正确选择流量调节阀是实现供热系统流量平衡的关键.doc

正确选择流量调节阀是实现供热系统流量平衡的关键 清华大学 石兆玉 摘 要：供热系统出现水力失调、冷热不均现象，其中一个重要原因是流量调节 阀选择不当。本文就各种流量调节阀的调节特性、阀权度和流量调节阀 的正确选择、应用进行了阐述并提出了相关建议。 关键词：供热系统、流量调节阀、调节特性、阀权度 0．前 言 改革、开放以来，在供热行业，应用进口的或国内仿制的、自制的各种流量调节阀，进行供热系统的水力平衡，已成共识，为提高管理运行水平，改善供热效果，发挥了重要作用。但在实际工程中，也出现了一些效果并不理想的案例。咎其原因，除产品质量不合格、系统水质差等因素外，还有一个重要原因，是对流量调节阀的选用不当。而对后一个原因，至今在国内，从设计部门、生产厂家到管理运行单位，都没有引起足够的重视。这一切，主要是因为对流量调节阀的调节特性，缺乏深入了解。在当前，为了大力促进建筑节能，克服粗放式经营，实现节约型的供热行业，非常有必要对各种流量调节阀的调节特性做深入分析，以期达到正确选用的目的。 调节阀的调节特性 1.1 调节阀的理想调节特性 调节阀的理想调节特性，是指阀门前后压差固定时，调节阀相对流量与相对开度之间的关系，用公式表示即： （1） 式中，—相对流量； G，Gmax—任意开度下的流量，全开时的最大流量； L，Lmax—任意开度，全开时最大开度。 阀门前后的固定压差一般取1bar（即105pa或10m水柱），此时（1）式即表示阀门的相对流量只是阀门相对开度的单值函数，而不考虑压差的影响，这种调节特性能很好反映各种阀门固有的调节功能，因此，通常用阀门的理想调节特性来划分阀门调节功能的好坏。阀门的理想调节特性也称为阀门的固有调节特性。 根据理想调节特性，阀门主要可以分为三种类型：①线性特性，②等百分比特性③快开特性，如图1所示：曲线①为线性特性，表明相对流量与相对开度成线性（直线）关系，可由公式（2）表示[1]： （2） 式中，R称为可调比，表示最大流量Gmax与最小调节流量Gmin之比，即，其中Gmin值是阀门即将全关时的流量，一般为最大流量（全开时）的2~4%，而不是阀门全关时的泄露量，后者通常仅为最大流量的0.1~0.01%。 从曲线①和公式（2）可知，具有线性特性的阀门，其特点是流量增加的百分比和阀门开度增加的百分比相同：当阀门开度从50%开大到60%时，流量也从50%增加到60%。这种阀门的调节特点，是在小开度下流量的变化量大；在大开度下，流量的变化量小。若以dG表示流量的变化量，则不同开度下的调节值不同： 从中看出：在阀门开度调节量相同的情况下，阀门开度愈小时，流量变化量愈大；阀门开度愈大时，流量变化量愈小。对于换热设备，常常是在相对流量较小时，换热量变化大；大的相对流量时，换热量反而变化小。从供热效果考虑，理想的调节方案，应该是在较小的相对开度下，相对流量的变化量也小，此时供热量的调节灵敏度才高。因此，线性调节特性的阀门，其调节特性并不是最好的。 曲线②称为等百分比调节特性，其相对流量与相对开度之间的关系，由公式（3）[1]表示： （3） 这种调节性能的调节阀，其特点是流量的变化量和相对开度的变化量成直线关系。调节阀开度从10%开到20%时，相对流量从2.96%增加到4.37%；开度从50%增大到60%时，相对流量从14.1%加大到20.9%；开度从80%变为90%，相对流量从45.7%变为67.6%……，不管调节阀在什么开度下，开度每增大10%时，流量的增加量都是调节前的47.9%左右。这种调节阀，在小开度下，流量绝对变化量小；在大开度下，流量的绝对变化量大，从而提高了换热设备换热量的调节灵敏度。因此，等百分比的调节特性优于线性调节特性。 曲线③为快开调节特性，该曲线为向上凸起的一条曲线。当阀门开度较小时（只开几圈），流量已接近最大值。这种阀门，由于调节特性差，一般只能做关断阀门，不能做调节阀。工程中常采用的闸阀、截止阀、球阀、锁闭阀，都属于快开特性，只能起关断作用。只有线性特性和等百分比特性的阀门，才能称为调节阀。工程中采用的蝶阀，接近线性特性，各种平衡阀，接近等百分比特性。 图1 调节阀理想调节特性曲线 1.2工作调节特性 研究阀门的理想调节特性，是为了判断阀门是否具有流量的调节功能。因此，厂家生产的调节阀，必须在标定的实验台上，进行理想调节特性曲线的标定，并如实在产品样本上，加以展示，以供设计人员和运行人员选择。 但是理想调节特性，反映的是阀门固有的调节功能，是在阀门前后压差固定为1bar（10m水柱）的情况下测试的结果。在实际工程中，几乎所有的调节阀，都不可能只在压差为