0 前言

在加熱外網(wǎng)系統(tǒng)中，由于自力控制閥的廣泛應(yīng)用，有效克服了二次網(wǎng)絡(luò)的水力失衡，使繁瑣耗時(shí)的二次網(wǎng)絡(luò)初始調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單高效，二次網(wǎng)絡(luò)水力失衡現(xiàn)象顯著改善，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

供熱二次網(wǎng)絡(luò)中使用的自動(dòng)控制閥主要分為自動(dòng)流量控制閥和自動(dòng)壓差控制閥兩種。自動(dòng)流量控制閥可以吸收網(wǎng)絡(luò)的壓力波動(dòng)，保持被控環(huán)路的恒定流量。然而，由于它只適用于固定流量系統(tǒng)，一旦流量發(fā)生變化，就需要重新設(shè)置流量，這給運(yùn)行管理帶來了極大的不便，因此很少使用。自動(dòng)壓差控制閥可以在一定的流量范圍內(nèi)吸收網(wǎng)絡(luò)的壓力波動(dòng)，克服內(nèi)部干擾（被控環(huán)路內(nèi)的阻力變化），保持被控環(huán)路的壓差恒定，因此得到了廣泛的應(yīng)用。因此，可以說，自動(dòng)壓差控制閥適用于變流系統(tǒng)，但該說法并不準(zhǔn)確。具體分析如下。

1 自力壓差控制閥的工作原理

自力式壓差控制閥是用壓差作用來調(diào)節(jié)閥門的開度，利用閥芯的壓降變化來彌補(bǔ)管路阻力的變化，自動(dòng)消除管網(wǎng)的剩余壓頭及壓力波動(dòng)引起的流量變化，恒定用戶進(jìn)出口壓差，從而使用戶在工況變化時(shí)能保持壓差基本不變。它的原理是在一定的流量范圍內(nèi)，可以有效地控制被控用戶的壓差恒定，即當(dāng)用戶的壓差增大時(shí)，通過閥門的自動(dòng)關(guān)小動(dòng)作，它能保證被控用戶壓差保持恒定；反之，當(dāng)用戶的壓差減小時(shí)，閥門自動(dòng)開大，用戶壓差仍保持恒定。

2 自力壓差控制閥不適用于以換熱站為主動(dòng)流量運(yùn)行的熱網(wǎng)

當(dāng)水泵變頻時(shí)，各等效點(diǎn)參數(shù)之間的關(guān)系。當(dāng)水泵變頻速度發(fā)生變化時(shí)，流量與速度成正比，揚(yáng)程與速度平方成正比。因此，揚(yáng)程與流量平方成正比。如果流量減少，揚(yáng)程就會(huì)小，流量增加，揚(yáng)程會(huì)變大。

圖 樓棟用戶與自力式壓差控制閥圖示

以換熱站為主動(dòng)流量運(yùn)行時(shí)(如圖1所示)，如果二次網(wǎng)流量減少，建筑熱入口處的壓差（P₁-P₂）減小被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）當(dāng)自力壓差控制閥的自動(dòng)閥芯也相應(yīng)減小時(shí)，自力壓差控制閥的自動(dòng)閥芯將打開。（P₂-P₃）減小了被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）變大，來維持被控環(huán)路的最初壓差值（P₁-P₂）不變，由于自力壓差控制閥的開啟，近端建筑的流量增加，只影響遠(yuǎn)端建筑，使遠(yuǎn)端建筑的流量嚴(yán)重不足。二次網(wǎng)絡(luò)近端建筑和遠(yuǎn)端建筑不能等同于總流量的變化，不能保持水力條件的平衡，二次網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力紊亂。相反，當(dāng)換熱站循環(huán)水泵根據(jù)室外溫度降低，需要增加循環(huán)水量時(shí)，建筑熱入口處的壓差（P₁-P₂）變大，被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）自力式壓差控制閥的自動(dòng)閥芯也會(huì)相應(yīng)變大，自力式壓差控制閥本身的壓差會(huì)被關(guān)閉。（P₂-P₃）變大，使被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）為了保持被控環(huán)路的初始?jí)翰钪担≒₁-P₂）不變，由于自力壓差控制閥關(guān)閉較小，無法增加被控環(huán)路的流量。因此，自力壓差控制閥不適用于以換熱站為主動(dòng)變流量的熱網(wǎng)。

為便于理解上述內(nèi)容，可按數(shù)學(xué)公式進(jìn)行（P₁-P₃）=（P₁-P₂） （P₂-P₃），簡(jiǎn)化理解為：建筑熱入口處的壓差（P₁-P₃）為了保持被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）自力式壓差控制閥本身的壓差不變（P₂-P₃）應(yīng)變小。反之，同理。

在以換熱站為主動(dòng)變流量運(yùn)行的熱網(wǎng)中，自力壓差控制閥與水泵變頻的關(guān)系是不可避免的。當(dāng)水泵變頻時(shí)，當(dāng)流量減少時(shí)，揚(yáng)程會(huì)變小，當(dāng)流量增加時(shí)，揚(yáng)程會(huì)變大。當(dāng)換熱站供應(yīng)的流量（揚(yáng)程）過少時(shí)，由于自力壓差控制閥的作用，二次網(wǎng)絡(luò)近端建筑和遠(yuǎn)端建筑冷熱不均勻；當(dāng)換熱站供應(yīng)的流量（揚(yáng)程）過多時(shí)，由于自力壓差控制閥的作用，供應(yīng)的流量無法增加，換熱站水泵無用，浪費(fèi)能源，不符合節(jié)能要求。除非換熱站水泵供應(yīng)的流量只是滿足用戶的流量要求，但由于用戶的調(diào)整，用戶的流量會(huì)隨時(shí)發(fā)生變化，變頻水泵很難與其協(xié)調(diào)。如果換熱站供應(yīng)的流量（揚(yáng)程）發(fā)生變化，不超過自力壓差控制閥本身的調(diào)節(jié)范圍，雖然節(jié)能不夠，但仍能保持水力條件的平衡；如果換熱站供應(yīng)的流量（揚(yáng)程）發(fā)生變化，超過自力壓差控制閥本身的調(diào)節(jié)范圍將不可避免。

3 自力壓差控制閥適用于以用戶為主動(dòng)流量運(yùn)行的熱網(wǎng)

以用戶為主動(dòng)流量運(yùn)行的前提，用戶需要安裝溫度控制閥等自動(dòng)控制裝置，建筑熱入口安裝自力壓差控制閥，換熱站循環(huán)水泵采用變頻控制。

自力壓差控制閥支持被控環(huán)內(nèi)部的自主調(diào)節(jié)。如圖1所示，如開始時(shí)所示（P₁-P₂）此時(shí)，環(huán)路內(nèi)部阻力發(fā)生變化，如支路①在這一刻，關(guān)閉P₂減小，（P₁-P₂）增大，壓膜受力平衡被打破，閥瓣向下移動(dòng)，閥口關(guān)閉，導(dǎo)致P2回到原來的大小，即（P₁-P₂）不變②它的流量G=KV（P₁-P₂），在支路①關(guān)閉前后的開度KV不變，（P₁-P₂）由于支路中自力壓差控制閥的控制①如果流量在關(guān)閉前和關(guān)閉后保持不變，流量將保持不變G因此，被控環(huán)路內(nèi)某一支路的流量變化不會(huì)影響其它支路。

自力壓差控制閥在建筑熱入口處的作用。事實(shí)上，對(duì)自力壓差控制閥恒定壓差的理解應(yīng)該是恒定被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂），對(duì)于整個(gè)二次網(wǎng)系統(tǒng)，由于自力式壓差控制閥本身的壓差（P₂-P₃）建筑熱入口（包括自力壓差控制閥）的壓差（P₁-P₃）變化，即自力壓差控制閥前壓差（P₁-P₂）是恒定的，閥后壓差（P₁-P₃）是變化的。

自力壓差控制閥與水泵變頻之間的關(guān)系是以用戶為主動(dòng)變流量運(yùn)行的熱網(wǎng)。當(dāng)用戶熱負(fù)荷降低，溫度控制閥關(guān)閉小，被控環(huán)路阻力增加，壓差增加時(shí)，自力壓差控制閥也關(guān)閉小，增加自身阻力，抵消被控環(huán)路用戶壓差的增加，以保持被控環(huán)路壓差（P₁-P₂）但此時(shí)，對(duì)于整個(gè)供熱二次網(wǎng)系統(tǒng)，由于自力壓差控制閥關(guān)閉較小，自力壓差控制閥本身的壓差（P₂-P₃）隨著壓差的增加，建筑熱入口處(包括自力壓差控制閥)的阻力增加，壓差增加（P₁-P₃）它增加了，流量減少了。換熱站循環(huán)水泵接到信號(hào)后，可通過變頻調(diào)節(jié)減少揚(yáng)程和流量，反饋給被控環(huán)路，表現(xiàn)為資用壓力不足。此時(shí)，自力壓差控制閥打開，自身阻力降低，壓差降低，以補(bǔ)償被控環(huán)路用戶壓差的變化，保持被控環(huán)路壓差恒定。這種重復(fù)構(gòu)成了換熱站循環(huán)水泵變頻-自力壓差控制閥-溫度控制閥的反饋控制。為防止用戶流量變化，超出自力壓差控制閥本身的調(diào)節(jié)范圍，導(dǎo)致自力壓差控制閥失效，可根據(jù)室外溫度變化改變二次網(wǎng)絡(luò)供水溫度；根據(jù)用戶流量變化，換熱站收到反饋信息，水泵被動(dòng)變頻改變二次網(wǎng)絡(luò)供水流量，即換熱站被動(dòng)質(zhì)量和數(shù)量的綜合調(diào)節(jié)。

自力壓差控制閥特別適用于家庭測(cè)量或自動(dòng)控制系統(tǒng)。溫度控制閥安裝在用戶室內(nèi)，自力壓差控制閥安裝在建筑熱入口處，換熱站循環(huán)水泵采用變頻控制。這種以用戶為主動(dòng)流量的運(yùn)行模式是未來的發(fā)展方向，也是最節(jié)能的。

4 結(jié)論

使用自力壓差控制閥，調(diào)整對(duì)象主要是自力壓差控制閥前被控環(huán)路的工況參數(shù)。以換熱站為主動(dòng)變流量調(diào)節(jié)時(shí)，往往不能同時(shí)考慮閥門前后管網(wǎng)的工況參數(shù)(不能等比變化)；當(dāng)用戶主動(dòng)變流量調(diào)節(jié)時(shí)，換熱站可以自動(dòng)補(bǔ)償閥門前被控環(huán)路，因此沒有問題。

綜上所述，自力壓差控制閥不適用于以熱交換站為主動(dòng)流量運(yùn)行的熱網(wǎng)，適用于以用戶為主動(dòng)流量運(yùn)行的熱網(wǎng)。熱交換站的變頻泵應(yīng)隨著用戶的熱負(fù)荷而相應(yīng)變化，以最節(jié)能。