エンジニアリングデザインにおけるバルブの応用と解析

エンジニアリング設計におけるバルブの応用と分析

設計条件と弁の動作原理の特性を分析することにより、静的油圧バランシング弁、自己運転フロー制御弁などが分析されました。システム投資額とエネルギー消費量を削減する観点から、2種類の弁の使用を必要とし、2種類のバランシング弁の実際の設計およびデバッグに関する説明が行われました。

静的油圧バランシングバルブの応用に関するディスカッション

1.1 水圧障害の設計条件

優れたHVACシステムは、全負荷条件下で装置が完全に保証され、すべてのユーザーが設計された必要水量を得ることができるだけでなく、システムの安全性と経済効率を完全に確保し、顧客の水や水の浪費に関する苦情を効果的に減らすことができます。このようなシステムだけがシステムの水平バランスと見なされることができます。システムにこれらの機能がない場合、それは不均衡なシステムと呼ばれます。一般的に、水力システムの一部で、ユーザーの使用圧力が設計圧力よりも大きい場合、ユーザーの実際の水流量が設計された流量を超えることになり、他のループの実際の流量に影響を与えることになります。この場合、私たちは静的水力不均衡と呼びます。静的水力不均衡は通常、システムの設計または建設の理由によるものであり、静的水力不調和はシステム自体から避けることができないものです。

システム内のすべてのユーザ端末の実際のフロー率がシステム設計値以上である状態も存在します。この場合、フロー率は顧客の要求を完全に満たすことができるため、通常、この状態は顧客からの苦情を引き起こさず、設計者の懸念を引き起こしません。一般的に、閉ループのパイプネットワークの状態における水圧条件のさまざまな物理的要因の関係を表すために、ΔP = SG2の式を使用します（Δpは差圧、Sはパイプネットワークのインピーダンス、Gはフロー率）。

国内では、静的な油圧バランシングバルブの概念が導入されていないため、通常、グローブバルブやバタフライバルブが静的油圧システムを制御するために使用されています。これらのバルブは、簡単な構造、操作しやすさ、手頃な価格などの利点を持っているため、国内で広く使用されています。

デザイナーは、選択に基づいてクリアデザインを行い、システムがフルロード条件である場合、すべての温度制御電動バルブを開いて、エンドのフローを1つから3つに設計された33m3 / hにする必要があります。バルブは100％開いたままにされ、その結果、最初のエンドの実際のフローは39m3 / h、2つ目は35m3 / h、3つ目は31m3 / hになります。ポンプの作動点パラメーターのヘッドは約19m、フロー率は約105m3 / hです。そのため、システムには水力不均衡現象が発生します。

最初と2番目のセクションバルブの開度を調整することでシステムを調整できます。具体的な操作方法は、最初の加熱制御バルブの差圧を40kPa減少させ、2番目の差圧を20kPa減少させることです。これにより、3つの端末ノードのコイル加熱制御バルブの両端の抵抗が80kPaに保たれ、同時に設計された流量33m3/hを満たし、ポンプヘッドは20m、流量は100m3/hとなり、システムの静的バランスが実現されます。したがって、すべてのセクションバルブを調整する必要はありません。システムの静的水平バランスを実現するために、セクションバルブの末端の分岐構成を静的水平バランスバルブに設定する必要があります。一つずつ設定する必要はありません。つまり、静的水平バランスバルブはこの種の問題に対処する唯一の方法ではありません。

現在の状況では、ほとんどのHVACヒドロニックシステム設計は、流量ラベルの設計のためにブランチの末端のみを対象としており、基本的に末端の差圧値に関する基準や要件に注意を払っていません。具体的な操作プロセスでは、いくつかの調整のバランスを手動で完了する必要があり、基本的に設計、施工、および運用および保守の人員がシステムの経験に依存して調整を完了する必要があります。このような調整方法は、理論的なサポートを持たないシステム調整方法に属します。しかし、実際の効果からすると、このような理論的なサポートを持たない調整方法は、水圧障害のシステムに対していくつかの効果をもたらします。

1.2 Static hydraulic balance valve -> 1.2 静的油圧バランスバルブ Hydraulic balance -> 油圧バランス

静的油圧バランスバルブは基本的に多機能な手動制御バルブであり、静的バランスバルブは単一のバルブで多機能な特性を持っています。「実験データに基づいて特性を特徴付けることができ、Δpが一定の状態であるとき、静的油圧バランスバルブは調整の明確な利点を持っていません。したがって、現在の技術条件では、従来の油圧制御バルブの代わりに静的油圧バランスバルブを直接使用することは十分に成熟していません。

現在の静的油圧バランシングバルブ市場では、流量計測、バルブ開度表示、プリフロー、排気などの機能を備えたバランシングバルブ製品が流通しています。静的油圧バランシングバルブの使用により、特定の機器を使用して流量をタイムリーに計測することができ、またスイッチの役割を果たすこともできます。バランシングバルブの調整が完了した後は、自由にバルブを開けて変更することはできません。これは主に後のメンテナンス問題を考慮しており、バルブ本体のスピンドルシール処理を行っています。システムの中断時にも実行する必要がなく、システム全体の断熱を破壊する必要もなく、現場で作業を行うことができます。ただし、コスト効果の観点から見ると、同じ流量の遠心ポンプと比較して、静的油圧バランシングバルブの価格には優位性がありません。また、現在の国内市場には静的油圧バランシングバルブにはまだいくつかの問題があります。非圧縮流体の場合、静的油圧バランシングバルブはスロットルコンポーネントの局所抵抗調整として使用できます。

静的油圧バランシングバルブは、バルブ開度に依存してバルブの流れ抵抗を調整することができます。バルブ開度はKV値に対応しており、異なる開度のKV値は固定されているため、現場でΔpを取得するだけでQ値を導出することができます。測定を容易にするために、通常、静的油圧バランシングバルブの両ポートに特別な圧力テスト孔を設置します。このコンポーネントは通常、スロットルとして使用されます。エンジニアリングの調整作業を行う際には、メーカーが提供する関連する油圧バランシング調整機器を使用してΔp値を測定し、その後、関連するソフトウェアを使用して対応するKV値を特定し、具体的なQ値を計算します。この時、Δpは特定の測定値であり、KVは設定値です。ΔP = 0.1MPaの条件を満たすとき、Qは特定の計算値です。その計算速度に影響を与える要因は、バルブの実際のオーバーフローエリアと粗さの推定値の精度です。

注意すべき点は、私たちがバランスバルブを使用して関連する油圧の不均衡問題に対処する際には、あるサポート条件が必要であるということです。静的油圧バランスバルブの動作メカニズムに基づいて、静的油圧バランスバルブは、ロック後、バルブを通過する水のΔpの変動が水の一定性に損傷を与え、流量値の校正の変化を引き起こします。

現在の市場では、多くの静的油圧バランシングバルブのサプライヤーが、自社の製品にフロープリセット機能があると説明していますが、実際には適切なKVS値を選択することが難しいと述べています。なぜなら、現在の市場のバランシングバルブは連続したKVS値を提供しておらず、実際の必要に合わせてKVSの調整値を提供していないためです。したがって、サプライヤーが提供するKVS値に従って流量を設定すると、実際の調整ニーズに合わない一定の偏差が生じます。バルブ内壁の汚れ係数を明確にできない場合や、そのRE値が3,500を超えない場合、計算において流量Q値に大きな偏差が生じる可能性があることが実践の過程でわかりました。したがって、静的油圧バランスの判断では、すべての自己操作バルブが対応する設計パラメータ値に達していること、すべての末端機器温度制御バルブが完全に開いている状態であること、およびその流量が設計に必要な量を満たすことを確認する必要があります。

バランスバルブに流量プリセット機能があるかどうかに関係なく、水システムの取り付けが完了した後、すべてのバルブを調整して、静水バランスバルブの流量Q値が設計要件に達するようにする必要があります。これにより、パイプネットワークが水のバランスの作業条件の状態で実現できるようになります。この時、静水バランスバルブは開度にロックされ、操作プロセスで滑らかな調整を開度に設定することはできません。同時に、システムの機器調整ファイルに保存されている関連データの記録を行い、将来のメンテナンス作業の開発を容易にする必要があります。

さらに、異なる機器サプライヤーがコンピューターソフトウェアのKV値を提供しているため、異なるサプライヤーが提供する製品がサポートする調整計器の相互運用性が実現できない状況が生じています。静的油圧バランシングバルブでは、すべての静的油圧バランシングバルブには、ヘアプラグの後ろに空洞が設けられており、この空洞がオンライン操作中に汚れの主な蓄積ポイントとなります。

2つの自己運転フロー制御弁

2.1 自己運転フロー制御弁の動作原理

自己運転フロー制御弁は市場に新しく登場した制御弁の一種であり、従来の手動フロー制御弁と比較して、自己運転フロー制御弁は自動的なフロー調整を実現する能力に優れており、外部電源を必要とせずに完了できます。実際の使用過程で、この自己運転フロー制御弁を使用することで、閉じた水循環システムにおいてシステムのフロー配分、ダイナミックバランスの実現を容易にし、システムの調整を簡素化することができます。これらの利点に基づいて、自己運転制御弁は暖房および空調プロジェクトで多くのメーカーに好まれています。自己運転フロー制御弁は、手動制御弁と自動バランス弁からなる2弁組み合わせ構造に属し、流量の設定と一定の流量を維持する役割を果たしています。

手動制御弁では、KVSは手動制御弁ポートの流量係数であり、P2-P3は手動制御弁ポートの両側の圧力差係数です。KVSのサイズは開度と密接に関連しており、開度が変わらない場合、KVSは可変です。P2-P3が変わらない場合、Cは変わりません。P2-P3が変わらないように保つことは、主にバランシングバルブに依存しています。たとえば、インポートとエクスポートの圧力差P1-P3が大きくなると、動圧フィルムとスプリング力がバランススイッチを自動的に調整し、P1-P2が大きくなり、P2-P3を変わらずに保つために、固定が形成されます。逆に、P1-P3が小さくなると、バランススイッチが自動的に大きく調整され、P1-P2が小さくなり、P2-P3を変わらずに保つために、固定が完了します。各弁の開度に応じて手動スイッチ調整グループの各弁のサイズが決まります。手動スイッチ調整グループの各弁の開度と流量の関係は、試験ベンチによって実験基準決定され、対応する開度表示とロッキング装置もあります。

2.2 自己運転フロー制御弁は、水混合システムのアプリケーションで使用されます。

自己運転型流量控制閥不需要依賴外部電源，而是依賴自身介質壓力差來實現控制，自己運転型流量控制閥配備了自動流量控制元件，這些元件可以實現流量均衡，通過這個功能從根本上解決了水力不平衡的問題。自己運転型流量控制閥安裝非常簡單，調整方便，在使用過程中能耗較低，增加的供暖面積可達25%-30%，大大提高了其運行的穩定性，確保供暖質量。當我們進行水混合系統的改造時，首先要進行水力計算，供暖面積，環流量以及相應的供暖管徑等因素進行分析，根據這些數據信息選擇適當的流量控制閥，根據溫度調節流量大小，然後借助具有獨特功能的自己運転型流量控制閥實現水壓、流量和溫度混合的穩定性，從而完全確保水混合站可以獲得相對穩定的系統之間的流量，確保運行的平衡。