下面討論幾種常用控制閥門的調(diào)節(jié)原理和應(yīng)用范圍。

  水力平衡閥門

  設(shè)置條件

  在采暖系統(tǒng)中，各熱用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)要求流量之間的不一致性稱為該用戶的水力失調(diào)。而水力失調(diào)直接導(dǎo)致各熱用戶之間的冷熱不均。水力失調(diào)分2種：靜態(tài)失調(diào)（穩(wěn)態(tài)失調(diào)）和動態(tài)失調(diào)（穩(wěn)定性失調(diào)）。簡單地說，靜態(tài)失調(diào)是指由于設(shè)計(jì)不合理造成的水力失調(diào)，動態(tài)失調(diào)是指系統(tǒng)在變負(fù)荷工況下運(yùn)行造成的水力失調(diào)。

  當(dāng)管系設(shè)計(jì)的水力平衡不能滿足要求或運(yùn)行條件多變時(shí)，就應(yīng)配置水力平衡用調(diào)節(jié)閥，以消除因水力失調(diào)引起的各熱用戶之間冷熱不均的現(xiàn)象。

 

  分類

  水力平衡用調(diào)節(jié)閥有手動式和自力式兩大類，其中手動式包括普通調(diào)節(jié)閥和平衡閥。自力式包括流量控制閥和壓差控制閥。各類閥門的選用應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)的具體調(diào)節(jié)要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，合理選擇。 

 

  手動調(diào)節(jié)閥

  普通調(diào)節(jié)閥

  手動調(diào)節(jié)各支路的相關(guān)閥門，使各熱用戶的流量基本達(dá)到設(shè)計(jì)流量。但支路上一般沒有流量測量裝置，因此不能直接觀測流量來判斷調(diào)節(jié)是否達(dá)到要求。一般通過觀測各支路的回水溫度，不斷調(diào)節(jié)支路的閥門，使各支路的回水溫度接近一致。

 

  手動平衡閥

  手動平衡閥與普通調(diào)節(jié)閥相比，具有開度指示，并在兩端各有一個測壓孔，使用時(shí)測得閥門壓降和讀出開度，即可算得通過閥門的流量。其作用相當(dāng)于氣動調(diào)節(jié)閥和等效孔板流量儀的組合，使各支路的流最分配達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

  手動調(diào)節(jié)閥的缺點(diǎn)很明顯，在管網(wǎng)總體調(diào)節(jié)完成后，若整個網(wǎng)路的水力工況發(fā)生變化，例如新增用戶，或其他用戶進(jìn)行較大的調(diào)節(jié)，每一個熱力入口處的外網(wǎng)壓差會發(fā)生變化。這時(shí)就需要重新進(jìn)行手動調(diào)節(jié)，使售網(wǎng)在設(shè)計(jì)工況下達(dá)到平衡。

 

  自力式調(diào)節(jié)閥[1]

  自力式流量控制閥

  該閥的特點(diǎn)是依靠水系統(tǒng)自有的壓力差為動力工作。當(dāng)閥門前后的工作壓差在額定范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)壓差信號，自力改變閥的開度，使電動調(diào)節(jié)閥的阻力特性S值，與閥外的壓差△P等比變化，從而維持被調(diào)節(jié)對象的流量穩(wěn)定。

 

  自力式壓差控制閥

  該閥與自力式流量控制閥的調(diào)節(jié)原理基本相似，只不過該閥的壓力反饋管是接在用戶的回水管上。它是依靠水系統(tǒng)自有的壓力差為動力工作的，可消除系統(tǒng)內(nèi)部用戶進(jìn)行流量調(diào)節(jié)時(shí)引起的相互間干擾，也可克服系統(tǒng)外部網(wǎng)路壓力波動對本系統(tǒng)壓差的干擾，以維持所設(shè)定的控制壓差基本恒定。

  自力式流量、壓差控制閥都是利用壓差的作用來調(diào)節(jié)閥門開度。利用流體通過閥芯時(shí)壓降的變化來彌補(bǔ)管路阻力的變化。從而在工況變化時(shí)能自動保持流量或壓差基本不變。避免了頻繁的人工手動操作。

 

  定流量供熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制

  定流量供熱網(wǎng)是指在整個供暖季內(nèi)熱網(wǎng)的流量保持不變，在此運(yùn)行模式下，試比較一下上述幾種閥門的調(diào)節(jié)方式。

  手動調(diào)節(jié)閥對應(yīng)一定口徑閥門的允許流量范圍內(nèi)。手動調(diào)節(jié)閥門的開度使各支路流量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這種調(diào)節(jié)屬于初調(diào)節(jié)，即在調(diào)節(jié)完成后保持各支路流量的分配比例不變，當(dāng)用戶工況發(fā)生變化時(shí)需要重新調(diào)整。且在調(diào)節(jié)過程中。各用戶之間存在耦合關(guān)系，比如調(diào)節(jié)用戶B時(shí)，會使本已調(diào)整到設(shè)計(jì)要求值用戶A的流量發(fā)生變化，從而重新調(diào)整用戶A。

  自力式流量調(diào)節(jié)閥設(shè)于各個支路熱力入口處，調(diào)整該閥的設(shè)定旋鈕，使其流量指示達(dá)到設(shè)計(jì)流量要求。同理，自力式壓差調(diào)節(jié)閥通過調(diào)整設(shè)定旋鈕，使其壓差指示值達(dá)到設(shè)計(jì)資用壓頭的要求。設(shè)計(jì)資用壓頭即各熱用戶管網(wǎng)的設(shè)計(jì)作用壓差，資用壓頭不僅與設(shè)計(jì)流量有關(guān)。而且與管路阻力系數(shù)有關(guān)，這樣即使把實(shí)際壓差調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)資用壓頭，也可能因阻力系數(shù)的差異使實(shí)際流量達(dá)不到設(shè)計(jì)流量，造成冷熱不均。

  一般來說，對于整個供暖季都采用一個固定流量的熱力網(wǎng)，上述幾種閥門都可使用。自力式調(diào)節(jié)閥與手動調(diào)節(jié)閥的不同之處在于它不是保證流量分配比例，而是保證該閥門所負(fù)責(zé)支路上的流量或壓差保持不變。當(dāng)用戶工況發(fā)生變化，原有支路的流量受到影響，自力式調(diào)節(jié)閥可自動調(diào)節(jié)適應(yīng)這種變化，保持該支路的流量不變。

 

  分階段變流量供熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制

  分階段變流量供熱網(wǎng)是指整個供暖季分為供暖初期- 嚴(yán)寒期- 供暖末期，熱網(wǎng)流量變化為小流量- 大流量-小流量。在整個供暖季內(nèi)，流量不再是固定不變的，但在每個階段內(nèi)流量仍保持不變。

  按上述分析，平衡閥可以保持各用戶流量等比例變化。當(dāng)總流量發(fā)生變化時(shí)，該閥能保證在各個階段內(nèi)流量分配都達(dá)到使用要求。比如總流量為設(shè)計(jì)流量的70%時(shí)，通過該閥分配到各用戶的流量也為70%。因此平衡閥比較適合這種運(yùn)行模式。

  自力式調(diào)節(jié)閥的設(shè)定流量一般為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況流量，當(dāng)運(yùn)行工況不在設(shè)計(jì)工況時(shí)，該閥就會自動調(diào)節(jié)，使該管路流量盡量接近設(shè)計(jì)工況流量當(dāng)供暖初期和末期熱網(wǎng)小流量運(yùn)行時(shí)，比如為設(shè)計(jì)流量的70%，此時(shí)各個用戶的流量也應(yīng)變?yōu)?0%，但是自力式調(diào)節(jié)閥感應(yīng)到實(shí)際流量（70%）小于設(shè)定流量（100%），就會自動開大，這樣造成的結(jié)果是靠近熱源的用戶實(shí)際流量大于所需而過熱，遠(yuǎn)端流量則小于所需而過冷。供暖嚴(yán)寒期的流量為100%，此時(shí)該閥可以保證各個用戶的流量達(dá)到要求，使所有用戶供熱均勻。總之，自力式調(diào)節(jié)閥不太適合這種運(yùn)行模式。

 

  分戶熱計(jì)量后變流量熱網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

  目前蘭州市新建建筑物的分戶熱計(jì)量大多采用設(shè)共用立管且戶內(nèi)為雙管的供熱系統(tǒng)，散熱器上均加裝溫控閥。隨著室內(nèi)負(fù)荷的變化，溫控閥隨之自動變化，通過散熱器的流量也隨之變化，這使熱網(wǎng)的流量隨時(shí)都在變化[2]。

  平衡閥的初始調(diào)節(jié)是根據(jù)設(shè)計(jì)工況下各個管路的流量來進(jìn)行，當(dāng)調(diào)節(jié)完成且管路阻力系數(shù)不再發(fā)生變化，各管路的流量分配比例保持不變。溫控閥動作后，溫控閥的阻力系數(shù)發(fā)生變化，管路的流量也就發(fā)生相應(yīng)的變化。由于溫控閥的實(shí)際開度隨著負(fù)荷的變化而變化，比如用戶A負(fù)荷增加，該管路上溫控閥開大，導(dǎo)致該管路流量增大，必然影響到總流量增大，其他用戶的負(fù)荷雖然沒有變化，但是受到用戶A的影響，流量也發(fā)生變化，溫控閥也必須動作以適應(yīng)這種變化。因此在熱力入口加裝平衡閥雖有一定的調(diào)節(jié)作用，但是因各支路之間的相互耦合影響，促使平衡閥不斷動作調(diào)整，可能仍滿足不了要求。

  自力式流量調(diào)節(jié)閥的功能是在工況發(fā)生變化時(shí)，盡量保持該管路的流量不變，而裝溫控閥后管路流量不斷變化，顯然與自力式流量調(diào)節(jié)閥的作用相矛盾。比如室內(nèi)負(fù)荷減少，溫控閥自動關(guān)小，相應(yīng)管路流量減少。而自力式流量調(diào)節(jié)閥在感知流量減少后為保持流量不變會自動開大，導(dǎo)致溫控閥進(jìn)一步關(guān)小，如此循環(huán)，可能導(dǎo)致溫控閥關(guān)到最小而室溫仍高于要求。反之亦然。因此這種運(yùn)行模式不能加裝自力式流最調(diào)節(jié)閥。 

  再看一下自力式壓差調(diào)節(jié)閥，假設(shè)用戶A負(fù)荷減少使溫控閥關(guān)小，相應(yīng)管路流量減少，造成總流量減小。干管上的壓力損失也隨之減小，外網(wǎng)給用戶A處所提供的資用壓頭就會提高。而由于熱力入口處加裝了自力式壓差調(diào)節(jié)閥，該閥可根據(jù)壓差的變化自動關(guān)小，消耗額外的資用壓頭，使外網(wǎng)提供給用戶A的資用壓頭基本不變，以保證溫控閥正常發(fā)揮作用。

  因此，由上分析可知，自力式壓差調(diào)節(jié)閥比較適合分戶熱計(jì)量后變流量熱網(wǎng)系統(tǒng)這種運(yùn)行模式，而平衡閥和自力式流量閥則不宜在這種運(yùn)行模式下使用。