關于控制閥 探討循環(huán)系統(tǒng)平衡與壓差穩(wěn)定的問題

控制閥的特性
　　在設計任何采暖與空調(diào)裝置系統(tǒng)時主要目的都是獲得舒適的室內(nèi)氣候，同時盡可能降低成本和減少運行問題。
在理論上，新的控制技術好像足以滿足最苛刻的要求，能夠能夠提高舒適度并能切實節(jié)約能源。
但在實踐中，即使最的控制器也不能實現(xiàn)其理論性能。原因很簡單：往往忽略了那些滿足的正確的運行條件，而其對于舒適度和成本的重要意義是不容忽視的。
如果我們系統(tǒng)地分析暖通空調(diào)系統(tǒng)的工作情況，往往會覺察到以下問題：
并非所有的房間內(nèi)都能達到所需的室溫，尤其是在發(fā)生高負荷變化之后。
　　在可以達到所需的室溫時，盡管在末端裝置上使用了的控制器，它仍然會不斷地波動起伏。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在低負負荷和中等負荷的情況下。
盡管生產(chǎn)裝置具有足夠的裝機容量，但卻不能在高負荷下輸送，特別是在啟動階段。
　　即使用的控制器也不能糾正這些故障。其原因往往與循環(huán)系統(tǒng)本身的設計缺陷有關，主要是因為三個基本條件沒有滿足。
系統(tǒng)接口處的流量相互兼容。所有末端處都達到設計流量。 控制閥兩端的壓差不能變化過大。
控制閥的特性
　　控制閥的特性是由水流量與閥門開度之間的關系決定的。在壓差恒定時，這兩個量用值的百分比來表示。
　　對于具有線性特性的閥門，水流量與閥門開度成比例關系。在低負荷和中等負荷下，由于末端裝置的非線性特性，控制閥少許的開度就會明顯地增大通過閥門的流量。因此低負荷下控制回路就可能不穩(wěn)定。
本文主要是有關個條件的一些信息，以及在末端裝置上使用二通控制閥一些啟示。
　　通過選擇控制閥特性來補償非線性，可以解決這一問題，從而使末端裝置的輸出量與閥門開度成比例關系。
　　在供水流量為其設計流量的20％時，如果末端裝置的輸出為其設計值的50％，則可以對閥門進行設置，使它在開度達到50％時只允許有20％的設計流量。這樣，當閥門達到50％的開度時，就可以獲得50％的熱量輸出。以此類推到所有流量上，我們所閥門的特性就可以補償?shù)湫湍┒藫Q熱裝置的非線性。這一特性稱為等百分比修正“EQM”。
但是，要獲得這一補償，滿足兩個條件：
　　如果控制閥兩端的壓差不是恒定的，或者如果閥門尺寸過大，則控制閥特性發(fā)生偏移，就可能會影響到調(diào)節(jié)控制性能。
控制閥兩端的壓差是恒定的。當控制閥打開時，能夠獲得設計流量。
控制閥閥權度
　　當控制閥關閉時，末端、管道和附件中的流量和壓降降低。導致控制閥上的壓差升高。壓差的增大會使控制閥的特性發(fā)生偏移。這種偏移可以通過控制閥閥權度表現(xiàn)出來。
分子是恒定的，只取決于控制閥的選擇和設計流量值。
　　分母對應于回路上達到的ΔH。與所選擇的控制閥串聯(lián)安裝的平衡閥不會改變這兩個因素，因而對控制閥閥權度沒有影響。
　　所選擇的控制閥應當能夠達到可能的閥權度。根據(jù)市場供應的產(chǎn)品范圍，一般都會尺寸偏大。平衡閥可以使控制閥打開時獲得設計流量。使其特性接近理論特性，從而控制功能。
　　在一個異程分配中，遠程回路會承受較高的ΔH變化。在低流量情況下，的控制閥閥權度最差。也就是當控制閥幾乎承受全部水泵揚程時。
　　用變速泵時，一般要使接近一個回路的壓差保持恒定。在這種情況下，ΔH的變化將會轉移到個回路上。
　　Δp傳感器用于控制變速泵。如果它的位置接近一個回路，在理論上可以將泵送成本降到，但接近泵的回路也會產(chǎn)生問題。當系統(tǒng)在平均小負荷的狀況下運行時，這些回路可能發(fā)生流量不足；或者，如果控制閥是按照Δp設計的，則在設計條件下的閥權度將會很差。為此，一個較好的折中方案就是將Δp傳感器設置在系統(tǒng)的中部與定速泵相比可以將Δp的變化減小50％以上。

　　當回路上獲得的ΔH增大時，控制閥特性可能會變差，從而使控制回路產(chǎn)生不規(guī)則振蕩。在這種情況下，采用一個局部壓差控制器可以穩(wěn)定控制閥兩端的Δp，使其閥權度接近一。
調(diào)節(jié)控制閥的選擇
在以下條件下，二通控制閥的尺寸正確：
1- 在設計條件下打開的控制閥可以達到設計流量。
2- 保持足夠的控制閥閥權度，一般高于0.25。
　　當控制閥在較長時間內(nèi)保持全開時，需要滿足個條件才能避免過流而在其他盤管中產(chǎn)生流量不足。在每天夜間停機回設后早晨啟動期間，盤管尺寸偏小時，溫控器設定在制冷工況值時（這是一種常見的做法），以及控制回路不穩(wěn)定時，都會發(fā)生這種情況。
　　為了在設計條件下設計流量，設計流量下全開控制閥中的壓降等于局部可的壓差ΔH減去盤管和附件中的設計壓降。在選擇控制閥時是否可利用這些信息？我們假設可以。
　　對于1.6 l／s的流量，市場上可以找到的控制閥所產(chǎn)生的設計壓差為13、30或70 kPa，而沒有中間值。計算的數(shù)值一般在市場上找不到相應的產(chǎn)品。因此，控制閥一般都會尺寸偏大。所以要安裝一個平衡閥，以便在設計條件下設計流量，改進控制閥的特性，而不增大壓降。
　　選擇控制閥之后，我們驗證它的閥權度ΔpVc／ΔHmax是否足夠。如果不足，則重新考慮系統(tǒng)的設計，以便能夠在較小的控制閥兩端形成較高的Δp。
　　用于解決局部問題的一些設計
對于一些情況， 進行單獨處理總比讓系統(tǒng)其余部分也對異常狀況有反應要好。
　　當對控制閥的選擇處在臨界狀態(tài)， 或者當回路出現(xiàn)大的ΔH變化時， 可以采用一個局部壓差控制器來穩(wěn)定控制閥兩端的壓差， 如圖4a所示。這就是一般的控制閥閥權度降低于0.25的情況。
　　原理很簡單。自力式壓差控制閥STAP的膜片與溫度控制閥的入口和出口相通。當這一壓差增大時，膜片上的受力增大，相應地按比例關閉STAP。這樣，控制閥上的壓差實際上就可以保持恒定。選擇這一壓差值，使得控制閥打開時能夠在STAM 處獲得設計流量?？刂崎y不會尺寸偏大，其閥權度也保持接近一。
　　所有的額外壓差都施加在STAP上。與溫度控制相比，壓差的控制較為容易，可用一個合適的比例帶來避免不規(guī)則振蕩。
　　將局部壓差控制器與變速泵相結合可以的控制條件，提高舒適度，并且能夠節(jié)約泵的能耗、降低系統(tǒng)中的噪音。
出于經(jīng)濟原因， 這一解決方案通常適用于小型系統(tǒng)。
　　對于較大的系統(tǒng)，其ΔH變化較大，可以利用一個與平衡閥相連的壓差傳感器來限定流量。當測得的壓差與設計流量相符時， 控制閥就不允許進一步打開了。當BMS系統(tǒng)同時要求測量的流量值在設計值附近時， 非常適合采用這一解決方案。
　　當末端裝置由開關控制閥或時間比例控制閥控制時， 對壓差的限制可以降低噪音、簡化平衡程序。在這種情況下， 壓差控制器可以應用在一組末端裝置上的穩(wěn)定壓差。
這一解決方案也可應用于由調(diào)節(jié)控制閥控制的一組小型裝置上，同時還能提高其閥權度。
這些例子不是限制性的，只是表明一些問題可以通過特定的解決方案來解決。
供暖設備中壓差的穩(wěn)定
變流量分配
　　在具有散熱器的供暖設備中，恒溫調(diào)節(jié)閥的預設定通常要考慮使壓差ΔHo=10kPa。
在平衡過程中，將支路中的平衡閥STAD設定為能夠在支路上獲得正確的總流量。這樣就可證實預設值，且支路的中心可以達到預期的10kPa。