為保證制冷系統中冷水機組的流量基本恒定；冷凍水泵運行工況穩定，一般采用的方法是：負荷側設計為變流量，控制末端設備的水流量，即采用電動二通閥作為末端設備的調節裝置以控制流入末端設備的冷凍水流量。在冷源側設置壓差旁通控制裝置以保證冷源部分冷凍水流量保持恒定，但是在實際工作中，由于設計人員往往忽視了調節閥選擇計算的重要性，在設計過程中，一般只是簡單的在冷水機組與用戶側設置了旁通閥，其旁通管管徑的確定以及旁通調節閥的選擇未經詳細計算，這樣做在實際運行中冷水機組流量的穩定性往往與設計有較大差距，旁通裝置一般無法達到預期的效果，為講來的運行管理帶來了不必要的麻煩，本文就壓差調節閥的選擇計算方法結合實際工程做一簡要分析。
1、壓差調(diao)節裝置的工作(zuo)原理(li)
壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)調(diao)節(jie)裝置由(you)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)控(kong)制(zhi)(zhi)器、電(dian)動執行(xing)(xing)(xing)機構(gou)、調(diao)節(jie)閥(fa)、測壓(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)以(yi)及旁(pang)通(tong)(tong)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)等(deng)組成，其工作原理是壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)控(kong)制(zhi)(zhi)器通(tong)(tong)過(guo)通(tong)(tong)過(guo)測壓(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)對中央空(kong)調(diao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)供回(hui)水管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)進行(xing)(xing)(xing)檢測，根據其結果與設定(ding)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)值的(de)(de)(de)比較，輸出控(kong)制(zhi)(zhi)信(xin)號(hao)由(you)電(dian)動執行(xing)(xing)(xing)機構(gou)通(tong)(tong)過(guo)控(kong)制(zhi)(zhi)閥(fa)桿的(de)(de)(de)行(xing)(xing)(xing)程或轉(zhuan)角改變(bian)調(diao)節(jie)閥(fa)的(de)(de)(de)開(kai)度(du)(du)，從(cong)而控(kong)制(zhi)(zhi)供水管(guan)(guan)(guan)(guan)與回(hui)水管(guan)(guan)(guan)(guan)之間旁(pang)通(tong)(tong)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)冷凍水流(liu)量(liang)(liang)，最終保證系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)恒定(ding)在(zai)設定(ding)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)值。當(dang)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)運(yun)行(xing)(xing)(xing)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)高(gao)于設定(ding)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)時，壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)控(kong)制(zhi)(zhi)器輸出信(xin)號(hao)，使電(dian)動調(diao)節(jie)閥(fa)打開(kai)或開(kai)度(du)(du)加(jia)(jia)大，旁(pang)通(tong)(tong)管(guan)(guan)(guan)(guan)路水量(liang)(liang)增加(jia)(jia)，使系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)趨于設定(ding)值；當(dang)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)低(di)于設定(ding)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)時，電(dian)動調(diao)節(jie)閥(fa)開(kai)度(du)(du)減小，旁(pang)通(tong)(tong)流(liu)量(liang)(liang)減小，使系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)壓(ya)(ya)差(cha)(cha)(cha)維持在(zai)設定(ding)值。
2、選擇調節閥(fa)應(ying)考(kao)慮的(de)因素
調節閥(fa)(fa)的(de)(de)口徑(jing)是選擇計算時最重要的(de)(de)因素之一，調節閥(fa)(fa)選型如(ru)果(guo)太小(xiao)，在(zai)最大(da)負荷時可(ke)(ke)能(neng)不(bu)能(neng)提供(gong)足夠的(de)(de)流量，如(ru)果(guo)太大(da)又可(ke)(ke)能(neng)經常處于小(xiao)開度狀態，調節閥(fa)(fa)的(de)(de)開啟度過小(xiao)會導致閥(fa)(fa)塞(sai)的(de)(de)頻繁振蕩和過渡磨損，并且系統不(bu)穩定而且增加(jia)了工程造價。
通過計算得到的(de)調節閥應(ying)在(zai)10％－90％的(de)開(kai)啟度區(qu)間進(jin)行調節，同時還應(ying)避免使用低(di)于10％。
另外，安裝調(diao)節(jie)(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)時(shi)還要考(kao)慮其(qi)閥(fa)(fa)(fa)門能力PV（即調(diao)節(jie)(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)全開(kai)時(shi)閥(fa)(fa)(fa)門上的(de)壓(ya)差占(zhan)管(guan)段總壓(ya)差的(de)比例），從(cong)調(diao)節(jie)(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)壓(ya)降情況來分(fen)析(xi)，選擇調(diao)節(jie)(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)時(shi)必須結合調(diao)節(jie)(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)的(de)前(qian)后(hou)配管(guan)情況，當PV值小于0.3時(shi)，線性(xing)流(liu)(liu)量(liang)特(te)性(xing)的(de)調(diao)節(jie)(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)的(de)流(liu)(liu)量(liang)特(te)性(xing)曲線會嚴(yan)重偏(pian)離理想流(liu)(liu)量(liang)特(te)性(xing)，近似快開(kai)特(te)性(xing)，不適(shi)宜閥(fa)(fa)(fa)門的(de)調(diao)節(jie)(jie)(jie)(jie)。
3、調節(jie)閥(fa)的選擇計算(suan)
調節閥的尺寸由其流通能力所決定，流通能力是指當調節閥全開時，閥兩端壓力降為105Pa，流體密度為1g/cm3時，每小時流經調節閥的流體的立方米數。進口調節閥流通能力的表示方式通常有cv和kv兩種，其中kv=c，而cv是指當調節閥全開時，流通60oF的清水，閥兩端壓力降為1b/in2時每分鐘流過閥門的流量，cv=1.167kv。
壓差旁通調節裝(zhuang)置如(ru)下(xia):
（1）確定(ding)調節閥壓差(cha)值（⊿P）
如(ru)上(shang)圖所(suo)示(shi)，作用(yong)在(zai)調(diao)節(jie)閥上(shang)的(de)(de)壓(ya)差(cha)(cha)值(zhi)就是E和F之(zhi)間(jian)的(de)(de)壓(ya)差(cha)(cha)值(zhi)，由于(yu)(yu)C-D旁通管路與經(jing)過末端用(yong)戶的(de)(de)D-U-C管路的(de)(de)阻力相當，所(suo)以E-F之(zhi)間(jian)的(de)(de)壓(ya)差(cha)(cha)值(zhi)應等(deng)于(yu)(yu)D-U-C管路壓(ya)差(cha)(cha)（指末端用(yong)戶最不利(li)環路壓(ya)差(cha)(cha)）減去C-E管段(duan)和F-D管段(duan)的(de)(de)壓(ya)差(cha)(cha)值(zhi)。
（2）計(ji)算調節閥(fa)需要旁通的最大和最小流量
對于(yu)單機(ji)組空(kong)調(diao)機(ji)系統，根(gen)據末端用戶實際使(shi)用的最低(di)負荷(he)就可(ke)以確定最小(xiao)負荷(he)所需的流(liu)量，從而確定最大旁通流(liu)量，其(qi)公式為:G=（Q-Qmin）*3.6/CP*⊿T（1）
公式中，G為流量單位為（m3/h），Q為冷水機組的制冷量（kW），Qmin空調系統最小負荷（kW），CP為水的比熱，CP=4.187kJ/kg.攝氏度，⊿T為冷凍水供回水溫差，一般為5攝氏度
根據實際可調(diao)比RS＝10（PV）1/2（2）即可算(suan)出調(diao)節閥的旁通最小流量(liang)
（3）計(ji)算壓差調節閥所需的(de)流通能力(li)C
C=316G*（⊿P/ρ）-1/2（3）
公式中，ρ為密度，單位為（g/cm3），G為流量，單位為（m3/h），⊿P為調節閥兩端壓差，單位為（Pa）。根據計算出的C值選擇調節閥使其流通能力大于且最接近計算值。
（4）調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)的(de)(de)開度(du)(du)以及(ji)可(ke)調(diao)(diao)比(bi)的(de)(de)驗算。根據所選(xuan)調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)的(de)(de)C值計算當調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)處于最小(xiao)開度(du)(du)以及(ji)最大(da)開度(du)(du)情況(kuang)下其可(ke)調(diao)(diao)比(bi)是否滿足要求，根據計算出的(de)(de)可(ke)調(diao)(diao)比(bi)求出最大(da)流量和最小(xiao)流量與調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)在最小(xiao)開度(du)(du)及(ji)最大(da)開度(du)(du)下的(de)(de)流量進行比(bi)較，反復(fu)驗算，直至合格為(wei)止。
4.調節閥選型實(shi)例
某寫字樓共十二層，建筑面積約為11000平米，層高3.6米，采用一臺約克螺桿冷水機組，制冷量為1122kW。
（1）壓(ya)差的確定
經水(shui)力(li)計算，系統(tong)在(zai)最小負(fu)荷（旁通(tong)(tong)管處(chu)于最大負(fu)荷）情況下總阻(zu)力(li)損失(shi)H約(yue)為235kPa在(zai)系統(tong)冷凍(dong)水(shui)供回水(shui)主干管處(chu)設置壓差(cha)旁通(tong)(tong)控(kong)制裝置，旁通(tong)(tong)管處(chu)冷源側水(shui)管道(dao)阻(zu)力(li)損失(shi)為80kPa，末端最不利環(huan)路阻(zu)力(li)損失(shi)為155KPa。
（2）通調節閥水量計算
經過計算知，該(gai)空(kong)調系(xi)統在其最小支路循(xun)環時(shi)，其負(fu)荷(he)為(wei)最小負(fu)荷(he)，約(yue)為(wei)總負(fu)荷(he)的(de)35％，利用公式(shi)（1）G=（Q-Qmin）*3.6/CP*⊿T，算得所需(xu)旁通得最大流量為(wei)125.4m3/h，再由最不(bu)利環路壓差155KPa。
（3）流通能力的計(ji)算
根據公式（2）C=316G*（⊿P/ρ）-1/2算得C=100.6
（4）調(diao)節閥選型
下表為(wei)(wei)電子式電動直(zhi)通雙座調(diao)節(jie)閥(fa)的技(ji)術參數(shu)表，由(you)公(gong)式（2）算得(de)C=100.6，該調(diao)節(jie)閥(fa)的固有流(liu)量(liang)特性為(wei)(wei)直(zhi)線型和等百(bai)(bai)分(fen)比(bi)(bi)特性，按(an)照等百(bai)(bai)分(fen)比(bi)(bi)特性選擇最(zui)接近的C值，得(de)到(dao)管徑為(wei)(wei)DN80，C值為(wei)(wei)110，符合選型要求。
（5）調(diao)節閥的開度及可調(diao)比驗算
旁通管段總長為6m，當C=110時，由公式（4）⊿P=ρ（316G/C）2得到⊿P＝129.8KPa，當旁通管道采用與調節閥相同的管徑時，當旁通管道最大水量為125.4m3/h，經過水力計算，總沿程損失為42.8KPa，總局部損失為23KPa，調節閥兩端壓差為129.8－42.8－23=64KPa<129.8KPa，閥門能力PV=64/129.8=0.49，這時調節閥的流量特征曲線為等百分比特性，此時處理的實際最大旁通水量為88.1m3/h<125.4m3/h，其流量只有系統要求的最大旁通流量的70%，由公式（2）可以求得實際可調比Rs=7，即實際最小流量為88.1/7=12.6m3/h，最大流量與最小流量顯然均不能滿足實際要求，所以旁通管的管徑選擇DN80不合適。
按照上述計算方法，繼續試算，當選用DN125的旁通管時，計算得調節閥兩端壓差為123.2KPa，PV=0.95，此時處理的最大旁通水量為122.1m3/h，相對開度為90％，相對流量為97.3%，由公式（2）可以求得實際可調比Rs=9.7，即最小旁通水量為122.1/9.7=12.6m3/h與調節閥工作在10％的開度下的流量12.21m3/h相比已非常接近。此時調節閥的流量特性已接近理想流量特性曲線，已能滿足系統需要。
5.結論
通過以上分析(xi)，可以得(de)出如下結(jie)論：
（1）調(diao)節(jie)(jie)閥流(liu)通能力(li)(li)C的確定是選擇調(diao)節(jie)(jie)閥至(zhi)關(guan)重要的一(yi)步(bu)，只有(you)流(liu)通能力(li)(li)C計算正確，調(diao)節(jie)(jie)閥才有(you)可能滿足工藝要求(qiu)。
（2）調節(jie)閥(fa)(fa)的(de)(de)閥(fa)(fa)門能(neng)力PV也是選(xuan)(xuan)擇調節(jie)閥(fa)(fa)的(de)(de)重(zhong)要指(zhi)標之一，原則上要盡(jin)可能(neng)選(xuan)(xuan)擇大的(de)(de)Pv值。
（3）調(diao)節(jie)閥(fa)的(de)實際(ji)可(ke)(ke)調(diao)比(bi)Rs是決定調(diao)節(jie)閥(fa)能(neng)否滿足工藝要(yao)求的(de)參數之一。實際(ji)可(ke)(ke)調(diao)比(bi)往往遠遠小于理想可(ke)(ke)調(diao)比(bi)，但是在選擇調(diao)節(jie)閥(fa)時要(yao)盡可(ke)(ke)能(neng)使實際(ji)可(ke)(ke)調(diao)比(bi)接近最(zui)大值。
（4）調(diao)節閥所(suo)能(neng)通過的(de)最(zui)大流量(liang)與(yu)最(zui)小流量(liang)是(shi)選擇計(ji)算的(de)關(guan)鍵環節，這兩個數值應該由實際(ji)可(ke)調(diao)比與(yu)工藝要求(qiu)共同決定。
（5）通過(guo)工(gong)程(cheng)實(shi)例可以看出旁通管的(de)管徑的(de)計算也很重要(yao)，如果未經(jing)計算就選擇與調節閥相同(tong)的(de)口徑則(ze)無法滿(man)足工(gong)藝要(yao)求。
通過以上五點可以看出壓差調節閥在冷水機組冷凍水系統的調節控制中占有比較重要的地位，只有經過仔細計算，才能使所選擇的壓差調節閥滿足工藝要求。 |
