试谈平衡阀的使用问题.doc

浅谈平衡阀的使用问题(水系统调节灵魂平衡阀)天安五分公司 赵星摘要：本文对平衡阀的原理、特点和作用进行了一下分析，为合理选择和应用平衡阀提供了参考依据。与其它阀门相比,平衡阀有较完备的功能和良好的调节性能;把它应用在建筑暖通系统中,应当注意一些问题。关键词：平衡阀原理 特点 调节作用 问题1 前言目前，集中供热和供冷的管网系统中水力失调（不平衡）的现象现在依然很严重，而水力失调是造成供热能耗浪费的主要原因之一，同时，水力平衡又是保证其他节能措施能够可靠实施的前提。因此，对系统节能而言，首先应该做到水力平衡，而且必须强制要求系统达到水力平衡。实践证明，平衡阀是实现系统水力平衡最基本的平衡元件，通过对平衡阀的正确地选择与合理应用，不仅可以提高整个水系统的水力稳定性，包括控制末端的平衡、立管的平衡以及主回路的平衡，而且能使系统在最短时间、最少能耗的情况下达到客户所要求的温度和舒适的人工环境，并且能大大地提高系统运行的效率；而合理应用平衡阀的前提，是要充分认识和了解平衡阀的原理、平衡阀的技术特点、功能以及系统各环节需要平衡阀协助解决的问题。22 平衡阀介绍2.1 工作原理平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙（即开度），改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。Kv为平衡阀的阀门系数。它的定义是：当平衡阀前后差压为1bar（约1kgf/cm2）时，流经平衡阀的流量值（m3/h）。平衡阀全开时的阀门系数相当于普通阀门的流通能力。如果平衡阀开度不变，则阀门系数Kv不变，也就是说阀门系数Kv由开度而定。通过实测获得不同开度下的阀门系数，平衡阀就可做为定量调节流量的节流元件。平衡阀是一次性手动调节的，不能够自动地随系统系统变化而变化阻力系数，所以又称为静态平衡阀。平衡阀作用的对象是阻力，能够起到手动可调孔板的作用，来平衡管网系统的阻力，达到各个环路的阻力平衡的作用。能够解决系统的稳态失调问题：当运行情况不同于设计情况时，循环水量多于或小于设计情况，由于平衡阀平衡的是系统阻力，能够将新的水量按照设计计算的比例平衡的分配，使各个支路的流量将同时按比例增减，仍然满足当前负荷下所对应的流量要求。82.2 技术数据 (1) 最高工作压力：16 bar；最高试验压力：25 bar；阀门最大压差：1.5bar(150kPa) ；(2) 最高温度：120；最低温度：-10；(3) 流体介质：乙二醇混合液；(4) 材质及连接方式：DN50为黄铜或CR黄铜，丝扣连接； DN50为铸铁，法兰连接；2.3 特点为了改善系统的调节功能,用性能良好的调节阀门取代现在仍被广泛采用的闸阀、截止阀、蝶阀等,势在必行。目前平衡阀因其较为完备的功能和良好的调节性能,正在越来越受重视和欢迎。与其它阀门相比,平衡阀主要有以下特点1：(1) 直线型流量特性,即在阀门前后压差不变的情况下,流量与开度大体上成线性关系；(2) 有精确的开度指示；(3) 有开度锁定装置,非管理人员不能随便改变开度；(4) 阀体上有两个测压小孔,用软管与智能仪表连接,可以方便地显示阀门前后的压差及流经阀门的流量；2.4 作用(1) 能使采暖空调系统的循环水流量分配均匀。(2) 能解决系统运行中因为使用时间的差异，致使部分用户采暖空调系统的循环水流量忽高忽低，导致房间温度忽高忽低，舒适度差永远不能达到稳定舒适的环境；尤其是处于低等和中等负荷时，尽管终端设备具有精密的控制器。(3) 能解决系统运行中因使用用户数量波动的影响，制冷或制热主机反复开停机频率增大，系统耗能增大，且影响主机使用寿命。(4) 能解决某些房间尤其在负荷变化时永远也达不到所需设计温度的问题。12.5 平衡阀的优点（1）重量小 比老产品中的主导产品单座阀、双座阀、套筒阀重量下降6080 ，比精小型阀还要轻3050 ，才能真正实现小型化、轻型化、仪表化。 （2）功能全 用一种多功能或全功能的产品去代替众多功能不全的产品，以便大大减少调节阀的品种规格；以便给调节阀的应用计算、选型、工厂管理、备品备件等带来简化。 （3）可靠性高 突破老产品的不可靠因素，用以提高系统的运行质量。2.6 小结尽管平衡阀具有很多优点,但它在建筑暖通系统的实际应用中还存在不少问题。如果这些问题解决不好,平衡阀的特点并不能充分显现出来。下面就平衡阀在暖通系统中从设计、选择、使用中过程需要注意的问题作一论述。3 暖通系统中使用平衡阀应注意的问题3.1 选择使用平衡阀时应注意的问题3.11 选型与设计时应注意的问题（1）通常有些设计人员在选用平衡阀时,为图方便,往往按配管管径直接确定阀门公称直径实用供暖空调设计手册一书也是这样要求的,其实这并不是最佳选择。平衡阀与闸阀、截止阀、蝶阀不同,为了保证调节精度,保证和充分发挥其节作用,应使所选择的平衡阀在满足设计流量和压差的情况下,开度控制在60 %90 %之间,这样即可满足设计流量的需求,又有一定的调节余量,因此所选的平衡阀公称直径并不一定等于配管管径。4（2）通常平衡阀在循环水泵变流量运行时呈等比失调，最有利于温控阀的运行；但其缺点是手工操作太多，难以实现理想调节。循环水泵变流量运行，各热用户入口最理想的设定压差值应是随室外气温变动的。对于这一点，自力式平衡阀、差压调节阀，都不够理想，但不会出现调节的失控。因此可采用这一类型的调节阀，这对提高供热系统的调节性能是有好处的。在小开度情况下阀门的流速过高，在阀后会形成旺盛紊流的涡旋区，涡旋区核心压力很低，如果该处压力低于水温对应的饱和压力时水蒸气挥发会导致汽水击现象：严重的噪音，阀门及管道的振动，阀门、管道、管支架的破坏。防治这种事故的发生首先在阀们流道设计上考虑阀塞和阀座在小开度时形成狭长的节流通道，约束旺盛紊流涡旋的形成；其次选用阀门时尽量加大阀权度，以避免阀门在小开度下运行。另外，在不牵涉压力的情况时尽量减少平衡阀安装在水温较低的回水管道上。6(3) 平衡阀用在机房集水器的回水立管，进行各分区管路的一次流量（阻力）分配，一次调节锁定，后期不用调整；另一方面，用在分层分支环路供/回水管，进行分层分支系统的阻力平衡和流量分配，一次调节锁定，后期不用调整。尤其对冬夏季使用一套管路的空调系统，通过静态水力平衡阀的合理调节使用，使管路系统阻力达到设计标准的均衡，后期稳定运行不需二次调试。5(4) 对于定流量系统，设计人员应首先通过管路和系统设计来实现各环路的水力平衡，即“设计平衡”；当由于管径、流速等原因的确无法做到“设计平衡”时，应考虑采用静态（手动）水力平衡阀通过初调试来实现水力平衡的方式；当设计认为系统可能出现由于运行管理原因（例如水泵运行台数的变化等等）有可能导致水量较大波动时，宜采用阀权度要求较高、阻力较大的动态流量平衡阀。73.12 写设计施工说明时应注意的问题在实际的工程设计中,很少有设计人员把平衡阀需要消耗的压差及通过该平衡阀的流量在设计施工说明中给出,这给系统的调节带来难度,也使平衡阀的优点丧失殆尽。设计人员如果在设计施工说明中给出了与某平衡阀有关的参数,这样就可以对整个系统的调节提供便利条件。当然,由于系统安装时各种因素的影响,在设计的开度下,测量出的实际流量并不一定等于设计流量;可以根据实际测定的流量,再开大或关小平衡阀,实行微调,直至达到满意的设计流量值。3.13 各分区冷、热水系统主管道安装平衡阀应注意的问题通常一个水系统往往根据用户负荷的特点分成几个区,每个区由一个水系统环路组成。尽管各分区的水系统环路可能采用同程式系统,但各环路之间仍然存在阻力不平衡问题,这就必须在接至集水器的各环路回水干管上安装平衡阀,通过实际测量的回水温度对各环路进行水流量的调节,使得各个环路都在设计流量下运行。当然平衡阀也可安装在分水器的各供水干管上,其前提条件是平衡阀的承压能力要满足设计要求。由于冬夏两季的负荷特点不同,送回水的温度要求不同,冬夏两季各个分区水系统的水流量比例发生了变化,各分区水系统要重新平衡,因此在选择各分区水系统的主要平衡阀时要充分考虑冬夏两季的情况,确定一个最佳公称直径的平衡阀,以保证冬夏两季平衡阀的调节精度。3.14 平衡阀安装上的问题2为使流经平衡阀前后的水流稳定,保证测量精度,平衡阀应安装在直管段上,即平衡阀前后各应有5 倍和2 倍管径长的直管管段。设计人员在系统设计过程中,除了要注意以上要求外,在图纸上也应标明,或在设计施工说明中加以说明。另外,设计人员在向施工单位进行技术交底时,应强调一下平衡阀的安装要求,否则会造成有的施工单位把平衡阀当作普通阀门一样对待,致使平衡阀安装有不满足直管段长度要求的情况发生。3.2 平衡阀产品上的问题3.21 耐压问题一般采用的平衡阀公称压力为16 kg/ cm2 。按照施工规范要求,阀门在安装前应抽样做强度试验和严密性试验。强度试验压力一般为公称压力的1.5 倍,即试验压力为24kg/ cm2 。严密性试验试验压力应为公称压力,即16kg/ cm2 。就目前国内平衡阀的强度和严密性试验来看,合格率低于国内大厂乃至国外生产的其它阀门,其可靠性因而要低于其它类型的阀门。3.22 平衡阀的流量修正系数要满足平衡阀前后的直管段长要求,有时是不现实的,但往往又很有必要安装平衡阀。在这种情况下安装的平衡阀测出的流量显然不精确。如果厂家能给出一个不满足直管段长度要求的实验修正系数,这样在一定程度上就会减少由于直管段不足而影响测出流量值的误差。3.23 安装平衡阀时需要注意的问题施工人员在搬运和安装平衡阀时,要注意轻拿轻放,以防止阀门或测压小孔被撞坏。施工技术人员必须提醒施工人员注意平衡阀的安装位置和安装方向及直管段要求,并把平衡阀手柄和测压小孔调整在便于操作的位置上。在整个水系统调试完毕后,必须做好平衡阀的保温。施工单位在把整个系统安装完毕进行试车时,应该对平衡阀进行调试。调试完毕后,应对建设单位的运行管理人员进行技术交底,以便于将来系统的正常运行。3.24 运行管理者应注意的问题平衡阀进行调试整定后,管网系统正常运行过程中,不要随意变动平衡阀的开度,特别是不要变动定位锁定装置。在维修某一环路时,可将该环路的平衡阀关到零位,修复后再开到原来锁定的位置。在每次调整定位后,要把平衡阀保温好。否则在夏季平衡阀会结露,增加冷量损失,对于潮湿地区尤其要注意平衡阀的保温问题。因为一旦平衡阀结露,平衡阀附近的保温材料也会潮湿,从而造成平衡阀附近管道冷量损失增加。如果平衡阀装在立管上,平衡阀以下的管道保温材料会逐渐失去保温作用。3.25 安装平衡阀的经济性3采用平衡阀来维持管道系统的平衡,会更快捷、直观、精确,从而使整个系统处在最佳工况下运行,减少能源浪费,降低运行费用。从这个角度讲,安装平衡阀有其节能性;但我认为采用平衡阀虽然节能,但不一定经济。这是由于平衡阀的价格比其它阀门的价格高很多的缘故。很多大型建筑暖通系统采用国外生产的平衡阀,其在国内的销售价格高得惊人。一个DN25 的平衡阀近千元,一个DN200 的平衡阀乃至上万元。我国某大型阀门生产厂生产的平衡阀的价格比其生产的同一规格的闸阀贵一倍,比同一规格的截止阀要贵23 倍,比我国另一阀门大厂生产的蝶阀价格也要高出23 倍。当然也有些小厂生产的平衡阀价格比其它阀门的价格高出不多,但对于大型建筑空调水系统,人们普遍喜欢选用知名度高、可靠性高的大厂阀门。4 阀门的使用维护(1) 使用维护的目的，在于延长阀门寿命和保证启闭可靠；(2) 阀杆螺纹，经常与阀杆螺母摩擦，要涂一点黄干油、二硫化钼或石墨粉，起润滑作用；(3) 不经常启闭的阀门，也要定期转动手轮，对阀杆螺纹添加润滑剂，以防咬住；(4) 室外阀门，要对阀杆加保护套，以防雨、雪、尘土锈污；(5) 如阀门系机械待动，要按时对变速箱添加润滑油；(6) 要经常保持阀门的清洁；(7) 要经常检查并保持阀门另部件完整性。如手轮的固定螺母脱落，要配齐、不能凑合使用，否则会磨园阀杆上部的四方，逐渐失去配合可靠性，乃至不能开动；(8) 不要依靠阀门支持其它重物，不要在阀门上站立；(9) 阀杆，特别是螺纹部分，要经常擦拭，对已经被尘土弄脏的润滑剂要换成新的，因为尘土中含有硬杂物，容易磨损螺纹和阀杆表面，影响平衡阀使用的寿命；5 结束语综上所述：在采暖与空调水系统中合理地设置平衡阀，是一个解决系统水力失调、降低系统能、创造舒适人工环境的全新解决方案和有效的技术措施。我们只有努力提高平衡阀的质量,保证其可靠性，降低造价,通过合理的设计选型,正确的安装调试,才能确保各环路中实际流量和设计流量相一致,使整个系统处在最佳工况下运行,减少能源消耗,降低运行费用。另外,通过安装的平衡阀也能随时较准确地了解系统中各个环路的运行情况,判断系统存在的问题并及时加以解决,从而提高整个空调水系统运行的效率。参考文献1 王立忠 水流平衡阀在空调水系统中的