动态流量平衡阀和电动调节阀组合应用探讨

    关键词： 动态平衡 电动调节 电动调节阀 

    随着人们生活水平和节能意识的不断提高，变流量系统在暖通空调工程中占据越来越重要的位置，同时，一种新型的水力系统—全面平衡的水力系统也在暖通空调工程中得到越来越广泛的应用。

    全面平衡的水力系统一般通过动态平衡电动调节阀调节末端设备（如空调箱）的流量来调控目标区域的温度，它能动态的平衡系统的压力变化，使二台或多台末端设备间的流量调节不互相干扰，因此这种系统具有高效节能性。

    目前在一些空调项目中，一些设计人员为实现相同的功能，在设计中选用动态流量平衡阀和电动调节阀的组合系统来代替动态平衡电动调节阀，并宣称这二种配置具有相同的功能。那么动态流量平衡阀和电动调节阀组合能代替动态平衡电动调节阀么，下面对这两种配置的功能特性进行一些分析和比较。

    一、动态平衡电动调节阀性能分析：

    动态平衡电动调节阀是区别于传统的电动调节阀的新一代产品，是动态平衡与电动调节一体化的产品，它具有以下特点：

    1、具有动态平衡功能：

    动态平衡功能是指根据末端设备负荷变化要求电动调节阀胆调至某一开度时，不论系统压力如何变化，阀门都能够动态地平衡系统的阻力，使其流量不受系统压力波动的影响而保持恒定。

    如图1所示，为一组多台空气处理机并联环路（图中只画出2路）。每路通过动态平衡电动阀来调节目标区域的回风温度，其中区域一的设定温度为25℃，区域二的设定温度为27℃。

    假定处于夏季工况，区域一已调至平衡状态，即目标区域的温度T1已稳定在25℃，这时动态平衡电动阀的开度维持在某一位置保持不变以输出一个恒定的流量。

    区域二还处于不稳定状态，测量回风温度T2为24℃，低于设定温度27℃，这时测量温度会和设定温度在温度控制器进行比较，输出信号将动态平衡电动阀关小以减少流过空气处理机二的冷水量，这时制冷量会减少，使测量温度T2升高，接近设定温度；以此同时，系统立管C、D二点的压差会增大，空气处理机一环路动态平衡电动阀DV1二端C、B1二点的压差也相应增大。但是由于动态平衡电动阀的动态平衡功能（动态平衡阀芯PV1的定压差作用），该阀电动调节阀芯二端A1、B1点的压差并不发生变化，因此空气处理机一环路的流量维持不变，制冷量不变，相应的区域一仍处于平衡状态（图2为动态平衡电动调节阀的动态平衡曲线）。

    由上可见，空气处理机二环路的调节没有对已经平衡的空气处理机一环路产生干扰，因此这两个环路间不存在动态水力失调。对于多环路系统，任何一个环路的调节都不会对其它环路产生干扰，同时任何一个环路都不会受到其它环路调节的影响，系统越大，这种动态平衡的特性就越明显，每一个环路只受自己区域负荷变化的影响，而不受系统压力波动的影响，因此很容易达到并维持平衡状态。

    2、具有优良的电动调节功能：

    电动调节功能是指阀门能根据目标区域温度控制信号的变化自动的调节阀门的开度，从而改变水流量，最终使目标区域的实际温度与设定温度一致。

    评价电动调节功能好坏的是电动调节阀的流量特性曲线。在空调系统中，常用的电动调节阀的理想流量特性曲线是直线的或者等百分比的。但是对于一般的电动调节阀，在实际使用过程中由于阀权度较小，使得实际的流量特性曲线偏离理想的流量特性曲线。如图3，某电动调节阀理想的流量特性曲线是直线型（曲线1），但是在安装到系统管路上后实际的流量特性曲线接近快开型（曲线2），调节特性变差。

    动态平衡电动调节阀由于独特的阀体结构，在实际的使用工程中阀权度基本为1，因此其实际的流量特性曲线与理想的流量特性曲线一致（如图4），没有偏离，因此具有优良的电动调节功能。

    二、动态流量平衡阀和电动调节阀组合性能分析

    如图5所示，为一组多台空气箱并联环路（图中只画出2路）。每路在进口处安装了动态流量平衡阀和电动调节阀。

    图6为这两种阀门组合的特性曲线图。其中左侧为动态流量平衡阀的（流量-压差）曲线，右侧为电动调节阀流量特性曲线（流量—开度）。

    1、电动调节功能分析：

    假设选定电动调节阀的理想流量特性曲线是直线型的，如前所述，在实际安装时由于阀权度降低，电动调节阀的实际流量特性曲线会偏离理想的流量特性曲线，当它与动态流量平衡阀串联时，由于动态流量平衡阀的分压作用，使电动调节阀的阀权度进一步降低，偏离理想流量特性曲线的程度更大。如图6右侧所示，曲线1为电动调节阀的理想流量特性曲线，曲线2为未安装动态平衡阀的实际流量特性曲线，曲线3为串联了动态流量平衡阀后的实际流量特性曲线，曲线3的偏离程度更大，调节特性更差。

    所以这种串联系统由于安装了动态平衡阀，其电动调节特性非但没有升高，反而比一般的电动调节阀还差，因此可以说串联组合消弱了电动调节阀的电动调节特性。

    2、是否具有动态平衡功能：

    考察组合阀是否具有动态平衡功能就必须了解动态平衡功能的要求。对于这种组合阀，动态平衡功能是指根据末端设备负荷变化要求电动调节阀调至某一开度时，不论系统压力如何变化，阀门都能够动态地平衡系统的阻力，使其流量不受系统压力波动的影响而保持恒定。

    如图5所示，组合阀中两种阀的设计流量均为空调箱的设计流量。系统在实际的运行过程中根据末端设备负荷变化要求在0-Q设计之间调节流量，因此系统绝大部分时间的实际流量都是低于设计流量的。

    由于系统要求流量在0-Q设计之间变化，因此对于动态流量平衡阀，如图6所示，其实际工作区间处于非工作区（压差为0-P最小）的斜线区域，这时实际上动态平衡阀的阀胆始终处于全开位置，等同于一个固定节流元件。如根据末端设备负荷变化要求系统实际需要流量为Q0，这时电动调节阀接受温度控制信号调节阀胆至开度为57%的B点，与此同时，动态流量平衡阀的工作点为A，其对应压差为P0，流量为Q0，这时动态流量平衡阀阀胆处于全开位置。当系统压差在一定范围内上下波动时，动态平衡阀胆始终处于全开位置，并不能起到平衡系统压力波动而保持电动调节阀流量输出不变的作用，因此这种组合不具备动态平衡功能。而只能依靠电动调节阀自身的调节作用在系统压力变化时改变开度来调节流量，但是这种调节对于大系统来说惰性很大，很难达到好的效果。

    当图5系统A、C点压差波动超过（P动态平衡阀最小+P电动调节阀设计压差）时，动态平衡阀才进入实际压差工作区，阀胆开始动作，限制管道的流量不超过设计流量。

    3、组合阀的限流作用是优点么：

    如上所述组合阀具有限流作用，但是这种限流仅局限于限制最大流量不超过设计流量，与动态平衡电动调节阀的动态平衡功能相比微不足道，而且这种功能还是以消弱电动调节阀的电动调节功能、增大阻力为代价的。实际上即使没有安装动态平衡阀，电动调节阀在系统压差增大从而使流量超过设计流量时也会自动的减少开度，从而限制和调节流量。因此组合阀的限流作用只是特点而不是优点。 

    三、动态平衡电动调节阀与“动态流量平衡阀+电动调节阀”组合方案比较：

    四、结论：

    综上所述，由于“动态流量平衡阀+电动调节阀”组合不具备动态平衡功能，且其电动调节功能相较于一般的电动调节阀还受到了消弱，因此“动态流量平衡阀+电动调节阀”不能替代动态平衡电动调节阀。

    作者简介： 

    王晓松，男，1969年7月生，学士、总工程师；100176，北京经济技术开发区同济中路5号；（010）67883603　　13910116597；Email: oventropwxs@vip.sina.com