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概述暖通空调水力平衡调节阀的使用之探析

一、简述

水力失调是我国空调水系统中常出现的较为严重的问题,是造成系统运行效果差、能源严重浪费等问题的主要原因。引起水力失调的原因很多,有的可能是系统初调节不好或未进行初调节,有的可能是没有安装平衡器件或平衡器件安装不正确。

水力平衡阀有两个特性:

1、具有良好的调节特性。一般质量较好的水力平衡阀都具有直线流量特性,即在阀二端压差不变时,其流量与开度成线性关系;

2、流量实时可测性。通过专用的流量测量仪表可以在现场对流过水力平衡阀的流量进行实测。

二、系统水力平衡调节

水系统水力平衡调节的实质就是将系统中所有水力平衡阀的测量流量同时调至设计流量。

1、单个水力平衡阀调节

单个水力平衡阀的调节是简单的,只需连接专用的流量测量仪表,将调节阀口径及设计流量输入仪表,根据仪表显示的开度值,旋转水力平衡阀手轮,直至测量流量等于设计流量即可。

2、已有精确计算的水力平衡阀的调节

对于某些水系统,在设计时已对系统进行了精确的水力平衡计算,系统中每个水力平衡阀的流量和所分担的设计压降是已知的。这时水力平衡阀的调节步骤如下:

①、在设计资料中查出水力平衡阀的设计压降;
②、根据设计图纸,查出(或计算出)水力平衡阀的设计流量;
③、根据设计压降和设计流量以及阀口径,查水力平衡阀压损列线图,找出这时水力平衡阀所对应的设计开度;
④、旋转水力平衡阀手轮,将其开度旋至设计开度即可。

三、水力失调带来的问题

1、在空调水系统中存在水力失调现象,会使得流经终端用户及机组的实际流量偏离设计流量,近端用户流量过大。

2、为了缓解运行中水力失调,多数水泵选型偏大或水泵运行在不合适的工作点处,导致系统大流量小温差运行。

3、各用户处室温不符合要求,不稳定,靠近冷源处室温较低,远离冷源处室温偏高。

4、使得冷源机组达不到额定出力,实际机组运行台数和按照负荷要求的机组运行台数大大不符。末端用户室温不能满足要求时,企图额外增加水泵和冷水机组开启台数的做法只能造成不平衡的加剧和能量的浪费。

5、由于系统中水力不平衡,末端得到冷量的时间延迟,那么制冷机组就要相对较早的开机以满足末端用户对冷量的需求。当末端用户冷量不足时,很多人想到的方法就是增大水泵的流量,然而水泵的流量增大后近端用户冷量剩余的现象更加严重。

四、水力平衡及平衡阀的使用

水力失调分为静态水力失调与动态水力失调。静态水力失调指的是由于施工、材料等因素造成的实际的管网阻力与设计管网阻力不相符,从而导致的末端用户的实际流量与设计流量不一致而引起的水力失调。静态水力失调是系统本身所固有的、稳态的、根本的,是水力失调的一个重要因素。静态水力失调可以在管道上增设静态平衡阀,通过平衡阀的调节使得用户的实际流量与设计流量相等或者其比例接近设计比例。动态水力失调指的是由于系统中某一阀门的开度变化或末端用户流量的变化,导致了系统中压力的波动,造成了其他用户的流量发生了变化,偏离设计流量而引起的水力失调。动态水力失调是流量调节引起的,不是本身所固有的。如何解决好动态水力失调是保持系统合理运行的一个关键因素。动态水力失调问题的解决办法是可以在系统增设动态水力平衡阀,当其他用户流量发生变化时,通过动态水力平衡阀的调节,保持用户的流量不发生变化,其他用户的流量也不受到干扰。

当一个系统运行过程中,各支路间的流量比例和设计比例不符,此时可以使用静态平衡阀进行调节。但是当各支路间的流量比例符合要求时,静态平衡阀的调节是不起作用的。如果是定水量系统,使用静态平衡阀足以满足要求,因为一旦各支路间的流量确定之后就不会发生改变。但是对于变水量而言,由于末端负荷的变化,导致了各支路间的流量分配也发生了变化,此时使用静态平衡阀调节是不起作用的。因为静态平衡阀的调节会使得各支路间的流量分配发生变化。静态平衡阀调节之后,各支路之间的流量分配也就确定了。但末端负荷变化时,支路间的流量会按照开始的比例发生变化。这样就会使得末端负荷减小的区域流量变大,那么负荷不变化的区域流量就相应减小。这样就会造成了水力失调。如果采取继续加大流量的做法,只会加剧这种现象的发生。流量加大后,流量少的区域满足要求了,但是流量多余的区域流量继续变大,这样无疑增加了泵的能耗。因此变水量系统是一个动态的过程,末端负荷变化的时候各支路间流量分配也相应发生了变化,静态平衡阀不能满足动态的过程。

静态平衡阀一旦设定之后,阻力不会发生变化。静态平衡阀的调节可以改变系统各支路间流量的分配,在设计流量下使得各支路之间的比例符合设计值。当系统在部分负荷下运行时,支路间的流量变化,但支路间的流量比例不变。定水量系统只存在静态水力失调,在关键部位只安装静态平衡阀即可满足要求。变水量系统中静态平衡阀可用于初步调节,即在变水量装置未使用前调节各支静态平衡阀的设置和安装应注意以下几点:

1、静态平衡阀应当分级设置,在总管、干管、支管、立管上都应设置,以便流量的调节和分配。

2、各个分支管路上都应设置静态平衡阀。

3、静态平衡阀安装时,其前后应分别至少有5倍管道直径及2倍管道直径长的直管段。安装在水泵出口的平衡阀,水泵和阀门之间应有10倍管道直径长的直管段,以保证水流的顺畅和均匀,避免湍流对流量测量精度的影响,减小水流对阀门的冲击。

4、静态平衡阀宜安装在回水管道上。

5、安装过程中,保证阀体箭头所示的方向与实际水流方向一致,切忌安装方向相反。6、阀门的手轮面向检修侧,以便于操作和检修路间流量的分配。

五、结语

通过以上论述及工程调试实例,我们可以得出结论,在暖通空调水系统中,合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调,可以极大地改善系统的水力特性,使系统接近或达到水力平衡,从而既为系统的正常运行提供了保证,同时又节省了能源,使系统经济高效地运行得到保证。