哈爾濱平房凈水廠一、二期凈水間氣動(dòng) 管路系統(tǒng)創(chuàng)新優(yōu)化改造

楊志國

摘要：由于生產(chǎn)工藝需要，凈水廠中安裝有氣動(dòng)系統(tǒng)與各種氣動(dòng)執(zhí)行器。如何減少氣動(dòng)管路系統(tǒng)中壓縮空氣的雜質(zhì)和水分，從而保證各種氣動(dòng)執(zhí)行器的完好率、提高它們的使用效率，是每個(gè)凈水廠亟待解決的問題。本文闡述了平房凈水廠一、二期凈水間氣動(dòng)管路系統(tǒng)創(chuàng)新優(yōu)化改造方法，在降低氣動(dòng)閥門故障率的同時(shí)給凈水廠帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：凈水廠；氣動(dòng)管路系統(tǒng)；優(yōu)化改造

隨著我國經(jīng)濟(jì)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(dòng)調(diào)節(jié)閥門在系統(tǒng)運(yùn)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(shí)還能降低供暖系統(tǒng)的能耗。在進(jìn)行自控設(shè)備選取的時(shí)候，必須要根據(jù)供熱系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況來進(jìn)行選取，這樣系統(tǒng)在運(yùn)行過程中消耗的能源才能得到降低。閥門本身有著維護(hù)量非常小，使用壽命非常長的特點(diǎn)。

1相關(guān)基本概念

首先討論幾個(gè)與選型相關(guān)的基本概念。

（1）閥門的流通能力KV值

KV值實(shí)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(shí)的KV值實(shí)際上反映了閥門的最大流通能力（m3/h），也是選擇電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門時(shí)一個(gè)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(shí)際上是閥門的最大流通能力（m3/h）和具有調(diào)節(jié)特性時(shí)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(shí)，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(cè)定是在閥門正常開啟度的0%～10%范圍內(nèi)，在一個(gè)理想特性點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定的。在這一點(diǎn)，實(shí)際閥門特性曲線與理想閥門特性曲線的偏離>±30%。

在實(shí)際中，閥門對(duì)應(yīng)的KVS值是指閥門可以進(jìn)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(duì)應(yīng)的KVS值，將會(huì)引起溫度的波動(dòng)。

（3）閥門的權(quán)度Va

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

Va=ΔplΔps（3）

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

閥門權(quán)度Va是表達(dá)一個(gè)閥門在整個(gè)系統(tǒng)中重要性的程度，經(jīng)常用百分?jǐn)?shù)來表示。

2選擇和使用

在進(jìn)行閥門選擇的時(shí)候，首先必須要確定閥門的權(quán)度，在供熱系統(tǒng)運(yùn)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(qiáng)。換熱站在運(yùn)行的過程中，電動(dòng)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(jìn)行閥門選擇的時(shí)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(huì)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(huì)發(fā)生非常大的變化，在進(jìn)行閥門選擇的時(shí)候如果閥門開度過大的話，那么供熱系統(tǒng)的流量也會(huì)隨之變小。供熱系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，如果開度過小的話，那么其的流量系數(shù)就會(huì)被無線放大，這時(shí)會(huì)閥門本身的調(diào)節(jié)特性就會(huì)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(huì)縮小，這樣閥門在對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的時(shí)候，其就會(huì)出現(xiàn)非常大的偏差問題，這些問題對(duì)供熱系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性會(huì)造成非常大的影響。

在進(jìn)行閥門選擇的時(shí)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(jì)來進(jìn)行選擇，對(duì)閥門全開時(shí)，系統(tǒng)的KV進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算出來的KV的數(shù)值來進(jìn)行閥門選擇。一般情況下閥門的選擇都會(huì)大于或者等于計(jì)算值，這樣就對(duì)閥門的最大開度指進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，并對(duì)閥門的權(quán)度進(jìn)行重新和對(duì)，這樣選擇出最適合的閥門。

供熱西統(tǒng)在運(yùn)行過程中去，其的負(fù)荷是在不斷變化的，并且其在運(yùn)行過程中對(duì)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(duì)其的控制比率進(jìn)行控制，這樣供熱系統(tǒng)的溫度才能達(dá)到相關(guān)規(guī)定的要求。供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷的變化非常大，并且其在采暖的過程中對(duì)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(shí)閥門的最小流通能力KVS時(shí)，不可能進(jìn)行穩(wěn)定調(diào)節(jié)，因此在選型中，有必要保證負(fù)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(duì)最小負(fù)荷情況下的流通能力進(jìn)行驗(yàn)算，確保其大于KVS。

在供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，其的壓差和負(fù)荷的變化是非常大的，并且其在運(yùn)行的過程中經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致閥門出現(xiàn)控制比率非常高的現(xiàn)象，在這個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)我們可以知道閥門的最大KV。在進(jìn)行閥門選擇逗笑兒時(shí)候，一般情況下閥門的權(quán)度一般為60%，及時(shí)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(rèn)。

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

選用最大KVl值為10m3h的閥門，實(shí)際壓降為36kPa，閥權(quán)度為36%，換熱器壓降為6.4kPa。當(dāng)流量最小時(shí)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(shí)的64kPa下降為160Pa，則閥門能夠進(jìn)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(dāng)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(duì)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(duì)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(huì)導(dǎo)致控制比率要求超過閥門的控制比率范圍.同時(shí)，通過上例也可以看到閥權(quán)度過?。▽?shí)際權(quán)度為36%）也是導(dǎo)致對(duì)調(diào)節(jié)比率要求增高的一個(gè)原因。另外，過高壓差也往往會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)調(diào)節(jié)閥驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)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(gè)穩(wěn)定合理的范圍內(nèi)，見圖2。此時(shí)，當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，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(dāng)閥門全開時(shí)，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(dá)到良好的調(diào)節(jié)性能。

最后應(yīng)注意的一點(diǎn)是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門所能接受的控制信號(hào)及驅(qū)動(dòng)器速度。驅(qū)動(dòng)器所能接受的控制信號(hào)應(yīng)與自控系統(tǒng)的控制信號(hào)相匹配，同時(shí)驅(qū)動(dòng)器的行程速度對(duì)于采暖系統(tǒng)來講，速度可相對(duì)較慢，這是因?yàn)椴膳呢?fù)荷變化是一個(gè)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(fù)荷的變化進(jìn)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(jìn)行電動(dòng)閥門選擇的時(shí)候，必須要嚴(yán)格遵循幾個(gè)要求，當(dāng)系統(tǒng)本身運(yùn)行波動(dòng)非常大的時(shí)候，要選擇差壓控制裝置，這樣系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，其的差壓才能得到穩(wěn)定，在進(jìn)行閥門KV值選擇的時(shí)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(yùn)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(dòng)調(diào)節(jié)閥門才能真正的發(fā)揮出其的價(jià)值。

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