為了達(dá)到節(jié)能的目的，流量變化系統(tǒng)越來(lái)越多地應(yīng)用于實(shí)際工程中。電動(dòng)兩通閥一般安裝在風(fēng)機(jī)線圈前，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一般安裝在空調(diào)箱前。對(duì)于兩個(gè)閥門(mén)只有兩個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，閥門(mén)強(qiáng)度對(duì)其毫無(wú)意義；對(duì)于調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能，以閥門(mén)強(qiáng)度的概念來(lái)衡量。當(dāng)終端用戶負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)閥通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)水流量，以保持室溫設(shè)定值。調(diào)節(jié)閥的實(shí)際運(yùn)行特性在不同的控制策略下有所不同。本文分析了部分負(fù)見(jiàn)的壓差控制強(qiáng)度的變化。

1 調(diào)節(jié)閥的實(shí)際流量特性及選型

調(diào)節(jié)閥的理想流量特性是基于閥門(mén)兩端的固定壓差。調(diào)節(jié)閥的實(shí)際流量特性考慮了支路兩端的固定壓差。支路兩端的不確定壓差比較復(fù)雜，但可以借鑒支路固定壓差的公式進(jìn)行分析。調(diào)節(jié)閥的實(shí)際流量特性可供參考。在實(shí)際流量特性的方程推導(dǎo)過(guò)程中，閥權(quán)定義為：

式中：ΔP_1m設(shè)計(jì)工況下調(diào)節(jié)閥兩端的壓差，Pa；ΔP調(diào)節(jié)閥所在支路的壓差，Pa。

支路在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的壓差ΔP不一定是固定值，因此調(diào)節(jié)閥實(shí)際運(yùn)行時(shí)閥權(quán)不保持不變。當(dāng)部分負(fù)載時(shí)，其他支路的開(kāi)關(guān)會(huì)導(dǎo)致自身支路壓差的變化，從而影響閥權(quán)的變化。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，首先確定最不利支路的調(diào)節(jié)閥，然后確定壓差設(shè)定值和水泵揚(yáng)程。對(duì)于終端支路以外的其他支路，確定壓差后可選擇調(diào)節(jié)閥型號(hào)。但由于調(diào)節(jié)閥相鄰兩檔之間的流通能力差異較大，如表1所示。因此，在實(shí)際選擇過(guò)程中很難選擇理想的型號(hào)。選擇時(shí)，一般選擇流通能力稍大的調(diào)節(jié)閥。由于調(diào)節(jié)閥開(kāi)度小，流速大，阻力大，壓力變化明顯，穩(wěn)定性差。調(diào)節(jié)閥的最大開(kāi)度應(yīng)保證在90%左右，最小開(kāi)度不得低于滿開(kāi)度的10%。由于支路的壓差已確定，因此當(dāng)調(diào)節(jié)閥選擇時(shí)CS值和C_S靜態(tài)平衡閥可用于限制調(diào)節(jié)閥的最大流量。

現(xiàn)在商用調(diào)節(jié)閥C_S值見(jiàn)表1。

表1 商用調(diào)節(jié)閥C_S值

2 實(shí)例分析

假設(shè)一如下6支路模型：每臺(tái)空調(diào)箱的額定流量為50t/h，額定阻力為50kPa，假設(shè)最不利支路調(diào)節(jié)閥的閥權(quán)為0.5，那么調(diào)節(jié)閥需要承擔(dān)的阻力為50kPa，所以C_S=0.01×50000/（50）^0.5=70.7.接近這個(gè)值CS值有兩個(gè)：63，100。如果選擇前者，則額定流量下的阻力為ΔP=（0.01×50000/63）²=63kPa，最不利支路調(diào)節(jié)閥的權(quán)限為0.54.選擇后者，額定流量下的阻力為ΔP=（0.01×50000/100）²=25kPa，調(diào)節(jié)閥的權(quán)限為0.33。本例選擇C_S=63調(diào)節(jié)閥未選擇后者的原因見(jiàn)計(jì)算結(jié)果。從這個(gè)例子可以看出，為了更好地調(diào)節(jié)閥，水泵的揚(yáng)程增加了3.8mH₂O。末端支路設(shè)置3，可以保持精確的流量測(cè)量kPa靜態(tài)平衡閥AHU-2等其他支路，如果沒(méi)有靜態(tài)平衡閥，則調(diào)節(jié)閥兩端的壓差變大，調(diào)節(jié)閥處于過(guò)流狀態(tài)。為了限制調(diào)節(jié)閥的最大流量，其他支路還增加了靜態(tài)平衡閥，以便于流量調(diào)節(jié)。

2.1 壓差控制系

圖1為壓差控制系統(tǒng)模型。

圖1

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供回水管壓差設(shè)定值為153kPa，在某些負(fù)荷下，某些支路的關(guān)閉必然會(huì)影響其他支路。假設(shè)當(dāng)一個(gè)支路關(guān)閉時(shí)，其他支路調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度降低，支路可以維持設(shè)計(jì)流量。每個(gè)用戶在83%負(fù)荷下的閥權(quán)值見(jiàn)表2。其他負(fù)荷率下的變化規(guī)律是相同的，這里就不贅述了。

表2 壓差控制系統(tǒng)各用戶閥權(quán)值(83%負(fù)荷)

圖2 壓差控制部分負(fù)荷下各用戶閥權(quán)力的變化(終端支路閥權(quán)力0.54）

圖2為終端支路閥0.每個(gè)用戶閥在54點(diǎn)部分負(fù)荷下的權(quán)力變化。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)于壓差控制系統(tǒng)，部分負(fù)荷下干管流量減少，干管阻力減小，支路壓差增大，用戶閥門(mén)權(quán)小于設(shè)計(jì)值。當(dāng)閥門(mén)權(quán)最小時(shí)，只有用戶單獨(dú)運(yùn)行。

調(diào)節(jié)閥選型時(shí)，應(yīng)先確定最不利支路的調(diào)節(jié)閥型號(hào)。根據(jù)最不利支路的壓差逐步求出其他各支路的壓差，進(jìn)而對(duì)每個(gè)支路進(jìn)行調(diào)節(jié)閥的選型。但如此一來(lái)就很繁瑣，給工程設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大工作量。由上面分析可知，近端用戶閥權(quán)度最有可能不滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于壓差控制系統(tǒng)，其他各支路可選擇與末端支路相同的調(diào)節(jié)閥，各支路用靜態(tài)平衡閥平衡阻力。然后用各支路調(diào)節(jié)閥兩端的設(shè)計(jì)壓差與供回水管壓差設(shè)定值的比值進(jìn)行校核，保證最不利情況下閥權(quán)度值不小于0.3.調(diào)節(jié)閥重新選擇不符合要求的支路。例如，在這種情況下，末端支路調(diào)節(jié)閥首先按閥權(quán)0.5.實(shí)際選型后的閥權(quán)值為0.54.在最不利的情況下，各支路閥的權(quán)力值大于0.4。

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由于調(diào)節(jié)閥前后流通能力差異較大，如果本例最不利的支路按閥權(quán)0.3(實(shí)際選擇后的值為0.33)選型時(shí)，部分負(fù)荷下各支路的閥權(quán)值小于0.三、調(diào)節(jié)性能差(圖3)。

圖3 壓差控制部分負(fù)荷下各用戶閥權(quán)力的變化(終端支路閥權(quán)力0.33）

2.2 末端壓差控制系統(tǒng)

圖4為終端壓差控制系統(tǒng)模型。

圖4

為便于分析，圖4末端壓差控制系統(tǒng)模型仍采用上述模型，末端定壓值為118kPa，其他條件保持不變。每個(gè)用戶在83%負(fù)荷下的閥權(quán)值見(jiàn)表3。其他負(fù)荷率下的變化規(guī)律相同，這里就不贅述了。

表3 末端壓差控制用戶閥權(quán)值(83%負(fù)荷)

圖5為終端支路閥0.每個(gè)用戶閥在54點(diǎn)部分負(fù)荷下的權(quán)力變化。

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圖5 用戶閥權(quán)限在末端壓差控制部分負(fù)載下發(fā)生變化(末端支路閥權(quán)限0.54）

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)于終端壓差控制系統(tǒng)，干管流量減少，干管阻力降低，除控制支路外的其他支路壓差降低，用戶的閥門(mén)強(qiáng)度大于閥門(mén)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值。關(guān)閉用戶的上游用戶（靠近冷源側(cè)）的閥門(mén)強(qiáng)度增加，下游用戶的閥門(mén)強(qiáng)度保持不變。被控終端支路閥的強(qiáng)度保持不變。當(dāng)最不利的支路調(diào)整閥門(mén)強(qiáng)度為0時(shí).3選擇時(shí)，每個(gè)用戶在部分負(fù)載下的閥權(quán)值見(jiàn)圖6。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以根據(jù)最不利的環(huán)路選擇終端壓差控制系統(tǒng)，然后驗(yàn)證近端用戶的閥權(quán)不小于0.3.重新選擇不滿意的支路。

圖6 部分負(fù)荷下各用戶閥權(quán)力的變化(終端支路閥權(quán)力0.33）

同時(shí)，增加干管直徑，降低干管阻力，有利于減緩各支路之間的相互影響，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高各支路部分負(fù)荷下的閥權(quán)值。

3 結(jié)論

1)對(duì)于壓差控制系統(tǒng)，部分負(fù)荷下用戶的閥門(mén)權(quán)一般大于設(shè)計(jì)值；對(duì)于終端壓差控制系統(tǒng)，關(guān)閉用戶的上游用戶閥門(mén)權(quán)變大，下游用戶閥門(mén)權(quán)不變。

2)變流系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥的選擇可根據(jù)終端支路選擇其他支路進(jìn)行校核。

3)在本例中，壓差控制系統(tǒng)末端支路閥的權(quán)力為0.54:00，每個(gè)用戶在最不利條件下的閥門(mén)權(quán)力大于0.4.終端支路閥0.33:00，每個(gè)用戶閥在部分負(fù)荷下的權(quán)力一般小于0.3.終端壓差控制系統(tǒng)，每個(gè)用戶在最不利條件下的閥權(quán)大于0.4.終端支路閥0.33:00，每個(gè)用戶閥在中高負(fù)荷下的權(quán)力一般小于0.3。