之前介紹自力式壓力調(diào)節(jié)閥在化工行業(yè)應(yīng)用，現(xiàn)在介紹城市供熱管網(wǎng)自力式溫控閥選型供熱管網(wǎng)的作用就是以較低的能耗將熱源提供的熱量按要求輸配給熱用戶(hù)。管網(wǎng)的布置是否合理直接影響到系統(tǒng)的水力工況，近而影響末端的采暖效果。因此管網(wǎng)的水力平衡是獲得良好供熱效果的保障。對(duì)于既定的設(shè)計(jì)管網(wǎng)布局，其實(shí)際運(yùn)行工況往往與設(shè)計(jì)工況相去甚遠(yuǎn)，產(chǎn)生水力失調(diào)的現(xiàn)象，而作為熱量的載體，熱媒的水力失調(diào)勢(shì)必導(dǎo)致熱力失調(diào)。所以，對(duì)實(shí)際運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。其中，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水力平衡的一個(gè)重要手段就是安裝閥門(mén)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)改變管網(wǎng)阻力分布，從而達(dá)到流量的合理分配。多功能壓差控制閥的結(jié)構(gòu)主要由閥體、彈簧、閥桿、感壓膜、調(diào)壓裝置、限位裝置等組成。通過(guò)調(diào)壓閥和閥塞定位桿來(lái)設(shè)置被控管路的壓差。正本文首先介紹了在供熱管網(wǎng)中幾種常用的閥門(mén),簡(jiǎn)單闡述了手動(dòng)平衡閥、流量控制閥、壓差控制閥在工程應(yīng)用中的工作特點(diǎn)和局限性。根據(jù)目前一些供熱系統(tǒng)推行按熱量計(jì)費(fèi)處于過(guò)渡階段的現(xiàn)狀,詳細(xì)介紹了多功能壓差控制閥在管網(wǎng)水力平衡中發(fā)揮的有效作用。即現(xiàn)在有大量的供熱系統(tǒng)按計(jì)量收費(fèi)設(shè)計(jì)、施工,但熱用戶(hù)未安裝熱量表,或安裝了熱量表而未按熱計(jì)量收熱費(fèi),用戶(hù)沒(méi)有自主調(diào)節(jié)流量的需求,
多功能壓差控制閥的調(diào)節(jié)過(guò)程比較簡(jiǎn)單把閥門(mén)調(diào)節(jié)到大開(kāi)度值，然后，根據(jù)被控管路的設(shè)計(jì)流量調(diào)節(jié)至合適的控制壓差調(diào)節(jié)閥塞定位桿，將滿(mǎn)足設(shè)計(jì)流量時(shí)的開(kāi)度設(shè)定為大工作開(kāi)度。目前供暖管網(wǎng)中常用的幾種閥門(mén)的作用和不足。闡述了多功能壓差控制閥既支持熱源處變流量調(diào)節(jié)，又適應(yīng)末端用戶(hù)自主調(diào)節(jié)的原理、調(diào)節(jié)方法以及在管網(wǎng)平衡中發(fā)揮的巨大作用，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)其主要功能進(jìn)行了測(cè)試。
自力式壓差控制閥作用和不足隨著按建筑面積收費(fèi)方式弊端的顯露，熱計(jì)量理念深入人心。用戶(hù)可根據(jù)自身需求自主調(diào)節(jié)流量，但同時(shí)管網(wǎng)的水力工況波動(dòng)較大，會(huì)給管網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行造成很大影響。通過(guò)在用戶(hù)端安裝自力式壓差控制閥可以在很大程度上維持管網(wǎng)水力工況穩(wěn)定。當(dāng)用戶(hù)自主調(diào)節(jié)流量時(shí)，其散熱設(shè)備的局部阻力會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，散熱設(shè)備進(jìn)出口之間的壓差也會(huì)發(fā)生改變，自力式壓差控制閥可以改變閥門(mén)前后的壓差來(lái)抵消用戶(hù)的壓差波動(dòng)，維持用戶(hù)端的壓差恒定。安裝在管網(wǎng)支路入口處，可以實(shí)現(xiàn)各支路間的自主調(diào)節(jié)而且避免相互干擾。但這種閥門(mén)也不支持熱源處的量調(diào)節(jié)。
雖然按熱量計(jì)費(fèi)的方式正在推行，但是有大量的供熱系統(tǒng)，按計(jì)量收費(fèi)設(shè)計(jì)、施工，熱用戶(hù)未安裝熱量表，或安裝了熱量表未按熱計(jì)量收熱費(fèi)，用戶(hù)沒(méi)有自主調(diào)節(jié)流量的需求，計(jì)量收費(fèi)的系統(tǒng)方式中的變頻泵無(wú)法實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，因此我們有 設(shè)計(jì)一種新型平衡閥——多功能壓差控制閥：在*計(jì)量收費(fèi)時(shí)，該閥能*支持用戶(hù)自主調(diào)節(jié)需求；而對(duì)當(dāng)前大量未*采取計(jì)量收費(fèi)的供熱系統(tǒng)，該閥能像手動(dòng)平衡閥一樣，支持熱源主導(dǎo)變流量，各分支（各用戶(hù)）的流量變化一致等比。 
1. 城市供熱管網(wǎng)自力式溫控閥選型幾種閥門(mén)的作用和不足
1.1手動(dòng)平衡閥
手動(dòng)平衡閥是供熱管網(wǎng)中一種普遍應(yīng)用的閥門(mén)，一般安裝在支路（熱用戶(hù)）的入口處，通過(guò)調(diào)節(jié)其開(kāi)度實(shí)現(xiàn)支路流量的調(diào)節(jié)。其優(yōu)點(diǎn)在于一旦開(kāi)度設(shè)定，各支路的阻抗比就隨之固定，所以支路間的流量比例恒定。當(dāng)熱源處根據(jù)末端負(fù)荷變化進(jìn)行量調(diào)節(jié)時(shí)，新工況的流量仍以之前各支路的流量比例進(jìn)行分配，各支路流量呈現(xiàn)一致等比變化的特點(diǎn)，不會(huì)出現(xiàn)水力失調(diào)的情況。但其缺點(diǎn)也十分的明顯，首先，在進(jìn)行管網(wǎng)水力初調(diào)節(jié)時(shí)，調(diào)節(jié)步驟繁瑣，操作過(guò)程不易控制，通常采用的方法（如比例調(diào)節(jié)法、補(bǔ)償法等）都需要至少兩組人員反復(fù)溝通，同時(shí)進(jìn)行多個(gè)支路的調(diào)節(jié)。另外，當(dāng)管網(wǎng)接入新的熱用戶(hù)時(shí)，整個(gè)管網(wǎng)的阻抗會(huì)發(fā)生新的變化，造成流量重新分配，這要求對(duì)之前所有的手動(dòng)平衡閥進(jìn)行重新設(shè)置，可想而知工作量非常大，耗時(shí)耗力。對(duì)于管網(wǎng)系統(tǒng)較小，支路較少且無(wú)新增支路的情況下，手動(dòng)平衡閥是適用的，而且在進(jìn)行量調(diào)節(jié)時(shí)，能夠保持水力的穩(wěn)定性。
1.2自力式流量控制閥
自力式流量控制閥克服了手動(dòng)平衡閥反復(fù)調(diào)節(jié)的難題。它根據(jù)各支路（各用戶(hù)）的設(shè)計(jì)流量鎖定流量值，當(dāng)干管中流量發(fā)生波動(dòng)時(shí)，自力式流量調(diào)節(jié)閥通過(guò)自身調(diào)節(jié)使其通過(guò)流量維持恒定，即便引入新的熱用戶(hù)也不會(huì)對(duì)之前的用戶(hù)產(chǎn)生影響，只需適當(dāng)加大總流量即可。而且，進(jìn)行管網(wǎng)調(diào)節(jié)步驟簡(jiǎn)單，只需根據(jù)各支路設(shè)計(jì)流量逐個(gè)設(shè)定，相互之間不會(huì)產(chǎn)生影響，當(dāng)然不必反復(fù)調(diào)節(jié)。但它不支持量調(diào)節(jié)，當(dāng)末端負(fù)荷減小，各用戶(hù)所需流量也相應(yīng)減小時(shí)，如果熱源處也相應(yīng)降低流量，就會(huì)行成“近端優(yōu)勢(shì)”現(xiàn)象，即靠近動(dòng)力設(shè)備的部分自力式流量控制閥會(huì)不斷增加開(kāi)度以維持原流量，而遠(yuǎn)端的自力式流量控制閥即使處于全開(kāi)狀態(tài)也無(wú)法滿(mǎn)足流量需求，發(fā)生水力失調(diào)。由此看來(lái)，自力式流量控制閥能夠恒定各支路（各用戶(hù)）的設(shè)計(jì)流量，避免相互間的干擾，實(shí)現(xiàn)水力平衡，但前提是系統(tǒng)中有足夠的總流量，因此，它在管網(wǎng)的輸送能耗方面的節(jié)能并不明顯。根據(jù)其工作特點(diǎn)，熱源處可以施行質(zhì)調(diào)節(jié)的方式，從而在根本上減少熱量的消耗。
1.3自力式壓差控制閥
隨著按建筑面積收費(fèi)方式弊端的顯露，熱計(jì)量理念深入人心。用戶(hù)可根據(jù)自身需求自主調(diào)節(jié)流量，但同時(shí)管網(wǎng)的水力工況波動(dòng)較大，會(huì)給管網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行造成很大影響。通過(guò)在用戶(hù)端安裝自力式壓差控制閥可以在很大程度上維持管網(wǎng)水力工況穩(wěn)定。當(dāng)用戶(hù)自主調(diào)節(jié)流量時(shí)，其散熱設(shè)備的局部阻力會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，散熱設(shè)備進(jìn)出口之間的壓差也會(huì)發(fā)生改變，自力式壓差控制閥可以改變閥門(mén)前后的壓差來(lái)抵消用戶(hù)的壓差波動(dòng)，維持用戶(hù)端的壓差恒定。安裝在管網(wǎng)支路入口處，可以實(shí)現(xiàn)各支路間的自主調(diào)節(jié)而且避免相互干擾[1]。但這種閥門(mén)也不支持熱源處的量調(diào)節(jié)。
2.城市供熱管網(wǎng)自力式溫控閥選型 多功能壓差控制閥
上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥雖然按熱量計(jì)費(fèi)的方式正在推行，但現(xiàn)況是有大量的供熱系統(tǒng)，按計(jì)量收費(fèi)設(shè)計(jì)、施工，熱用戶(hù)未安裝熱量表，或安裝了熱量表未按熱計(jì)量收熱費(fèi)，用戶(hù)沒(méi)有自主調(diào)節(jié)流量的需求，計(jì)量收費(fèi)的系統(tǒng)方式中的變頻泵無(wú)法實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，因此我們有必要設(shè)計(jì)一種新型平衡閥：在*計(jì)量收費(fèi)時(shí)，該閥能*支持用戶(hù)自主調(diào)節(jié)需求；而對(duì)當(dāng)前大量未*采取計(jì)量收費(fèi)的供熱系統(tǒng)，該閥能像手動(dòng)平衡閥一樣，支持熱源主導(dǎo)變流量，各分支（各用戶(hù)）的流量變化一致等比。這就是本文涉及的多功能壓差控制閥。
2.1基本結(jié)構(gòu)
多功能壓差控制閥的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由閥體、彈簧、閥桿、感壓膜、調(diào)壓裝置、限位裝置等組成。通過(guò)調(diào)壓閥和閥塞定位桿來(lái)設(shè)置被控管路的壓差。
圖1多功能壓差控制閥結(jié)構(gòu)圖
2.2工作原理
圖2為多功能壓差控制閥回水安裝示意圖，其中A、B、C三個(gè)熱用戶(hù)為壓差控制對(duì)象，供水壓力為P1，閥前壓力為P2，回水壓力為P3，供回水壓差為△P1-3，控制壓差為△P1-2，閥門(mén)工作壓差為△P2-3。閥門(mén)通過(guò)導(dǎo)壓管與供水管連接。
圖2 多功能壓差控制閥回水安裝示意圖
由于熱水管網(wǎng)中，水的流動(dòng)狀態(tài)處于阻力平方區(qū)，流體的壓力降與流量存在如下關(guān)系：
式中△P——網(wǎng)路計(jì)算管段的壓力降, Pa；
S——網(wǎng)路計(jì)算管段的阻力數(shù), Pa/(m3/h)2；
Q——網(wǎng)路計(jì)算管段的水流量，m3/h。
對(duì)于圖2管路而言，控制壓差△P1-2的變化直接影響A、B、C三用戶(hù)的流量大小。
當(dāng)供水壓力P1增大時(shí)，供回水壓差△P1-3增大，感壓膜帶動(dòng)閥桿下移，閥門(mén)開(kāi)度減小，
△P2-3增大，從而維持控制壓差△P1-2不變；同樣，當(dāng)其中某用戶(hù)（如A）流量調(diào)小或關(guān)斷時(shí)，被控制管段的總阻力變大，此時(shí)P2 減小, △P1-2瞬間增大，感壓膜帶動(dòng)閥桿下移，閥門(mén)開(kāi)度減小，△P2-3增大，△P1-2恢復(fù)原來(lái)大小。通過(guò)閥門(mén)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，維持△P1-2恒定，從而使得流量恒定。
當(dāng)供水壓力P1減小時(shí)，供回水壓差△P1-3減小，但由于閥塞限位桿的限制，感壓膜無(wú)法帶動(dòng)閥桿上移，閥門(mén)開(kāi)度不能增加，此時(shí)控制壓差△P1-2減小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控管路流量的調(diào)節(jié)。
2.3調(diào)節(jié)過(guò)程
多功能壓差控制閥的調(diào)節(jié)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，首先，把閥門(mén)調(diào)節(jié)到大開(kāi)度值，然后，根據(jù)被控管路的設(shè)計(jì)流量調(diào)節(jié)至合適的控制壓差，后，調(diào)節(jié)閥塞定位桿，將滿(mǎn)足設(shè)計(jì)流量時(shí)的開(kāi)度設(shè)定為大工作開(kāi)度。
3.城市供熱管網(wǎng)自力式溫控閥選型多功能壓差控制閥性能測(cè)試
本實(shí)驗(yàn)以ZYD47自力式多功能壓差控制閥DN50mm型號(hào)進(jìn)行性能測(cè)試，采用回水安裝方式，運(yùn)用改變供水壓力的方式模擬熱源變流量調(diào)節(jié)工況，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析對(duì)其各項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試。
3.1實(shí)驗(yàn)步驟
（1）按圖2方式安裝被測(cè)閥門(mén)；
（2）三用戶(hù)的設(shè)計(jì)流量均為2m3/h,則總流量Q為6 m3/h；
（3）供水壓力P1為280kpa時(shí),調(diào)節(jié)壓差控制器至流量Q為6 m3/h，此時(shí)控制壓差△P1-2為20 kpa；
（4）調(diào)節(jié)閥塞定位桿，當(dāng)流量顯示減小時(shí)，停止調(diào)節(jié)，此時(shí)閥塞定位桿即為設(shè)定位置。
（5）減小用戶(hù)A流量直至為零，被控壓差△P1-2為21.3 kpa，B、C用戶(hù)流量分別為2.1m3/h、2.05 m3/h。
（6）將用戶(hù)A流量恢復(fù)到2m3/h，此時(shí)系統(tǒng)恢復(fù)到步驟（4）的狀態(tài)；
（7）逐步增大供水壓力（本實(shí)驗(yàn)增至320 kpa），被控壓差及各用戶(hù)流量均保持恒定。
（8）逐步減少供水壓力，分別記錄供水壓力P1，閥前壓力P2和總流量Q，見(jiàn)表一。表一
3.2數(shù)據(jù)處理及分析
由表一數(shù)據(jù)計(jì)算各工況下控制壓差△P1-2。由公式（1—1）計(jì)算以上七種工況下，閥門(mén)的阻力數(shù)S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7分別為0.556、0.535、0.510、0.490、0.517、0.500、0.638，列入表二。表二
3.2.1根據(jù)步驟5可知：多功能壓差控制閥支持用戶(hù)端自主調(diào)節(jié)，在誤差允許范圍內(nèi)，維持被控壓差恒定，避免對(duì)其他用戶(hù)的干擾。
3.2.2根據(jù)步驟7可知：當(dāng)管網(wǎng)供水壓力增大時(shí)，被控管路的壓差和流量均無(wú)變化，保持水力平衡。
3.2.3根據(jù)步驟8中的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)用戶(hù)端所需負(fù)荷較小時(shí)，熱源端可以通過(guò)較少水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，或者變頻來(lái)實(shí)現(xiàn)量調(diào)節(jié)，此時(shí)，由于閥桿限位裝置的作用，自力式多功能壓差控制閥相當(dāng)于一個(gè)手動(dòng)平衡閥，其流量成拋物線(xiàn)型較小，所以自力式多功能壓差控制閥*支持熱源端的變流量調(diào)節(jié)。
4.城市供熱管網(wǎng)自力式溫控閥選型結(jié)論
4.1 多功能壓差控制閥具備自力式壓差控制閥的功能，在運(yùn)行過(guò)程中，由于某些原因造成供回水壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，多功能壓差控制閥可以通過(guò)自身開(kāi)度的變化消除壓力波動(dòng)，保持被控管路的壓差不變，從而保證被控管路流量的穩(wěn)定，克服了管網(wǎng)壓力波動(dòng)對(duì)被控管路的影響；在被控管路中，用戶(hù)可以在設(shè)計(jì)流量范圍內(nèi)進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，但又不影響其它用戶(hù)。因此多功能壓差控制閥可削弱被控環(huán)路內(nèi)部各支路間的調(diào)節(jié)干擾，保持被控環(huán)路的壓差恒定，從而滿(mǎn)足被控環(huán)路不同用戶(hù)的需求。
4.2當(dāng)熱源端根據(jù)熱負(fù)荷降低相應(yīng)減小流量時(shí)，多功能壓差控制閥相當(dāng)于流量系數(shù)恒定的手動(dòng)平衡閥，使得各管路流量呈現(xiàn)一致等比變化，從而支持量調(diào)節(jié)，較少輸送能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。與本文相關(guān)的論文：自力式煤氣調(diào)壓閥組
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