在工程设计中阀门的应用与分析

工程设计中阀门的应用与分析

通过分析设计条件和阀门工作原理的特点，对静态液压平衡阀、自控流量调节阀等进行了分析。从减少系统投资和能耗的角度出发，需要利用两种类型的阀门，并对两种平衡阀的实际设计调试等进行了解释。

静态液压平衡阀应用讨论

1.1 水力紊流的设计条件

优秀的暖通空调系统可以充分确保设备在满负荷条件下，所有用户都能获得所需的设计水量，同时充分确保系统运行的安全性和经济效益，有效减少客户对水和水资源浪费的投诉等情况，只有这样的系统才能被认为是系统的水力平衡。如果系统没有这些特点，那么它可以被称为不平衡系统。一般来说，如果液压系统的一部分，用户的使用压力头大于设计的压力头，那么用户的实际水流量将超过设计流量，这将影响其他回路的实际流量，我们称之为液压错位，在这种情况下为静态液压错位，静态液压错位通常是由于系统设计或施工原因造成的，静态液压错位是系统本身无法避免的。

在系统中所有用户终端的实际流量大于或等于系统设计值的状态也存在。在这种情况下，流量可以完全满足客户的需求，因此这种状态通常不会引起客户投诉，因此这种情况不会引起设计师的关注。一般来说，我们使用公式 ΔP = SG2 来描述封闭回路管网状态下存在的各种物理因素之间的关系（Δp是压力差，S是管网阻抗，G是流量）。

在国内还没有引入静态液压平衡阀的概念，通常使用截止阀或蝶阀来控制静态液压系统。因为这些阀门在国内具有结构简单、操作方便、价格实惠等优点，已经被广泛使用。

在选择的基础上设计清晰的设计师，在系统全负载条件下应该将所有温控电动阀门打开，并将一到三端的流量设计为33m3/h。其阀门保持100%开启，那么第一端的实际流量为39m3/h；第二端为35m3/h；第三端为31m3/h，当泵的工作点参数头约为19m，流量约为105m3/h时，系统出现水力不平衡现象。

可以通过调整第一和第二段阀门的开度来调整系统，具体操作如下：将第一加热控制阀差压降低40kPa；第二差压降低20kPa，以确保三端节点线圈加热控制阀两端的阻力保持在80kPa，并同时满足设计流量为33m3/h，泵扬程为20m，流量为100m3/h的要求，从而使系统静态平衡。因此，我们无需调节所有段阀门即可实现系统的静态水力平衡，因此在末端分支的静态水力平衡阀配置中，无需逐个配置，也就是说，静态水力平衡阀不是处理这类问题的唯一方式。

在当前情况下，绝大多数暖通空调水力系统设计仅针对末端支路的设计流量标签，基本上不会关注末端压差值的相关标准和要求，在具体操作过程中，一些需要手动完成平衡调整的工作基本上依赖于设计、施工和运行维护人员的经验完成，该系统属于一种理论支持不足的系统调整方法。但从实际效果来看，这种没有理论支持的调节方法确实为水力紊乱的系统带来了一定效果。

1.2 静态液压平衡阀和液压平衡

静态液压平衡阀本质上是一种多功能手动控制阀，静态平衡阀具有单阀多功能的特点，“基于实验数据能够表征，当Δp处于恒定状态时，那么静态液压平衡阀在调节方面并没有明显优势，因此在当前技术条件下，直接使用静态液压平衡阀替代传统液压控制阀还不够成熟。

在当前静态液压平衡阀市场流通的平衡阀产品中，具有流量测量、阀门开度显示、预流、排空等功能。使用静态液压平衡阀可以通过特定仪器及时测量流量，同时也可以起到开关的作用。一旦平衡阀调试完成后，我们不能随意打开阀门进行更改。这主要是考虑到后期维护问题，我们对阀体主轴密封进行了处理。在不需要中断系统运行的情况下，可以在现场进行工作，而且不需要破坏系统的整体绝缘即可实现。然而，从成本效益的角度来看，相对于相同流量的离心泵，其价格并没有优势，而在当前国内市场上，静态液压平衡阀仍然存在一些问题。对于不可压缩流体，静态液压平衡阀可以用作局部阻力调节的节流元件。

静态液压平衡阀可以依靠其阀门开度来调节阀门的流阻，阀门开度对应一个KV值，不同开度的KV值是固定的，因此我们只需要在现场获取Δp值来推导其Q值。为了方便测量，我们通常为静态液压平衡阀的两个端口设置一个专用的压力测试孔，这个组件通常被用作节流阀。在进行工程调试工作时，我们使用制造商提供的相关液压平衡调试设备来测量Δp值，然后使用相关软件找出相应的KV值，从而计算出具体的Q值。此时，Δp作为具体的测量值；KV作为设定值，当满足ΔP = 0.1MPa条件时；Q是具体的计算值，影响其计算速度的因素主要包括阀门的实际溢流面积以及粗糙度的估计值的准确性。

需要注意的是，我们使用平衡阀来处理相关的液压不平衡问题需要一定的支持条件。根据静态液压平衡阀的工作机制，我们可以知道，静态液压平衡阀在锁定后，通过阀门流过的水的Δp波动值会损害水的恒定性，导致流量值的校准发生变化。

在当前市场上，许多静态液压平衡阀的供应商解释说，他们的产品具有流量预设功能，但实际上，很难选择合适的KVS值，因为当前市场上的平衡阀并未给出连续的KVS值，并且不根据实际需要给出KVS的调整值，因此，当我们根据供应商提供的KVS值设置流量时，会出现一定的偏差，不符合实际调节的需求。由于无法澄清现场Δp值和由于KV值变化引起的阀门开度调整，实践过程中发现，如果无法澄清阀门内壁的污垢系数或其RE值不超过3,500时，计算中的流量Q值可能出现较大偏差。因此，在静态液压平衡判断中，有必要确保所有自操作阀已达到相应的设计参数值，以确保所有末端设备温度控制阀处于全开状态，并确保其流量满足所需量的设计。

无论平衡阀是否具有流量预设功能，在完成水系统安装后，需要调节所有阀门，以确保静态水平衡阀流量Q值达到设计要求，从而确保管网在工作条件下实现水平衡状态。此时，静态水平衡阀被锁定在开度上，并且在操作过程中不能对开度进行平滑调整。同时，我们还应该做好记录存储在系统设备调试文件中的相关数据，以便未来维护工作的开展。

此外，由于不同设备供应商提供的计算机软件KV值不统一，导致不同供应商提供的产品支持调试仪器无法实现互操作性。在静态液压平衡阀中，所有静态液压平衡阀都设置有一个空腔，该空腔在在线操作期间成为污垢的主要滞留点。

2自操作流量控制阀

2.1 自操作流量控制阀工作原理

自操作流量控制阀是市场上一种新型的控制阀，与传统的手动流量控制阀相比，自操作流量控制阀在实现自动流量调节方面更为优越，无需外部动力即可完成。在实际使用过程中发现，闭路水循环系统采用这种自操作流量控制阀可以便于实现系统的流量分配、动态平衡，从而简化系统调试的目的。基于这些优势，自操作控制阀在供暖和空调项目中受到许多制造商的青睐。自操作流量控制阀属于两阀组合结构，由手动控制阀和自动平衡阀组成，它们负责设置流量并保持恒定的流量。

在手动控制阀中，KVS是手动控制阀口的流量系数，P2-P3是手动控制阀口两侧的压差系数。KVS的大小与开度密切相关，开度不变，KVS是一个变量，如果P2-P3不变，则C不变。P2-P3保持不变主要取决于平衡阀。例如，进口和出口压差P1-P3变大，使用动压膜和弹簧力促使平衡开关自动调整小，P1-P2将变大，以保持P2-P3不变，形成固定；相反，P1-P3变小，平衡开关自动调整大，P1-P2将变小，以保持P2-P3不变，从而完成“手动开关调节组的角度固定每个阀门开启大小”的固定。手动开关调节器组的每个阀门的大小与流量有对应关系，每个阀门开启的角度与流量之间的关系由试验台显示实验标准决定，还具有相应的开度显示和锁定设备。

2.2自控流量调节阀在水混合系统应用中

自操作流量控制阀不需要依赖外部动力，而是依靠自身介质压差来实现控制，自操作流量控制阀配备了自动流量控制组件，这些组件可以实现流量平衡，通过这一功能从根本上解决了液压不平衡的问题。自操作流量控制阀安装非常简单，调节方便，在使用过程中能耗较低，增加的供暖面积可达25% -30%，大大提高了其运行稳定性，确保了供暖质量。进行水混合系统改造时，首先要进行水力计算，供暖面积，环流量等因素分析，根据这些数据信息选择合适的流量控制阀，根据温度调节流量大小，然后借助具有独特功能的自操作流量控制阀实现水压、流量和温度混合的稳定性，充分确保了混合站能够在系统之间获得相对稳定的流量，确保运行平衡。