自力式壓差控制閥和自力式流量平衡閥|資料

在供熱和空調系統中常出現冷熱不均，部分用戶室溫不達標，主要原因是水力工況不平衡，即各個熱用戶的水流量分配不合理，解決這個問題只有靠平衡閥來完成。

供熱系統在傳統的供熱體制下是一種平均分配的供熱模式，這種供熱模式一般采取定流量的質調節。晉城市熱網采取的就是這種供熱模式，在這種供熱模式指導下，在每個熱用戶的系統所有入口全部安裝了自力式流量平衡閥，但在安裝和使用中存在一些問題。

以臨汾華松閥門有限公司生產的自力式流量平衡閥和自力式壓差控制閥為例，簡要說明它的原理和應用。

1 自力式流量平衡閥

1.1 工作原理

當介質進入主閥時，進口壓力為P₁，手動節流閥的前后壓力分別為P₂和P₃，當節流閥開啟到某一位置時，即人為確定了“定流量”，以及相對應的固定值（P₂-P₃），當系統流量增大時，（P₂-P₃）的實際值超過了允許的給定值，此時，主閥、閥芯自動關小，直至流量重新維持到設定流量，反之亦然。

1.2缺點

產品一般要求最小工作壓差為20kPa。如果安裝在最不利回路上，勢必要求循環泵多增加2m水拄的工作揚程。晉城市普便安裝自力式流量平衡閥的做法是錯誤的，應采取離換熱站（或直供低溫水的鍋爐房）近的樓安裝，如果用戶離換熱站距離大于供熱半徑的80%時就不宜安裝這種自力式流量平衡閥。

1.3 安裝位置

熱網近端流量過大，遠端流量過小，近端資用壓頭大于用戶需壓頭，必須用閥門消耗富余壓頭，即閥門壓頭=富余壓頭=資用壓頭-需用壓頭。

圖1（a）為熱用戶平衡閥門安裝位置及各壓力點，如果用戶供水管安裝平衡閥調網，則P₃近似等于P₄，P₂壓力線見圖1（b），近乎平行P₄。如果用戶回水管安裝平衡閥凋網，則P₂近似等于P₁，P₃壓力線近乎平行P₁。戶內實際供水壓力為P₂，回水壓力為P₃，如果壓力過低會倒空，壓力過高會導致鑄鐵暖汽片超壓。因此，晉城市平衡閥全部裝于回水管的做法是錯誤的。正確的做法是：對地勢比較低的建筑可裝在供水管上，消耗壓頭后保證戶內不超標，在地勢比較高的建筑可裝在回水管上，以保證戶內不倒空。在供熱半徑很大，外網供回水壓差很大時，應該在入戶供水管安裝自力式流量平衡閥，在地形高差不超過10m的建筑群的分支回水管上安裝手動的平衡閥。這里自力式流量平衡閥負責控制分配流量，手動平衡閥調整壓力，使閥前壓力達到0.25MPa的滿水運行工況。

1.4 供熱運行

近年來，晉城熱網循環泵普便配備了變頻器，在氣溫變化時，質量并調既溫度和流量同時調整。這種采用室外溫度單一參數控制熱源循環泵的轉速，實現變流量運行的模式稱作熱源主動變流量。這種情況下，當系統流量變小時，近端用戶回路自力式流量平衡閥動作，維持流量不變，而遠端用戶回路流量將嚴重不足，這也是晉城市熱網供熱效果不好的原因。

在熱源主動變流量這種情況下，自力式平衡閥不能保證水力工況平衡。如果熱網總流量變為原來的75%時，要求各個熱用戶的流量也變為原來的75%，自力式平衡閥完不成這個任務，只有靠手動平衡閥的調整等量凋節系統流量，實現水力工況平衡。但是，隨著供熱體制改革的深入，分戶控制分戶熱計量的推廣，未來的模式是用戶的熱量需求將隨時變化，熱負荷和循環流量取決于用戶的需求，又可稱作用戶主動變流量。這種模式下，熱用戶的流量隨時會發生變化，當用戶系統溫控閥關小，用戶系統流量變小，為保持原流量不變，自力式流量平衡閥會開大閥門，一直到全部打開為止。當用戶系統溫控閥開大、用戶系統流量變大時，為保持原流量不變，自力式流量平衡閥會關小閥門，一直到完全關閉。也只有自力式流量平衡閥失效，用戶的流量要求才能實現，自力式流最平衡閥在這里只是一個限流閥，只起限定最大流最的作用。

2 自力式壓差控制閥取代自力式流量平衡閥

自力式壓差控制閥與自力式流量平衡閥同屬于變流量-定流量裝置，其區別在于自力式流量控制閥的變流量裝置在閥門本體上，而自力式壓差控制閥的變流量裝置在閥門“用戶”內。

2.1 自力式壓差控制閥的工作原理

當網路的供水壓力P₁增大時，被控回路的供水壓力P₂瞬時增大，隨之感壓膜的受力平衡被打破，閥瓣向關閉方向移動，閥的阻力增大，P₂又恢復到原來的大小，即P₂-P₃不變，反之亦然。當網路的回水壓力P₃增大時，隨之感壓膜的受力平衡被打破，閥瓣向開肩方向移動，閥的阻力減小，P₂增大，P_2-P₃恢復不變，反之亦然。當被控環路內部的阻力發生改變，比如某一支路關斷，環路的總阻力增大，在這個瞬間P₂增大，P₂-P₃增大，隨之感壓膜的受力平衡被打破，閥瓣向關閉方向移動，閥的阻力增大，P₂又恢復到原來的大小，即P₂-P₃不變，可見，無論是網路壓力出現波動，還是被控環路內部的阻力發生變化，均可確保被控環路的壓差恒定。

2.2 自力式壓差控制閥的特點

自力式壓差控制閥分為定壓薦型和可調壓型兩種，可以作閥前壓力調節、閥后壓力調節及壓差調節。

△P=SG²

P為供回水壓差為，S為為戶內阻力系數，G為戶內設計流量。

通過控制戶內回水壓差控制流量，用這種辦法控制流量，必須依靠便攜式流量測試儀確定，優點是對于遠端用戶不會增加消耗壓頭。

2.3 安裝位置

自力式壓差控制閥用作用戶系統壓差調節時，可以安裝在供水上，也可安裝在回水上。兩種安裝壓差閥結構不同，不可以互換，但可直接安在電動閥前控制電動閥前后壓差。安裝方法有3種：

第一，裝在每棟建筑物的總入口上；
第二，裝在每棟建筑物的分入口上，住宅樓裝每個單元的入口；
第三，裝在每戶或每層的入口。

第三種方法造價最高，第一種方法造價最低，一般認為第一種方法比較合適。

2.4 自力式壓差控制閥的作用

安裝自力式壓差控制閥后，自力式壓差控制閥消耗系統的富余壓頭可以隔絕用戶間流量變化互相干擾作用，被控系統可在水壓作用下，自動消除管網的富余壓頭及壓力波動引起的流量變化，有助于穩定系統的運行工況。自力式壓差控制閥可以解決高低建筑直連和地形高低產生的壓力差問題。

在供熱系統初啟動和嚴寒時，用戶的用熱需求可能超過系統的供熱能力，自力式壓差控制器可以限制近端用戶保證遠端用戶供熱的效果，這些性能支持“用戶”的主動變流量。自力式壓差控制閥可以和溫控閥很好地配合使用，滿足分戶計量供熱的變流量。

3 結語

綜上所述，在計量收費改革的大形勢下，準備計量收費的熱用戶系統均應采用自力式壓力控制器，以避免安裝熱量表后重新更換閥門。