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关于平衡阀在中央空调系统的应用

1介绍

随着人们生活水平的提高和工业现代化装备的提升,中央空调系统现广泛用于各民用和工业建筑中。平衡阀的调节功能对整个中央空调系统冷、热负荷的平衡起很关键的作用。

2 平衡阀的概念和分类

平衡阀是指在中央空调水系统中,通过调节管路系统阻力使各末端装置达到设计流量或设计压差的一种专用调节装置。平衡阀一般可分为静态平衡阀和动态平衡阀。

3 工作原理及特性

3.1静态平衡阀静态平衡阀亦称平衡阀、手动平衡阀、数字锁定

平衡阀、双位调节阀等,它是通过改变阀芯与阀座的间隙(开度),来改变流经调节阀的流动阻力以达到调节流量的目的。其作用对象是系统的阻力,通过调节系统的阻力以满足水量按照设计计算的比例平衡分配到相应支管和末端,以起到冷、热平衡的作用。

静态平衡阀相比较普通截止阀主要具有以下特点:

(1) 阀芯采用锥型设计,其调节性能近似线性。
(2) 阀门具有开度的数字显示。
(3) 调节阀杆具有开度锁定和定位机构。

3.2动态平衡阀动态平衡阀又可分为动态流量平衡阀,动态压差平衡阀。

3.2.1动态流量平衡阀

动态流量平衡阀亦称自力式流量控制阀、自力式平衡阀、定流量阀、自动平衡阀等,它是根据系统工况(压差)变动而自动变化阻力系数,在一定的压差范围内,可以有效地控制通过的流量保持一个常值,即当阀门前后的压差增大时,通过阀门的自动关小的动作能够保持流量不增大,反之,当压差减小时,阀门自动开大,流量仍保持恒定。但是,当压差小于或大于阀门的正常工作范围时,它毕竟不能提供额外的压差,此时阀门打到全开或全关位置流量仍然比设定流量低或高不能控制。

动态流量平衡阀主要的结构特点:

(1)阀胆的设计采用端面大通孔和两侧为可变的曲线孔。
(2)阀胆上有机加工的螺纹,以调节弹簧的初始安装位置而无需使用垫片进行调节。
(3)阀胆上有流量和压差范围的标注。动态流量平衡阀在设计的控制压差范围内的工作特性曲线如图1所示。

图1 某规格自动流量平衡阀工作特性曲线

3.2.2动态压差平衡阀

动态压差平衡阀,亦称自力式压差控制阀、差压控制器、稳压变量同步器、压差平衡阀等,它是用压差作用来调节阀门的开度,利用阀芯的压降变化来弥补管路阻力的变化,从而使在工况变化时能保持压差基本不变,它的原理是在一定的流量范围内,可以有效地控制被控系统的压差恒定,即当系统的压差增大时,通过阀门的自动关小动作,它能保证被控系统压差增大;反之,当压差减小时,阀门自动开大,压差仍保持恒定。

4工程应用

在中央空调系统中水力失调分两种:静态失调和动态失调。静态失调是指由于设计不合理造成的水力失调(出于各种原因,优秀的设计也只能保证大多数管路系统阻力基本平衡),此种失调,可综合利用静态平衡阀和动态平衡阀来解决。动态失调是指系统在变负荷工况下运行造成的水力失调。此时,整个系统处于变流量工况下运行,其水力失调只能用动态流量平衡阀来解决。

4.1工程实例1

某热轧薄板生产线设有一中央空调系统,其末端设有27台柜式风机盘管机组分别为粗轧电气室、精轧电气室、和卷取电气室服务。象这种为生产线服务的空调系统,它各个末端的要求基本比较固定,调试好后状态基本要求保持不变。所以冷冻水系统一次性调整平衡后也就基本不需再做任何调整。这种系统如图2所示,各个末端选择静态平衡阀就比较经济实用,也利于系统的稳定运行。


图2 某热轧厂主轧线电气室中央空调冷冻水系统示意图

4.2 工程实例2

某厂办公大楼由办公楼和会议楼组成,办公楼五层,每层分别由多间单人、多人及部门接待室等房间组成,会议楼设有三层,一层为多功能报告厅,二、三层由多间会议室组成。对于这种多用户的系统,由于用户性质差异性比较大,使用状态也经常改变,如不装动态平衡阀,系统会随着局部用户的使用状态的改变而整个系统动态失调。在本案例中,如图3所示,我们在每个单元的房间的末端的总回水处装有一动态流量平衡阀,在两栋楼的每一层总的回水管处装一动态压差平衡阀,每层管路基本采用同程设计,这样确保了每个末端的进回水压差始终保持在可控范围之内,从而确保了每个单元的水流量保持在设定值,不会因为其他单元使用状态的改变而流量变化太大,从而忽冷忽热,或者犯中央空调系统经常出现的问题,有的房间效果好,有的效果差。

5安装及设计、使用注意事项

5.1安装位置

平衡阀可安装在供水管路上,也可安装在回水管路上(每个环路中只需安装一处)。为方便平衡调试,建议将平衡阀安装在回水管路上。

由于平衡阀具有流量计量功能,为使流经阀门前后水流稳定,保证测量精度,在条件允许的情况下应尽量将平衡阀安装在水平直管段处,并按要求保证进出口的直管段的距离。

5.2不应随意变动平衡阀开度

管网系统安装完毕,冲洗打压合格并具备测试条件后,使用专用智能仪表对全部平衡阀进行调试,使管网实现水力工况平衡达到各用户点和设计要求。系统调整好后,对所有平衡阀的开度记录备案。


图3 某办公大楼中央空调冷冻水系统示意图

在管网系统正常运行过程中,不应随意变动平衡阀的开度。当检修某一环路或某一平衡阀时,可将该环路上的平衡阀关闭或更换,检修完毕后再恢复到原来开度,以免破坏系统的平衡。

5.3 系统增设(或取消)环路时应重新调试整定

在管网系统中增设(或取消)环路时,除应增加(或关闭)相应的平衡阀之外,原则上所有新设的平衡阀及原有系统环路中的平衡阀均应重新调试整定(原环路中支管平衡阀可视情况不需重新调整)。

5.4 管路设计时要尽量考虑系统的平衡,不能完全依赖平衡阀的调节

我们在进行管路设计时还是要尽量做到系统本身的平衡性。无论是流量平衡阀还是压差平衡阀,其调节的范围都是有限的,