自力式自身壓差控制閥

自力式自身壓差控制閥是改變自力式壓差控制閥的流通截面的一種機械。

基本介紹

• 中文名：自力式自身壓差控制閥
• 用途：保證機組流量不小於限制值
• 特性：改變自力式壓差控制閥的流通截面
• 選用：壓差控制閥口徑的選取

工作原理

工作原理：彈簧、感壓膜和閥桿固結在一起，通過導壓管將出口壓力P2導入感壓膜上部的密封腔，感壓膜下部為入口壓力P1。根據P1-P2的設定值ΔPs（以下簡稱設定壓差）確定彈簧的預壓縮量，即使彈簧的彈力與設定壓差條件下感壓膜對彈簧的作用力相等。並按照閥塞的行程遠小於彈簧預壓縮量的原則選擇彈簧。這樣就使得在閥門任一開度的平衡狀態，閥的進、出口壓差ΔP與設定壓差ΔPs近似相等。嚴格地說，開度不同，平衡狀態的ΔP是不相等的。顯然，隨著開度的增大，平衡狀態的ΔP是增大的。但通過對彈簧的選擇，完全可以在閥塞的全行程內，將平衡狀態的ΔP相對於ΔPs的偏離控制在一定的範圍（比如10%）之內。 自力式自身壓差控制閥在系統中的工作可分為兩種情況進行說明：①當前狀態為關閉。若閥前後壓差ΔP小於設定壓差ΔPs，則繼續關閉，這時就是一個關斷閥。若ΔP大於ΔPs，則感壓膜克服彈簧的彈力，帶動閥塞上升，閥門開啟；達到平衡狀態時，進、出口壓差ΔP近似回落到設定壓差ΔPs。②當前狀態為開啟。若系統穩定運行，進、出口壓差ΔP近似為設定壓差。若由於系統工況的改變，使ΔP增大，則閥門開大，流量增大；達到平衡狀態時，ΔP又近似回落到ΔPs。閥門為最大開度時，出現ΔP大於ΔPs的情況，閥門不再具有調控壓差的能力。若由於系統工況的改變，使進、出口壓差ΔP小於ΔPs，則閥門關小，流量減小，達到平衡狀態時，ΔP又近似上升到ΔPs。直至閥門關閉時，出現ΔP小於ΔPs的情況，就不再具有調控壓差的能力，而成為一個關斷閥。簡而言之，自力式自身壓差控制閥在關閉狀態時，ΔP必須大於ΔPs才能開啟；在開啟狀態時，可自動調整開度，保持閥門前後的壓差基本恆定。

自力式自身壓差控制閥的用途

自力式自身壓差控制閥套用於冷（熱）源機組的保護。安裝於集、分水器之間旁通管上，當用戶側部分運行或變流量運行時，系統流量變小，導致壓差增大，壓差超出設定值時，閥門自動打開，部分流量從此經過，以保證機組流量不小於限制值。

自力式自身壓差控制閥套用於集中供熱系統中以保證某處散熱設備不超壓或不倒空。比如某系統高低差較大，且不分高低區系統，這時如按高處定壓，低處散熱設備可能壓爆；如按低處定壓，高處倒空。

這種情況如熱源在低處可在進入高區分支水管加增壓泵，回水管加壓差閥使高區壓力經過提升後，由閥門再降到低區回水壓力；如熱源在高處可進入低區供水管加裝壓差閥，回水加增壓泵，使通過閥門壓力降低的循環水能回到系統中。

自力式壓差控制閥的特性

（1）自力式壓差控制閥的作用

當閥內供暖系統介質流量在閥門限定的最大流量範圍內任意變化時，無需外界動力僅靠被控介質自身能量，通過改變自力式壓差控制閥的流通截面，自動保持閥內供回水管壓差等於閥門的設定值。

（2）自力式壓差控制閥的工作原理

壓差控制閥一般安裝在用戶入口回水管上，閥下導壓管與入口處供水管相接，P1為供水壓力，P2為閥內回水壓力，P3為閥外回水壓力。

設閥內系統壓差△Pi（△Pi=P1-P2）為閥門壓差設定值時，閥門下膜室壓力P1與P2加上彈簧被壓縮變形產生的推力相平衡，從而確定了流體流過閥門的流通截面積A和流量係數。當流量改變時，上述力的平衡使閥門的流通截面積和流量係數發生變化，但△P1保持不變。

當流體性質、管徑、當量阻力係數確定後，單管阻力計算公式可近似寫為：

△P=Kqm2

式中：△P—— 管路總阻力；

K —— 管路阻抗；

qm—— 流量。

由上式可知管路阻力與質量流量的二次方管路阻抗成正比。當流量變化時使上膜室壓力P2變化導致閥芯上下移動，使A及相應的流量係數均改變來調整閥內系統總阻力的變化，使△P1基本保持不變。

（3）自力式壓差控制閥的工作特性曲線

閥門理論上的工作特性曲線是一條水平線，但由於閥門製作精度及流體流動特性所限，閥門實際上的工作特性是一條曲線（見圖1）。使用不同的彈簧及不同的加工精度，不同的閥門口徑，不同的閥門壓差設定值及不同的閥外管網壓差△Pe，其曲線的變化趨勢是相同的，但閥門的工作特性曲線都是略有不同的。

圖1為一個口徑DN50mm的壓差控制閥在設定值△Pi.a為0.02MPa，閥外管網壓差△Pe分別為0.05，0.10，0.15MPa的工作特性曲線，

圖1

圖2為同一個口徑的壓差控制閥在閥外管網壓差值△Pe為0.10MPa時，閥門設定壓差值△Pi.a分別為0.01，0.02，0.03MPa的工作特性曲線，圖中的壓差△Pi等於閥內（戶內）管路系統的總阻力。

（4）自力式壓差控制閥的實際工作特性

1）壓差控制閥設定的壓差只是推薦最佳工作點（區域），閥門的實際壓差是隨閥內管路系統的流量變化而沿其工作特性曲線變化的。

2）壓差控制閥的流量在閥門口徑、閥門設定的壓差、閥外管網壓差一定的條件下僅與閥內（戶內）管路系統的阻力有關，在上述條件限定的範圍內。隨閥內（戶內）管路系統的阻力的變化而變化。壓差控制閥在一定範圍內只控制壓差，不控制流量。

3）壓差控制閥運行工況是隨閥外管網壓差的變化而變化的。

自力式壓差控制閥的選用

（1）壓差控制閥應與閥外管網壓差相配套

由圖1可知，閥外管網壓差不同，壓差控制閥工作特性曲線是不同的。因此，在設計選用和管網實際運行時，應保證閥門安裝位置點的管網壓差在閥門允許的範圍內變化。實際壓差過大或過小都將使彈簧失效，導致閥門無法正常工作。

（2）壓差控制閥設定壓差的選取

壓差控制閥設定壓差應與閥內管路系統在設計流量下的阻力相匹配，以保證閥門在其最佳工作區域工作。二者相差過大將導致閥內管路系統實際流量過大，從而造成閥外管路系統水力失調或導致閥內管路系統實際流量過小影響供熱效果。

（3）壓差控制閥口徑的選取

不同口徑的壓差控制閥控制的流量範圍不同。在選用閥門時，應根據閥門工作特性曲線將閥內管路系統設計流量取在閥門控制流量範圍的最佳工作區域內偏大側較好。選取閥門口徑過小，使閥門在其控制流量範圍的高端工作，極易產生噪聲。選取閥門口徑過大，使閥門在其控制流量範圍的低端工作，系統流量變化範圍過大，易造成閥外管路系統水力失調，同時也造成經濟上的浪費。一般閥門口徑較閥內管路系統接口管徑相等或小一號較好。

（4）壓差控制閥不能代替流量控制閥

使用壓差控制閥的目的是使熱用戶能夠在一定範圍內根據用熱需要調節流量，使用壓差控制閥的供熱系統是一個變流量系統。但目前多數供熱管網是根據供暖的基本需要確定的，管網系統實際很難做到按需無限制供熱，勢必造成管網系統水力失調，特別是在只安裝壓差控制閥而未裝熱表的供熱系統中，水力失調現象尤為嚴重。在目前由滿足基本供暖需要向按需供熱轉變的過渡階段，解決這個矛盾有兩種方式：①加大管網流量；②在熱力入口處或在支幹線上限制流量。限制流量的方法為設定流量控制閥。流量控制閥可選用自力式流量控制閥，使管網能自動平衡流量。在每個熱力入口均設定自力式流量控制閥，這種方式費用較高，因此較少使用。另一種方式是在支幹線上設定自力式流量控制閥。目前絕大多數熱力入口使用鎖閉式流量控制閥，這就要求在管網投運初期必須以人工方式做好初調節工作，這項工作費時、費力，較為複雜，不易適應熱網工況的變化。但這是一種經濟的保證供熱管網水力平衡的措施。