暖通空调系统自动化第4章

1、第四章暖通空调自动控制常用执行器执行机构构和调节节机构第一节调调节阀阀的种类类和结构构电磁阀电动二通通阀电动蝶阀阀连续控制制调节阀阀电动调节节阀调节阀的的结构形形式直通单座座阀直直通双双座阀阀芯位移移与流通通面积的的关系三通调节节阀三通阀的的旁路调调节关系系第二节调调节阀阀的特性性调节阀的的工作原原理阀杆受到到的不平平衡力调节阀最最大允许许工作压压差厂家样本本中所列列的允许许使用压压差调节阀的的可调比比调节阀的的理想流流量特性性在理想情情况下，假设调调节阀的的压降不不随阀的的开度和和流量而而变化的的情况，因而得得到的相相对流量量和相对对开度之之间的关关系，称称为称理理想流量量特性。它是由由阀芯

2、形形状决定定的。直线流量量特性直线特性性调节阀阀的特点点使得小小流量调调节时调调节作用用过于灵灵敏，不不易稳定定，大流流量时又又太迟钝钝，调节节效果不不明显。等百分比比流量特特性它的放大大系数随随行程增增大而增增大。在在小流量量的时候候，流量量变化的的绝对值值小；在在大流量量时，流流量变化化的绝对对值大。所以它它在小流流量时工工作平稳稳，在大大流量时时工作灵灵敏，适适用于要要求负荷荷变化大大的场合合。快开流量量特性快开流量量特性调调节阀的的阀芯形形状为平平板式，阀的有有效行程程在d0/4（d0为阀座直直径）以以内，当当行程再再增大，阀的流流通面积积就不再再增加了了，便起起不到调调节作用用了。快

3、快开特性性的调节节阀适用用于要求求迅速启启动的场场合抛物线流流量特性性这种阀的的性能特特性介于于直线性性和等百百分比型型之间流量特性性的数学学表达式式和计算算公式各种开度度下的相相对开度度和相对对流量调节阀的的理想流流量特性性曲线不同流量量特性阀阀芯形状状(l)直线特性性阀芯; (2)等百分比比特性阀阀芯; (3)快开特性性阀芯; (4)抛物线特特性阀芯芯;(5)等百分比比特性阀阀芯(开口形);(6)直线特性阀芯芯(开口形)三通调节节阀的理理想流量量特性调节阀的的工作流流量特性性串联管道道时调节节阀压差差的变化化阀权度就是调节节阀全开开时，阀阀上的压压降与管管路系统统各局部部阻力件件之和（含阀

4、上上的压降降）两者者之间的的比值。调节阀的的实际工工作流量量特性结论：串联连接接调节阀阀的实际际流量特特性与阀阀权度（S值）有关。对理想流流量特性性的影响响（a）直线流流量特性性（b）等百分分比流量量特性结论结论（1）对于一个个串联连连接调节节阀的管管道系统统，阀权权度S值值越大，则说明明调节阀阀的压降降占整个个系统比比重越大大，调节节阀控制制能力越越大；当当S1时，即即管道阻阻力损失失为零，系统的的总压差差全部降降落在调调节阀上上，此时时调节阀阀的实际际工作特特性与理理想特性性是一致致的。结论结论（2）阀权度S越小，则说明明调节阀阀的压降降占整个个系统的的比重越越小，调调节阀的的控制能能力也

5、就就越差，也就是是当流量量增加时时，调节节阀前后后压降逐逐步减少少，虽然然调节阀阀的节流流面积增增大了，但由于于调节阀阀压降减减少，流流量并没没有按理理想特性性增大，而使流流量增大大速率变变缓。随随着S的的减少，即管道道阻力损损失增加加，使系系统压差差降落在在管道上上的部分分增加，调节阀阀全开时时的流量量减少。结论结论（3）随着S值值的减少少，流量量特性发发生很大大的畸变变，成为为一系列列向上拱拱的曲线线。理想想的直线线特性趋趋向于快快开特性性，理想想的等百百分比特特性趋向向于直线线特性，使小开开度时放放大系数数增大，大开度度时放大大系数减减少。S值太小小时将严严重影响响自动调调节系统统的调节

6、节质量。在实际际使用中中，通常常要求S值不低低于0.30.5。调节阀的的实际可可调比调节阀的的流通能能力调节阀流流通能力力的定义义为：当调节阀阀全开时时，阀两两端压差差为1X105Pa，流流体密度度1g/cm3，每小时时流经调调节阀的的流量数数，以m3/h计。例如有一台C值为25的直直通调节节阀，当当阀两端端压差为为1X105Pa，每每小时能能流过的的水量是是25m3。液体流通通能力的的计算公公式第三节调调节节阀的选选择阀门功能能的考虑虑三通阀与与两通阀阀具有不不同功能能，因而而也有着着不同的的使用场场所。当当水系统统为变水水量系统统时，应应采用两两通阀；当水系系统为定定水量系系统时，应采用用

7、三通阀阀。在采用两两通阀时时，为保保证变水水量系统统的运行行及节能能，应采采用常闭闭型阀门门。当不不需要工工作时应应能自动动关闭（弹簧复复位或者者电动复复位）。阀门工作作范围介质种种类在空调系系统中，调节阀阀通常用用于水和和蒸汽。这些介介质本身身对阀件件无特殊殊的要求求，因而而一般通通用材料料制作的的阀件都都可以使使用的。对于其其他流体体，则要要考虑阀阀件材料料。如杂杂质较多多的流体体，应采采用耐磨磨材料；腐蚀性性流体，应采用用耐腐蚀蚀性材料料。工作压压力工作压力力也和阀阀的材质质有关，一般来来说，在在生产厂厂家的样样本中对对其都是是有所提提及的，使用时时实际工工作压力力只要不不超过其其额定工

8、工作压力力即可，通常在在暖通空空调中常常用到的的有PN16、PN25两种种阀门，耐压值值分别为为1.6Mpa和2.5Mpa，前前者多用用于水系系统，后后者多用用于高压压蒸汽系系统。工作温温度阀门资料料中一般般也提供供该阀所所适用的的流体温温度，只只要按要要求选择择即可。常用阀阀门的允允许工作作温度对对于空调调冷、热热水系统统都是适适用的。阀门工作作介质的的考虑在空调系系统中，调节阀阀通常用用于水和和蒸汽。这些介介质本身身对阀件件无特殊殊的要求求，因而而一般通通用材料料制作的的阀件都都可以使使用的。对于其其他流体体，则要要考虑阀阀件材料料。如杂质较较多的流流体，应应采用耐耐磨材料料；腐蚀蚀性流体

9、体，应采采用耐腐腐蚀性材材料。工作压力力的考虑虑工作压力力也和阀阀的材质质有关，一般来来说，在在生产厂厂家的样样本中对对其都是是有所提提及的，使用时时实际工工作压力力只要不不超过其其额定工工作压力力即可，通常在在暖通空空调中常常用到的的有PN16、PN25两种种阀门，耐压值值分别为为1.6Mpa和2.5Mpa，前前者多用用于水系系统，后后者多用用于高压压蒸汽系系统。工作温度度的考虑虑阀门资料料中一般般也提供供该阀所所适用的的流体温温度，只只要按要要求选择择即可。常用阀阀门的允允许工作作温度对对于空调调冷、热热水系统统都是适适用的。调节阀流流量特性性的选择择1.从从控制系系统的品品质出发发，选择

10、择阀的工工作特性性。热水加热热器的静静特性蒸汽加热热器的静静特性调节阀流流量特性性的选择择2.根根据调节节阀的希希望工作作特性选选择阀的的流量特特性。配管状态S=11.6S=0.60.3S0.3理想特性直线对数直线对数不宜调节实际特性直线对数直线或接近快开对数或接近直线不宜调节双位控制制阀门口口径选择择只用双位位控制即即可满足足要求的的场所（如大部部分建筑筑中的风风机盘管管所配的的两通阀阀以及对对湿度要要求不高高的加湿湿器用阀阀等），无论采采用电动动式或电电磁式，其基本本要求都都是尽量量减少阀阀门的流流通阻力力而不是是考虑其其调节能能力。因因此，此此时阀门门的口径径可与所所设计的的设备接接管管

11、径径相同。调节用阀阀门口径径的选择择调节用的的阀门，直接按按接管管管径选择择阀口径径是不合合理的。因为阀阀的调节节品质与与接管流流速或管管径是没没有关系系的，它它只与其其水阻力力及流量量有关。换句话话说，一一旦设备备确定后后，理论论上来说说，适合合于该设设备控制制的阀门门只有一一种理想想的口径径而不会会出现多多种选择择。因此此，选择择阀门口口径的依依据只能能是其流流通能力力。某一厂家家产品随随阀门口口径变化化时流通通能力的的变化调节阀电电动执行行机构的的选择要注意以以下几点点：1、模拟拟量与数数字量选择执行行机构，首先要要清楚该该执行机机构所配配合的调调节阀是是做何用用途。如如果该阀阀门是用用

12、于连续续调节，例如水水系统中中通过调调节电动动两通阀阀的开度度来调节节空调机机组的供供热量或或供冷量量，需要要阀门的的开度在在一定范范围内可可以连续续变化，这时候候就需要要采用模模拟量的的执行机机构。如果该阀阀门只是是用于两两位式控控制，即即只有开开/关两两个状态态，例如如在水系系统中风风机盘管管二通阀阀只是通通过阀的的开闭来来控制风风机盘管管的换热热量，与与它们配配合的都都是数字字量的执执行机构构。2、电源源电压数字量执执行机构构选择，还需要要考虑电电源电压压的情况况。通常常数字量量执行器器的电源源电压主主要有24VAC（24VDC）、110VAC、220VAC，通通常需要要根据电电气设计计

13、的实际际情况来来选择。3、信号号值模拟量执执行机构构的选择择，要考考虑信号号制式的的选择，要与控控制器模模拟输出出信号相相一致。通常可可以采用用的信号号制式有有0-10VDC、2-10VDC、4-20mA DC等。第四节电电动动风量调调节阀风阀的结结构与原原理风阀执行行机构风阀执行行器扭矩矩的计算算设图示的的平行叶叶片风阀阀尺寸为为A1.2米米，B2.4米，则则总面积积F1.2米米2.4米2.88平方方米；风阀在测测试条件件下（静静压500Pa，面面风速5米/秒），每平方方米风阀阀面积所所需的扭扭矩值为为10牛牛顿/平平方米；则风阀执执行机构构需要提提供的扭扭矩为：10牛牛顿/平平方米2.88

14、平方方米28.8牛米米。在实际选选型中，还要考考虑现场场的环境境温度，电压，空气流流速和压压力的变变化影响响，有必必要在计计算值基基础上乘乘以一个个安全系系数。第五节电电气气执行器器光电隔离离器光电隔离离器由GaAs红外发发光二极极管和光光敏三极极管组成成。当发发光二极极管有正正向电流流通过时时，即产产生人眼眼看不见见的红外外光，其其光谱范范围为700-1000nm。光光敏三极极管接收收光以后后便导通通。 而当该电电流撤去去时，发发光二极极管熄灭灭，三极极管截止止。利用用这种特特性即可可达到开开关控制制的目的的。由于于该器件件是通过过电一光光一电的的转换来来实现对对输出设设备控制制的，彼彼此之

15、间间没有电电气连接接，因而而起到隔隔离作用用光电隔离离器供电电值得注意意的是输输入、输输出端两两个电源源必须单单独供电电，否则则，如果果使用同同一电源源(或共共地的两两个电源源)外部部干扰信信号可能能通过电电源串到到系统中中来，这这样就失失去了隔隔离的意意义。继电器输输出技术术当感应电电压与Vc之和和大于晶晶体管T的集电电结反向向电压时时，晶体体管T有有可能损损坏。加加入二极极管D后后，继电电器线圈圈产生的的感应电电流由二二极管D流过，因此，不会产产生很高高的感应应电压，因而使使晶体管管T得到到保护。直流型固固态继电电器输出出技术固态继电电器(SolidStateRelay)简称SSR。它是用

16、用晶体管管或可控控硅代替替常规继继电器的的触点开开关，而而在前级级把光电电隔离器器融为一一体，因因此，固固态继电电器实际际上是一一种带光光电隔离离器的无无触点开开关。交流型过过零型SSR过零型必必须在负负载电源源电压接接近零且且输入控控制信号号有效时时，输出出端负载载电源才才导通。而当输输入的控控制信号号撤消后后，流过过双向可可控硅负负载电流流为零时时才关断断。输出信号号波形SSR控控制单向向交流控控制电动动机改变交流流电动机机通电绕绕组，即即可控制制电动机机的旋转转方向。例如用用它控制制流量调调节阀的的开和关关，从而而实现控控制管道道中流体体流量的的目的。大功率场场效应管管开关其中，G为控制

17、制栅极，D为漏漏极，S为源极极。对于于NPN型场效效应管来来讲，当当G为高高电平时时，栅极极与漏极极导通，允许电电流通过过，否则则场效应应管关断断。值得说明明的是，由于大大功率场场效应管管本身没没有隔离离作用，故使用用时为了了防止高高压对微微型机系系统的干干扰和破破坏，通通常在它它与微机机之间加加一级光光电隔离离器。单向可控控硅单向可控控硅的单单向导通通功能，多用于于直流大大电流场场合。在在交流系系统中常常用于大大功率整整流回路路。双向可控控硅这种可控控硅具有有双向导导通功能能。其通通断状态态由控制制极G决决定。在在控制极极G上加加正脉冲冲(或负负脉冲)可使其其正向(或反向向)导通通。这种种装置的的优点是是控制电电路简单单，没有有反向耐耐压问题题，因此此特别适适合于作作交流无无触点开开关使用用。双向可控控硅控制制电炉加加热为了提高高效率，要求触触发脉冲冲与交流流同步。通常采采用检测测交流电电过零点点来实现现。交流接触触器交流接触触器是一一种远距距离接通通或切断断带有负负载的交交流主回回路（大大电流）或大容容量控制制电路的的自动化化切换低低压电器器。主要要由于电电动机（如送风