浅析调节阀在城市供热管网热平衡中的调节原理及应用

    随着城市供热管网自动化调节技术的飞速发展，调节阀得到了广泛的应用，本文结合实践，就调节阀在管网热平衡中的调节原理和应用中应注意的问题做了一些探讨总结，浅析如下：

    1 供热系统的热平衡

    1.1 供热工程的复杂性在于：

    1）要同时满足许多个建筑空间的热状态，这就是建立在系统水力平衡基础上的静态热平衡；

    2）由于外界条件的变化，要随机满足热工性能各异采暖房间的热状态，这就需要运行人员根据外界变化随时调整管网，实现所谓的动态平衡。

    而现在的管网设计往往不依照水力平衡的原则设计，存在先天上的不足，从上学老师讲课一谈到选管径就根据流速和比摩阻确定，只要热负荷相近，流量就相近，管径就相同，而忽视了各个环路的资用压差并不相同。这样实际上造成了管径的普遍放大，最不利环路依然存在，而且带来了调节上的困难。我们应该科学计算增大环路支管的压力损失，从设计上就尽量做到水力平衡。

    1.2 完全依靠调节可以实现热力平衡吗？

    理论上可以，但是热力公司在实际工作中是做不到的。因为管网的运行是时刻变化的，是动态变化的，即使一个时点满足了这个建筑，下一个时点很可能就不满足了。并且盲目增加调节系统，一是经济条件不允许，二是增加了管网的阻力，三是增加了系统的安全隐患。

    1.3 供热管网的平衡调节应该从设计源头上加以控制

    首先对于并联的环路应该遵循水力平衡的设计原则，环路长度适中，末端最好不布置较大负荷的建筑。其次应该遵循尽量减小公共段部分的阻力，增大末端设备阻力的设计原则，这有利于各个环路的热力平衡，按照这个原则来确定各个管段的管径和阻力。最后应该选择合适的水力平衡装置，如流量调节阀，压差调节阀等。

    2 常用调节阀的正确使用

    2.1 管网的静态调节

    1）静态平衡是按照设计条件的水力平衡。

    2）依靠系统的合理设计和水力平衡计算为主，结合用热情况，不能满足时，配置必要的调节阀进行过剩压差节流，或设置增压水泵补充压差的不足。

    3）管网压差过剩调节主要依靠手动调节阀。

    4）管网压差不足调节主要采用增压水泵。

    5）当网路水力工况发生变化时，需要重新进行手动调节。

    2.2 管网的动态调节

    1）动态平衡是发生偏离设计条件后利用自动调节手段进行的跟踪水力平衡。

    2）供暖管网一般采用自力式调节阀：包括恒流量调节阀、恒差压调节阀和电动调节阀。

    3）恒流量调节阀适用于定流量系统。外网压差变化时维持被调节对象设定流量稳定不变。

    4）恒压差调节阀适用于变流量系统。当系统管网压力变化或者被调节对象内部流量变化时，通过阀体内部结构的自动调整来达到被调节对象的资用压差不变。

    5）电动调节阀主要用于自控系统，通过预先设定如温度或压力参数，让阀门的开启度随着设定参数的变化而动态变化，来适时调节以满足系统的动态平衡。

    2.3 调节阀配置是否越多越好？

    调节阀的设置应该通过对系统的科学分析后进行合理设置，当调节对象资用压差过大时可以设置，而资用压差合适时无需设置，只需要设置关闭用阀门即可。采暖入口装置配置过于复杂，造成过大的压力损失，利少而弊多。应明确：

    1）只有当调节对象资用压差有富余量时调节阀才起作用。

    2）所有的阀门都具备调节功能，只是由于内部结构的不同和功能要求的不同而造成各自的调节功能不尽相同而已。

    3）所有的阀门的内部结构不一样其阻力特性曲线就不一样，阀门的调节就是通过改变其自身的阻力特性来达到调节的目的，实际上就是改变阀门的开启度。阀门的开启度与阻力特性是成反比关系的。

    2.4 静态调节阀的特性

    静态调节阀具备两个基本特征，一是阀门的开启度与流量大小成线性关系，二是阀门本身内部阻力大。主要是手动调节阀，包括普通调节阀和平衡阀，二者的区别是平衡阀的两端留有测压口，普通调节阀没有。

    2.5 动态调节阀的特性

    动态调节阀有两种调节特性恒流量或恒压差。驱动方式：自力式、外力驱动（电动、气动等）式。

    1）恒流量调节阀。首先和大家温习一下流体力学的一个基本公式：

    ΔP=S·G²

    G=（ΔP/S）^0.5

    通过该公式可以看出，如维持流量不变，只需要改变阀门的开启度，使系统的内部阻力特性S值与阀门的压差ΔP等比变化即可。恒流量调节阀就是根据这个原理，通过监测阀门的压差信号自力改变阀门的开度，从而改变了系统的总阻力特性S值，以达到被调节对象的流量恒定。

    适用条件：外网压差≧3m，针对于一定口径阀门的允许流量范围内。

    2）恒压差调节阀。

    这种调节阀主要应用于实行分户计量后用户端的调节。实行分户计量后，用户根据自己的需要调整自力式温控阀或其他调节构件时，必然造成用户系统内部阻力变化，阀门前后的的压差随之变化，这种累积效应多了必然会影响整个管网的安全运行。恒压差调节阀通过选取用户系统供回水两端的压差信号，作为自力调节的依据，使得系统供回水两端的压差保持恒定，从而保证了管网运行的稳定。

    它的调节原理也是依据以上公式进行的，也是根据流量、阻力损失和阻力特性值三者的关系来进行调节的。

    适用条件：外网压差≧3m，针对于一定口径阀门的允许压力范围内。