目前，國內(nèi)供熱系統(tǒng)包括一次水系統(tǒng)和二次水系統(tǒng)，一般采用大流量小溫差的運(yùn)行方式，實(shí)際供水溫度低于設(shè)計供水溫度10~20℃，循環(huán)水量增加20%~50%。這種運(yùn)行狀態(tài)急劇增加了循環(huán)水泵的功耗（50%以上），嚴(yán)重降低了管網(wǎng)的輸送能力，增加了熱站內(nèi)的換熱設(shè)備數(shù)量。原因主要是由于管網(wǎng)缺乏必要的控制設(shè)備，系統(tǒng)存在水力失衡問題，采取措施確保不利于用戶的供熱。因此，在加熱系統(tǒng)增加控制手段后，應(yīng)將供水溫度提高到設(shè)計溫度或接近設(shè)計溫度，以提高供熱系統(tǒng)的輸送效率，節(jié)約能源，為用戶擴(kuò)展奠定良好的基礎(chǔ)。

供熱系統(tǒng)的一次系統(tǒng)水力失衡和能源浪費(fèi)非常嚴(yán)重，因?yàn)槊總€熱站的水量沒有得到有效控制。因此，應(yīng)在熱站入口安裝流量控制設(shè)備，以解決一次性水系統(tǒng)的水力失衡問題。固定流量質(zhì)量調(diào)操作模式應(yīng)配備自力流量限制器，變流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)配備壓差控制器或電動調(diào)節(jié)閥。為了提高熱站的自動控制水平，越來越多的電動調(diào)節(jié)閥用于供熱系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)。

合理選擇2 電動調(diào)節(jié)閥

目前熱站多采用電動兩通調(diào)節(jié)閥，具有對數(shù)特性。其優(yōu)點(diǎn)是流量小，流量變化小，流量變化大，即在不同開度上具有相同的調(diào)節(jié)精度。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，閥門的理想壓降應(yīng)等于系統(tǒng)壓降，即閥門的閥權(quán)β為0.5:00，閥門工作狀態(tài)理想，調(diào)節(jié)性能穩(wěn)定，調(diào)節(jié)準(zhǔn)確。在加熱系統(tǒng)中，大多數(shù)調(diào)節(jié)閥在變工狀態(tài)下工作，即使在設(shè)計條件下也難以工作β=1條件下，閥權(quán)接近0.5.閥門在理想工作條件下具有理想的工作特性。

流通能力Cv選擇調(diào)節(jié)閥的主要參數(shù)之一，定義為：當(dāng)調(diào)節(jié)閥完全打開時，閥兩端的壓差為0.1MPa，流體密度為1g/cm³時，每h流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量，也稱為流量系數(shù)。在實(shí)踐中，主要通過閥體的截面流量來確定和選擇，然后通過閥體的權(quán)力來驗(yàn)證和計算。Cv根據(jù)所選廠家推薦的圖表，根據(jù)流通能力選擇調(diào)節(jié)閥樣本Cv值對應(yīng)的調(diào)節(jié)閥直徑，初步確定調(diào)節(jié)閥的公稱直徑，然后計算此時閥門的閥權(quán)。經(jīng)校核計算，選擇最接近的β＝0.5的閥門。

如下所示。設(shè)計數(shù)據(jù)80m³/h，系統(tǒng)壓降55kPa，圖1顯示了調(diào)節(jié)閥的流量和壓力關(guān)系圖，圖中的水平線A-A表示流量為80m³/h，垂直線B-B表示壓降為55kPa。

圖1 電動兩通調(diào)節(jié)閥的流量與壓力關(guān)系

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根據(jù)圖1，A-A水平線和很多Cv斜線和垂直線B-B相交，找到和B-B線的相交點(diǎn)C，可以看到距C點(diǎn)最近的D，E兩點(diǎn)，這兩點(diǎn)分別是A-A線與Cv145線、Cv對于這兩個交點(diǎn)，100線Cv驗(yàn)證值，以進(jìn)一步確定最佳選擇。D，E在這種情況下使用閥門時，點(diǎn)對應(yīng)的壓降是壓降。查圖1顯示，分別為26kPa和60kPa

對于Cv＝100m³/h閥門壓降為60kPa，計算可用的閥權(quán)β＝60kPa/（60kPa＋55kPa）＝0.522。

對于Cv＝145m³/h壓降為26的閥門kPa，計算可得閥權(quán)度β＝26kPa/（26kPa＋55kPa）＝0.321。

從上述計算可以看出Cv＝100m³/h閥門的閥權(quán)最接近0.5的理想狀態(tài)，所以設(shè)計流量80m³/h，壓降55kPa對于管道，安裝Cv＝100m³/h閥門更合理，可根據(jù)選型樣本確定DN80電動調(diào)節(jié)閥。

根據(jù)不同的形式和規(guī)模，熱力站大致可以分為以下幾種情況：

1)熱站初始供熱規(guī)模等于或接近設(shè)計容量。在這種情況下，電動調(diào)節(jié)閥更容易選擇，流量和壓降可以根據(jù)熱站的運(yùn)行設(shè)計，并通過上述計算方法進(jìn)行計算和選擇。根據(jù)計算結(jié)果，如果設(shè)計流量為選定調(diào)節(jié)閥全開流量的70%~80%，則設(shè)計流量可直接選擇為電動調(diào)節(jié)閥開度80%對應(yīng)的流量，最終選擇結(jié)果可通過計算驗(yàn)證確定，既能滿足使用要求，保證調(diào)節(jié)精度，又能節(jié)約初始投資成本。

2)熱站初始供熱規(guī)模小于設(shè)計容量，但大于設(shè)計容量的50%。在這種情況下，初始和最終規(guī)模所需的流量可以根據(jù)熱站的運(yùn)行參數(shù)分別計算。根據(jù)這兩種狀態(tài)下的流量比較電動閥選擇手冊，選擇電動閥最佳開度為30%~80%。如果最大和最小流量可以同時在一個電動閥的調(diào)整范圍內(nèi)，則可以確定電動閥適合熱站的運(yùn)行要求；如果最大和最小流量不同時在一個電動閥的調(diào)整范圍內(nèi)，且偏差不大，則可以選擇稍大的電動閥。

3)熱站初始供熱規(guī)模遠(yuǎn)小于設(shè)計容量，短期內(nèi)無法達(dá)到最終規(guī)模。一個電動調(diào)節(jié)閥不能同時滿足初始和最終的供熱調(diào)節(jié)需求。此時，有兩種方法可以解決這個問題。方法1：根據(jù)初始和中期的供熱負(fù)荷和運(yùn)行參數(shù)計算所需流量，根據(jù)電動調(diào)節(jié)閥的選擇原則進(jìn)行選擇。當(dāng)熱負(fù)荷發(fā)展到超出閥門的調(diào)節(jié)范圍時，可以選擇另一個電動調(diào)節(jié)閥。此時，根據(jù)最終供熱規(guī)模，即設(shè)計容量，選擇合適的電動調(diào)節(jié)閥。該方法成本相對較高，實(shí)施起來也比較麻煩。方法2：將具有調(diào)節(jié)功能的平衡閥與電動調(diào)節(jié)閥并聯(lián)，分擔(dān)部分流量調(diào)節(jié)功能（如圖2所示），既能滿足初始小流量調(diào)節(jié)要求，又能滿足最終大流量調(diào)節(jié)要求，節(jié)約初始投資，避免更換閥門的成本和能源。

圖2 電動調(diào)節(jié)閥并聯(lián)安裝示意圖1

在選擇類型時，首先根據(jù)初始加熱規(guī)模、設(shè)計容量和運(yùn)行參數(shù)，分別計算所需流量，以初始加熱所需流量作為電動調(diào)節(jié)閥最小經(jīng)濟(jì)流量的基礎(chǔ)，選擇合適的電動調(diào)節(jié)閥，然后根據(jù)所選電動調(diào)節(jié)閥最大合理調(diào)節(jié)流量，確定最終不可調(diào)節(jié)流量，即減去電動調(diào)節(jié)閥最大合理調(diào)節(jié)流量，選擇適當(dāng)調(diào)節(jié)精度的平衡閥作為基礎(chǔ)。對于這種并聯(lián)連接方式，電動調(diào)節(jié)閥兩側(cè)的壓差變化不大，即閥強(qiáng)度變化不大。此時，電動調(diào)節(jié)閥可視為不增加并聯(lián)閥的調(diào)節(jié)特性，因此調(diào)節(jié)閥的并聯(lián)只實(shí)現(xiàn)了部分流量調(diào)節(jié)，從而節(jié)省了閥門的初始投資。該方法適用于管網(wǎng)管徑大、初期熱負(fù)荷變化大的熱站設(shè)計。由于大管徑電動調(diào)節(jié)閥選擇性小，價格大于小管徑電動調(diào)節(jié)閥，從經(jīng)濟(jì)聯(lián)方案可以解決這些問題。

例:某熱力站初期供熱設(shè)計流量60m³/h，最終供熱設(shè)計流量300m³/h，車站初期-終期設(shè)計流量差距很大。為了解決這種情況下電動調(diào)節(jié)閥的選擇問題，初始設(shè)計流量可以先為60m³/h選擇電動調(diào)節(jié)閥作為可選電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)開度30%對應(yīng)的流量Cv值，為180m³/h，然后對比選型樣本確定選擇Cv＝220m³/h的DN125電動調(diào)節(jié)閥，這樣，選擇的電動調(diào)節(jié)閥就可調(diào)節(jié)180m³/h流量，其余120m³/h通過選擇合適的平衡閥來調(diào)節(jié)流量。由于電動調(diào)節(jié)閥可能出現(xiàn)故障，管道中的所有流量都需要通過平衡閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此平衡閥略大于所選調(diào)節(jié)流量。

根據(jù)平衡閥的選型計算，求得全壓降值Δp

Δp=0.5ζρυ²    （1）

式中　ζ當(dāng)平衡閥完全開時的局部阻力系數(shù)，可取10~15；ρ流體密度；υ為管道內(nèi)的設(shè)計流速。

設(shè)計流速υ≥0.7m/s，可式(1)可獲得Δp=2.45kPa。當(dāng)計算出的Δp≥2kPa說明該工況適合選擇使用該閥門，然后將確定的流量與選擇樣本進(jìn)行比較DN125平衡閥合理經(jīng)濟(jì)，完成了兩個并聯(lián)線閥的選擇。

另外，從壓差的角度考慮閥權(quán)的變化:如圖2所示，主管網(wǎng)供回水設(shè)計壓差為400kPa，設(shè)計流量下所選電動調(diào)節(jié)閥全開閥端壓差為60kPa，當(dāng)電動調(diào)節(jié)閥單獨(dú)使用時，閥權(quán)β＝60kPa/400kPa＝0.15.顯然太小，閥門的調(diào)節(jié)性能很差。此時，可采用并聯(lián)前串聯(lián)平衡閥的連接方式，解決管道壓差過高、調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能差的問題。如圖3所示，在電動調(diào)節(jié)閥的前端增加平衡閥，以克服多余的資本壓力頭，其余的資本壓力頭由電動調(diào)節(jié)閥克服，以使電動調(diào)節(jié)閥的設(shè)計壓差與工作壓差之比盡可能接近0.5.提高調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能。以上為例，選擇與調(diào)節(jié)閥串聯(lián)的同口徑平衡閥，關(guān)閉平衡閥，克服250kPa剩下的資用壓頭是150kPa電動調(diào)節(jié)閥克服了資用壓頭，電動調(diào)節(jié)閥的閥權(quán)β＝60kPa/150kPa＝0.4.調(diào)節(jié)性能明顯提高，接近理想調(diào)節(jié)狀態(tài)。通過這種串聯(lián)安裝方式，電動調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能有所提高。但由于平衡閥串聯(lián)關(guān)閉較小，管道流量相應(yīng)減少，平衡閥的選擇應(yīng)相應(yīng)調(diào)整，以適應(yīng)調(diào)節(jié)流量的變化。

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圖3 電動調(diào)節(jié)閥并聯(lián)安裝示意圖2

如圖2所示，電動調(diào)節(jié)閥和平衡閥并聯(lián)，聯(lián)合調(diào)節(jié)是經(jīng)濟(jì)、合理、使用方便的常用組合。該方法的調(diào)節(jié)方法和過程如下：在加熱初期，關(guān)閉平衡閥，打開電動調(diào)節(jié)閥，根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整開度，隨著加熱規(guī)模的擴(kuò)大，調(diào)整電動閥開度以適應(yīng)熱發(fā)展，直至最大合理開度仍不能滿足要求，關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥，平衡閥一路打開，由于平衡閥的調(diào)節(jié)功能有限，如果不能滿足流量要求或精度要求，此時打開電動調(diào)節(jié)閥，合理分配和調(diào)整兩個流量，可滿足所需的流量和精度要求。調(diào)整是一項(xiàng)精細(xì)的工作，不僅需要操作人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)，還需要準(zhǔn)確的加熱數(shù)據(jù)作為調(diào)整的基礎(chǔ)，所以要做好這項(xiàng)工作，還需要做大量的準(zhǔn)備和調(diào)整工作。

這種方法也可以推廣到前兩種情況，可以大大降低電動調(diào)節(jié)閥的直徑，節(jié)省初始投資。由于該方法的諸多優(yōu)點(diǎn)，在熱站的自動控制中得到了越來越多的應(yīng)用，大大提高了熱站的自動控制水平和安全性。

3 選擇時應(yīng)注意的問題

由于不同換熱站的系統(tǒng)位置不同，各熱站一級管道進(jìn)出口的壓差也不同（如圖4所示）。靠近熱源前端A點(diǎn)的管道進(jìn)出口壓差較大，安裝的調(diào)節(jié)閥端壓差較大Δpa也更大；系統(tǒng)末端B管道進(jìn)出口壓差小，安裝的調(diào)節(jié)閥端壓差小Δpb管道中的不同壓差對電動調(diào)節(jié)閥的選擇也有很大的影響。因此，在初步選擇電動調(diào)節(jié)閥的型號后，應(yīng)計算整個系統(tǒng)的相應(yīng)水力，特別是熱站管網(wǎng)進(jìn)出口的壓差，以檢查選定電動調(diào)節(jié)閥的閥端壓差。在電動調(diào)節(jié)閥的選擇樣本中，電動調(diào)節(jié)閥有出廠時設(shè)置的最佳閥端壓差。將計算出的管網(wǎng)進(jìn)出口壓差與閥門推薦壓差進(jìn)行比較，確保不超過閥門的最大關(guān)閉壓差，選擇最合適的電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥。電動調(diào)節(jié)閥的一個優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)不同的壓差條件選擇不同的驅(qū)動器，以滿足管網(wǎng)壓差的最大要求。

圖4 調(diào)節(jié)閥工作壓差與管道實(shí)際壓力關(guān)系示意圖

在系統(tǒng)前端，當(dāng)熱站一次管網(wǎng)進(jìn)出口壓差較大時，需要采取一些相應(yīng)的技術(shù)手段，如安裝壓差控制器或節(jié)流孔板等設(shè)備，也可采用圖3中串聯(lián)平衡閥的方法來降低電動調(diào)節(jié)閥的壓差。具體選擇方法如上；在系統(tǒng)末端，由于前端管網(wǎng)管段過長，阻力消耗過大，前端熱站流量分布不均勻，壓降過大，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)末端壓差過小，也可以考慮在適當(dāng)位置增加中繼泵站，以增加后端管道中的流體壓差，滿足調(diào)節(jié)閥的壓差要求。上述措施需要根據(jù)不同的情況進(jìn)行計算和安裝。通過這些技術(shù)手段，可以避免近端電動調(diào)節(jié)閥失衡、流量過大；系統(tǒng)末端熱用戶的供回水資用壓頭過?。ú辉侔丛O(shè)計水壓圖運(yùn)行），即使調(diào)節(jié)閥完全打開，也不能達(dá)到設(shè)計流量，會產(chǎn)生冷熱不均勻的現(xiàn)象。電動調(diào)節(jié)閥的正確選擇和安裝可以在整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全運(yùn)行中發(fā)揮更好的作用。

此外，為了節(jié)省投資，系統(tǒng)末端的換熱站不能設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥，只需合理設(shè)置和調(diào)節(jié)前端的調(diào)節(jié)閥，并在末端留下足夠的壓力頭和流量，以滿足設(shè)計和使用的要求。

電動調(diào)節(jié)閥在實(shí)際應(yīng)用中仍存在許多不確定因素和不可控環(huán)節(jié)，限制了調(diào)節(jié)精度，特別是在運(yùn)行初期，整個系統(tǒng)不穩(wěn)定，不能擔(dān)心調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥，需要等待整體流量、溫度穩(wěn)定，注意調(diào)節(jié)和觀察效果，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，然后從系統(tǒng)前端到后端逐一微調(diào)，直到熱交換站流量分配相對均勻、平衡。

4 結(jié)語

在換熱站安裝電動調(diào)節(jié)閥是一種非常必要和可行的調(diào)節(jié)方法。正確選擇、合理布置、準(zhǔn)確調(diào)整后，基本解決網(wǎng)絡(luò)管道水力失衡問題，節(jié)約大量能源，改變當(dāng)前大流量小溫差浪費(fèi)現(xiàn)象，節(jié)能效果顯著，值得推廣應(yīng)用。