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几种电动调节阀在城市热网中的应用

热网的平衡技术及产品
目前国内热网平衡技术产品主要有以下几种:
1、手动调节阀或普通关断阀门
两产品结构原理相同,皆为单一手动调节孔板,不同的开度对应不同的阻力系数,只是手动调节阀比普通关断阀线性好。调节时,每调节任一用户阀门,由于并联用户间的相互耦合作用,全网总流量、各用户流量及分配比例均发生改变,产生振荡。因此说其调节性能很差,热网很难平衡,但价格低,且无安装条件要求,可应用于一、二级热网,为目前国内热网最广泛采用的平衡控制产品。热网平衡后,各阀门开度固定不变,阻力系数不变,可进行恒定流量的质调节运行,也可进行变流量(含质量并调)调节运行。
2、平衡阀
结构同手动调节阀基本相同,也为单一的手动调节孔板,只是在本阀进出口各有一测压孔。调节时,也存在着各用户间流量的相互耦合作用,但调节时要求边调节边测压,测压数据通过专用的仪器及软件来处理,计算出各阀门的开度,来调节全网各用户阀门。操作复杂,且需专用仪器设备和专业技术人员,故应用不多,安装条件要求不高,可用于一、二级网。热网平衡后,各阀门开度不变,即阻力系数不变,热网可进行恒流量的质调节运行,也可以采用变流量(含质量并调)调节运行。
3、自力式流量控制阀(器)及差压式流量控制阀
二者结构、原理相近。自力式流量控制阀是由手动孔板、自动孔板、自动调节机构、压力控制(反馈)管路及流量设定刻度标尺等主要部分构成。其原理根据用户设计流量,调整手动孔板开度至流量设定刻度标尺数值,阀前后压差改变时,由压力控制管路反馈压差变化信号到自动调节机构,依靠压差动力使自动调节机构自动调节自动孔板开度,从而维持手动调节孔板前后压差不变,进而达到恒定流量的目的。可避免热网各用户间的相互耦合作用及产生的流量振荡,各用户安装此阀的热网可一次调节即告平衡。具有操作简单、方便、快捷、稳定、可靠的特点;无安装条件要求;价格高于平衡阀;适用于一、二级热网。安此阀的热网平衡后,只能采用恒定流量的质调节运行,而不能采用变流量调节运行(含质量并调调节)。受运行调节方式的限制其推广不普遍,应用普及程度大于平衡阀但远远小于手动调节阀。
4、热网微机控制平衡技术
国内热网微机控制系统从控制策略上划分大体有二种:
一种为热网上各热力站单独控制,换热站根据测出的室外温度tw,调整一次侧的电动调节阀门,以改变流过水一水热交换器的一次侧水流量。从而使二次侧热交换器出口水温tg,达到设定值tgset。从原理上讲,只要给出合理的室外温度tw与二次网供水温度tg之间的关系式,设计好电动调节阀门的调节算法,是能够使用户侧采暖建筑达到要求的。但从整个热网看,由于各换热站与热网皆为并联联接,换热站之间存在相互的耦合作用,某一个站阀门有动作,其余的换热站的电动阀门都将随之动作,总热网及各站将产生较长时间振荡现象,尤其是当外温tw变化较大,热负荷变化较大,而热源调整又不及时的时候,这种振荡会非常严重甚至系统不能工作。因安装条件要求高,造价高,因此只能用于一次网,且由于有上述缺陷,故应用不多。
另一种为热网上各热力站采用均匀性调节,对各个热力站供水阀门的调节是以各个热力站彼此间供热效果相同为目标,实行中央控制,即通过计算机网络将各热力站的现场控制机连在一起,测量出各热力站二次网侧供回水温度,计算全网调均匀后的供回水平均温度值,将此值送到各热力站作为设定值进行具体的调节。这种均匀调节一般不会导致系统振荡。随着室外气温的变化,各换热站热负荷同步升高或降低,各换热站之间热负荷分配比例及水流量分配比例基本不变。因此系统一旦调匀,就基本能够保持。不需随温度变化进行调节,阀门动作不频繁。
此种热网平衡控制系统,需要在室外温度变化时,对热源统一进行调节,可以采用质调节,也可以采用量调节。同样因为安装条件要求高,造价高,而只能用于一次网,因此应用也不广泛,国内热网也只有几例。
5、双功能自力式流量控制阀
从前述的四种热网平衡控制技术及其产品比较来看均匀性调节的热网微机控制系统对热网的平衡控制能力很强,热源可以进行质调节,也可以采用量调节,但造价太高,且只能用于一次网。
而同样具有很强的热网平衡能力的自力式流量控制阀(器)造价同微机系统相比却要便宜得多,且简单,操作、维护也方便、快捷,安装条件不受限制,既可用于一次网也可用于二次网。但采用此种平衡技术的热网只能采用恒定流量的质调节运行,不能采用量调节运行,热网节能潜力没有得到最大程度挖掘。反过来,循环泵采用调速变流量运行调节技术的热网也不能用此产品,因此此产品的应用也受到极大限制。
平衡阀具有热网平衡能力,热网可以采用质调节,也可用量调节。但需要专用仪器设备和专业技术人员来操作,很复杂,不易普及。用手动调节阀及普通阀门平衡控制的热网可以采用质调节,也可采用量调节。但此类阀平衡能力很差,热网很难平衡,也使得运行调节变得不可能。
因此说,国内热网需要一种同时具有自力式流量控制阀和手动调节阀功能的产品。综合两种产品各自的优点,抑制其各自的缺点,使一个好的热网的平衡控制技术与循环泵调速变流量调节运行技术能同时应用于同一热网之中,组成一个稳定、可靠、经济、节能的供热系统。由此本人研制出了双功能自力式流量控制阀--这一热网平衡的新产品(已获得国家专利)。
该产品在保留了自力式流量控制阀的自动调节孔板、自动调节机构、手动调节孔板、压力控制(反馈)管路、流量设定的刻度标尺等全部结构基础上,增加了一套锁闭装置。打开锁闭装置则本阀同自力式流量控制阀功能完全相同--具有恒定流量的功能。关闭锁闭装置,则锁闭了本阀中的自动调节机构,自动调节孔板将不再随本阀前后压差变化而自动调节开度,使本阀变成了一个固定开度的阀门(孔板)-具有变流量的功能。且两种功能切换自如。
本产品在热网的应用中,其功能是分两个阶段实现的。在热网运行初期,这一热网的平衡调节阶段,打开热网上全部的本阀的锁闭装置,本阀按自力式流量控制阀的工作原理进行工作,具有恒定流量的功能。即当本阀手动调节门流量设定后,本阀随其两端压差变化依靠压差动力自动调控自动孔板门开度,维持手动调节孔板门前后压差不变,维持流量恒定;消除热网上各用户间的相互耦合作用;能方便、快捷、可靠、自动地平衡热网流量;可一次调节即告平衡,发挥了自力式流量控制阀在热网平衡控制上的优势。当热网平衡后,关闭热网上全部的本阀的锁闭装置,从而也就锁定了本阀的自动调节孔板开度,使其变成了固定开度的孔板阀门,其通过流量将随两端的压差变化而变化,实现变流量功能;满足了各用户流量随采暖负荷变化而成等比例变化的要求;发挥了变流量调节运行方式的节能优势;克服了采用此调节运行方式的热网原来只能用手动调节阀进行平衡控制,热网难于平衡这一劣势;也克服了原来采用自力式流量控制阀平衡的热网只能按恒定流量的质调节方式运行,热网不能充分节能的劣势。
本阀正好满足了热网在不同时期的不同需要,适应了热网的特性,使一个好的热网平衡控制技术与变流量运行调节技术能有机地结合在一起,取长补短,优势互补,组成了一个稳定、可靠、经济、节能的供热系统。上述两项技术的结合,也相互扩大了其各自的应用范围,使其应用更加广泛。

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