑兒時候，一般情況下閥門的權(quán)度一般為60%，及時在不利工況的情況下，其的最小資用壓差為6th，這樣閥門的最大KV才能得到確認。

KVl=6/0.61/2=7.75m3/h

選用最大KVl值為10m3h的閥門，實際壓降為36kPa，閥權(quán)度為36%，換熱器壓降為6.4kPa。當流量最小時0.3t/h，如果資用壓頭不變，由于阻力與流量的平方成正比，可知換熱器的壓降由6噸流量時的64kPa下降為160Pa，則閥門能夠進行調(diào)節(jié)的最小流通能力為KVS=0.3/（1-0.0016）1/2=0.3m3/h，這樣就可以得出應(yīng)具有的控制比率：R=KVlKVS=10/0.3=33。

但當壓差為最大值400kPa，則KVS=0.3/（4-0.0016）1/2=0.15m3/h，R=KVl/KVS=10/0.15=66。

從上述描述中我們可以看出供熱系統(tǒng)資用壓差的變化，這樣其對閥門的控制效率才能得到提高，閥門的控制比率在一定范圍之內(nèi)，一般齊的線性控制比一般在200-50，其中最典型的就是數(shù)對特性閥門和指數(shù)特性閥門，其一般為50-30。這樣在有些情況下，資用壓差的變化往往會導(dǎo)致控制比率要求超過閥門的控制比率范圍.同時，通過上例也可以看到閥權(quán)度過小（實際權(quán)度為36%）也是導(dǎo)致對調(diào)節(jié)比率要求增高的一個原因。另外，過高壓差也往往會導(dǎo)致電動調(diào)節(jié)閥驅(qū)動器的驅(qū)動力不足，難以開啟或關(guān)閉，更談不上調(diào)節(jié)。因此在必要的情況下應(yīng)加設(shè)差壓控制裝置，使系統(tǒng)壓差保持在一個穩(wěn)定合理的范圍內(nèi)，見圖2。此時，當閥門關(guān)閉時，通過調(diào)節(jié)閥的壓差等于差壓控制裝置的設(shè)定壓差；當閥門全開時，通過調(diào)節(jié)閥的壓差等于差壓控制器的設(shè)定壓差減去通過熱交換裝置及附件的壓差。這樣可以使閥門的KV權(quán)度和控制比率都處在合理的范圍內(nèi)，達到良好的調(diào)節(jié)性能。

最后應(yīng)注意的一點是電動調(diào)節(jié)閥門所能接受的控制信號及驅(qū)動器速度。驅(qū)動器所能接受的控制信號應(yīng)與自控系統(tǒng)的控制信號相匹配，同時驅(qū)動器的行程速度對于采暖系統(tǒng)來講，速度可相對較慢，這是因為采暖的負荷變化是一個漸變過程，而熱水供應(yīng)系統(tǒng)則應(yīng)使用速度較快的閥門，以保證根據(jù)負荷的變化進行迅速的調(diào)節(jié)。

3結(jié)論

通過上述文章，我們可以知道在進行電動閥門選擇的時候，必須要嚴格遵循幾個要求，當系統(tǒng)本身運行波動非常大的時候，要選擇差壓控制裝置，這樣系統(tǒng)在運行的過程中，其的差壓才能得到穩(wěn)定，在進行閥門KV值選擇的時候，必須要保證其的控制率在合理的范圍之內(nèi)，并且還要保證在系統(tǒng)運行過程中，閥門有著非常大的權(quán)度，這樣在系統(tǒng)兩端壓差作用下電動調(diào)節(jié)閥門才能真正的發(fā)揮出其的價值。

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