常用调节阀性能与应用浅谈

冯萌 蒋鹏

【摘要】静态平衡阀、自力式流量控制阀和自力式压差控制阀，在暖通空调水系统中的应用越来越广泛。这三种调节阀各有特点，各有其适用的场合。本文对三种调节阀进行了对比分析，分别指出了它们的性能特点、结构特点和适用条件。

【关键词】水力平衡、调节、静态平衡阀、自力式流量控制阀、自力式压差控制阀

水力平衡对系统的设计者并不陌生，但在有些系统设计中，仅依靠管径选择、同程布置等手段来取得有限、局部、静态的系统平衡，而对于系统的全面、精确、动态的平衡，在概念上并不清晰，措施上并不得力。在解決水力平衡的调节阀中，静态平衡阀、自力式流量控制阀和自力式压差控制阀，在暖通空调水系统中的应用越来越广泛。这三种调节阀各有特点，各有其适用的场合。

1 静态平衡阀

1.1结构与性能特点

1）优于线性的流量特性；

2）有精确的开度指示；

3）有开度的锁定功能，非管理人员不能随便改变开度；

4）阀体上有两个测压孔，测压装置与其连接可测出阀门前后的压差，并进而计算流量；

5）暗升降及内外密封结构，无外漏，关闭后无内漏，可代替关断阀；

6）既可安装在供水管上，也可安装在回水管上；

7）既可安装在水平管道上，也可安装在垂直管道上；

1.2适用条件

平衡阀是静态调节阀，在设定开度之后，即在这种开度下工作，没有自动调节功能，所以，锁定开度之后的平衡阀是管路上一个阻力不变元件。根据流体力学原理，在管路上阻力不改变的情况下，系统总流量变化时各管段及各用户的流量成比例变化。因此，静态平衡阀适用于量调节系统。即根据热冷负荷的大小，调节系统总流量，即可使用户的流量成比例的增大或减小，也就是各用户得到相应的调节。

2 自力式流量控制阀

自力式流量控制阀是一种动态平衡阀，它的作用是在阀的进出口压差变化的情况下，使通过阀的流量保持恒定。

图1 自力式流量控制阀结构示意

2.1工作原理

自力式流量控制阀如图1所示是一个双阀结构，即一个自动平衡阀组和一个手动调节阀组。图中P1为进口压力，P2为通过自动平衡阀组节流后的压力，P3为出口压力。

对于手动调节阀组来说，流量 ，Kv为手动调节阀阀口的流量系数，当手动调节阀的开度固定之后，Kv为常数，那么只要P2-P3不变，则流量G不变。而P2-P3的恒定是由自动平衡阀组控制的。当进口压差P1-P3增大，则通过感压膜和弹簧的作用，使自动平衡阀组关小，从而维持P2-P3恒定。反之亦然。

2.2结构与性能特点

1）双阀结构，流量控制精度高，流量偏差小于5%。

2）双阀在与流动方向垂直的同一直线上，缩短了结构长度。

3）用手动调节阀的工度显示装置，可根据开度设定流量。

4）有开度锁定装置，非管理人员不能随便改变开度。

5）既可安装在供水管上，也可安装在回水管上。

6）可安装在水平管道上，也可安装在垂直管道上。

2.3适用条件

因为流量控制阀的功能是维持流量恒定，所以适用于质调节系统。因为是双阀结构，可由手动调节阀组调整设定流量，所以也适用于分阶段改变流量的质调节系统。总之，凡是需要恒定流量的管路和设备均可安装设流量控制阀。

在定流量系统中，以及对一些设备如锅炉、冷水机组等需维持流量恒定以保障安全、提高设备运行效率的系统，应设置自力式流量控制阀。

在未安装温控阀或用户不能自主调节的定流量环路的入口处，安装自力式流量控制阀可使环路按照阀门的设定流量运行。

室内供暖为垂直单管跨越式的计量收费系统（定流量系统），热力入口应设自力式流量控制阀。

3自力式压差控制阀

自力式压差控制阀也是一种动态调节阀，它的作用是使施加在控制对象比如一个用户，一个支路等上的压差恒定不变。

图2 自力式压差控制阀回水式结构及安装示意图

3.1结构与工作原理

图2为安装在回水管上的压差控制阀结构图。安装在供水管上，和安装在回水管上的压差控制阀二者工作原理相同，结构略有不同。压差控制阀由阀体、双节流阀座、阀瓣、感压膜、弹声及压差调整装置等组成。当P1-P3增大，则感压膜带动阀瓣下移关小，使得P2-P3增大，从而维持P1-P2恒定，即施加在被控系统上的压差不变。反之P1-P3减少则阀瓣上移开上，P2-P3减小，结果也是P1-P2不变，即可抵抗外扰。

若P1-P3不变，而被控系统阻力情况发生变化，比如某一支路关断，在这个瞬间，被控系统的阻力增大，P2减小，P1-P2增大，感压膜的受力平衡被打破，阀瓣下移关小的结果是压差控制阀的阻力增大，从而使P2恢复原值，即P1-P2不变。总之，被控系统阻力发生变化时，压差控制阀可以保障施加在用户系统上的压差基本恒定。这个作用使得被控系统内部的各支路可以自由调节，而不影响其它支路，即支持内调。

3.2性能特点

1）结构分供水式和回水式两种，对应安装于被控系统的供水管和回水管上，两者不可互换。

2）有压差调节装置，用于被控系统控制压差的设定。

3）无论外网压差发生变化还是被控系统阻力发生变化，均可保持系统的压差恒定，即可抵抗外扰又支持内调。

3.3适用条件

因为压差控制阀支持内调，即被控系统内部各用户自主调节而不影响其它用户，或者被控系统内部各支路可自主调节而不影响其它支路，所以这种调节阀特别适用于用户需自主调节的系统。比如说分户计量供暖系统，用户往往根据自己的需要调节，那么装设压差控制阀的作用就是在各用户自主调节时，把对其他用户的影响降到最低程度，并且能够消除外网的富裕压头。

采用自力式压差控制阀为控制提供了很好的工作环境，在换热器前加装自力式压差控制阀，可防止换热器内水流速过大，超过允许降压，延长其寿命。在自力式温度控制阀、流量控制阀、平衡阀、散热器温控阀前自力式压差控制阀有三个作用：保证工作压差不超过最大允许压差；保证通过流量限制在最大流量之内；保证不产生噪音和气蚀现象。

电动阀前加自力式压差控制阀保证受外网波动给电动阀造成的频繁动作，减少电动阀由信号迟到造成的误动作，营造一个相对舒适的环境。

采用自力式压差控制阀对水泵控制，可以节省费用。用于供热系统中循环水泵在系统流量减小时，扬程会增大，同时，当管阻随流量减小，以平方关系降低时，克服阻力所需的压头大大下降。过高的压头不仅导致控制阀产生噪音，控制性能变差和振荡等问题，同时对水泵的运行也带来了不必要的电力消耗，当管阻随流量变化以平方管线变化时，水泵耗电量随流量变化成立方关系变化，因此对水泵进行控制可以节省费用。

4 结论

静态平衡阀适用于集中量调节系统。在这种系统中对每个用户，每个支路装设静态平衡阀，并按设计工况选定口径和开度，使整个系统的流量分配符合要求，则系统的热负荷发生变化时，调节系统的总流量，各个用户、各个支路的流量将成比例变化。静态平衡阀也适用于质调节系统和质量并调系统。但平衡阀不能吸收外网的压力波动，不能有效消除各用户、各支路间的调节干扰。

自力式流量控制阀的功能是锁定被控对象的流量，适用于质调节系统以及分阶段改变流量的质调节系统。自力式流量控制阀可以有效吸收外网的压力波动，但相对于静态平衡阀来说，扩大了用户间或各支路间的调节干扰。

自力式压差控制阀的功能是锁定施加于被控系统的控制压差，适用于量调节系统。并可以有效吸收外网的压力波动，有效吸收各用户、各支路间的调节干扰，因而尤其适用于采用量调节的分户计量供暖系统。

对于被控系统一个用户、一个支路或一台设备，若强调流量恒定，应选用自力式流量控制阀；若强调内部的自主调节，应选用自力式压差控制阀；若系统采用集中量调节，则应选用静态平衡阀。

参考文献

[1]《全面水力平衡 暖通空调水力系统设计与应用手册》 ROBERT PETITJEAN著 中国建筑工业出版社