控制閥探究循環(huán)體系平衡與壓差穩(wěn)固
媒介 控制閥的特征 在設(shè)計(jì)任何采暖與空調(diào)裝配體系時(shí)重要目的都是獲得舒適的室內(nèi)天氣,同時(shí)盡可能降低成本和削減運(yùn)行題目。 在理論上,新的控制技術(shù)彷佛足以知足最苛刻的要求,能夠能夠進(jìn)步舒適度并能切實(shí)節(jié)約能源。 但在實(shí)踐中,即使最細(xì)密的控制器也不能完全實(shí)現(xiàn)其理論性能。緣故原由很簡單:每每忽略了那些必須知足的精確的運(yùn)行條件,而其對于舒適度和成本的緊張意義是不容忽視的。 假如我們體系地分析暖通空調(diào)體系的工作情況,每每會覺察到以下題目: 并非所有的房間內(nèi)都能達(dá)到所需的室溫,尤其是在發(fā)生高負(fù)荷轉(zhuǎn)變之后。 在可以達(dá)到所需的室溫時(shí),盡管在末端裝配上使用了細(xì)密的控制器,它仍然會賡續(xù)地波動(dòng)起伏。這種征象通常發(fā)生在低負(fù)負(fù)荷和中等負(fù)荷的情況下。 盡管生產(chǎn)裝配具有充足的裝機(jī)容量,但卻不能在高負(fù)荷下輸送,分外是在啟動(dòng)階段。 即使用細(xì)密的控制器也不能糾正這些故障。其緣故原由每每與循環(huán)體系自己的設(shè)計(jì)缺陷有關(guān),重要是由于三個(gè)基本條件沒有得到知足。 體系接口處的流量必須相互兼容。 所有末端處都必須達(dá)到設(shè)計(jì)流量。 控制閥兩端的壓差不能轉(zhuǎn)變過大。 控制閥的特征 控制閥的特征是由水流量與閥門開度之間的關(guān)系決定的。在壓差恒準(zhǔn)時(shí),這兩個(gè)量用最大值的百分比來透露表現(xiàn)。 對于具有線性特征的閥門,水流量與閥門開度成比例關(guān)系。在低負(fù)荷和中等負(fù)荷下,因?yàn)槟┒搜b配的非線性特征(圖1a),控制閥少許的開度就會顯明地增大通過閥門的流量。因此低負(fù)荷下控制回路就可能不穩(wěn)固。 本文重要是有關(guān)第二個(gè)條件的一些信息,以及在末端裝配上使用二通控制閥一些啟示。 通過選擇控制閥特征來補(bǔ)償非線性,可以解決這一題目,從而使末端裝配的輸出量與閥門開度成比例關(guān)系。 在供水流量為其設(shè)計(jì)流量的20%時(shí),假如末端裝配的輸出為其設(shè)計(jì)值的50%,則可以對閥門進(jìn)行設(shè)置,使它在開度達(dá)到50%時(shí)只許可有20%的設(shè)計(jì)流量。如許,當(dāng)閥門達(dá)到50%的開度時(shí),就可以獲得50%的熱量輸出(圖1c)。以此類推到所有流量上,我們所得到閥門的特征就可以補(bǔ)償?shù)湫湍┒藫Q熱裝配的非線性。這一特征(圖1b)稱為等百分比修正“EQM”。 但是,要獲得這一補(bǔ)償,必須知足兩個(gè)條件: 假如控制閥兩端的壓差不是恒定的,或者假如閥門尺寸過大,則控制閥特征發(fā)生偏移,就可能會影響到調(diào)節(jié)控制性能。 控制閥兩端的壓差必須是恒定的。 當(dāng)控制閥完全打開時(shí),必須能夠獲得設(shè)計(jì)流量。 控制閥閥權(quán)度 當(dāng)控制閥關(guān)閉時(shí),末端、管道和附件中的流量和壓降降低。導(dǎo)致控制閥上的壓差升高。壓差的增大會使控制閥的特征發(fā)生偏移。這種偏移可以通過控制閥閥權(quán)度體現(xiàn)出來。 分子是恒定的,只取決于控制閥的選擇和設(shè)計(jì)流量值。 分母對應(yīng)于回路上達(dá)到的ΔH。與所選擇的控制閥串聯(lián)安裝的平衡閥不會改變這兩個(gè)因素,因而對控制閥閥權(quán)度沒有影響。 所選擇的控制閥應(yīng)當(dāng)能夠達(dá)到可能的最佳閥權(quán)度。根據(jù)市場供給的產(chǎn)品范圍,一樣平常都會尺寸偏大。平衡閥可以使控制閥完全打開時(shí)獲得設(shè)計(jì)流量。使其特征更加接近理論特征,從而改善控制功能(圖3b)。 在一個(gè)異程分配(圖2a)中,長途回路會承受較高的ΔH轉(zhuǎn)變。在低流量情況下,得到的控制閥閥權(quán)度最差。也就是當(dāng)控制閥幾乎承受悉數(shù)水泵揚(yáng)程時(shí)。 用變速泵時(shí),一樣平常要使接近最后一個(gè)回路的壓差保持恒定(圖2b)。在這種情況下,ΔH的轉(zhuǎn)變將會轉(zhuǎn)移到第一個(gè)回路上。 Δp傳感器用于控制變速泵。假如它的位置接近最后一個(gè)回路,在理論上可以將泵送成本降到最低,但接近泵的回路也會產(chǎn)生題目。當(dāng)體系在平均小負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行時(shí),這些回路可能發(fā)生流量不足;或者,假如控制閥是按照最小Δp設(shè)計(jì)的,則在設(shè)計(jì)條件下的閥權(quán)度將會很差。為此,一個(gè)較好的折衷方案就是將Δp傳感器設(shè)置在體系的中部與定速泵相比可以將Δp的轉(zhuǎn)變減小50%以上。 圖2c表現(xiàn)了功率輸出與閥門開度之間的關(guān)系(為獲得精確全開流量而選擇的EQM控制閥,設(shè)計(jì)閥權(quán)度為0.25)。當(dāng)回路上獲得的ΔH增大時(shí),控制閥特征可能會變差,從而使控制回路產(chǎn)生不規(guī)則振蕩。在這種情況下,采用一個(gè)局部壓差控制器可以穩(wěn)固控制閥兩端的Δp,使其閥權(quán)度接近一(圖4a)。 調(diào)節(jié)控制閥的選擇 在以下條件下,二通控制閥的尺寸精確: 1- 在設(shè)計(jì)條件下完全打開的控制閥可以達(dá)到設(shè)計(jì)流量。 2- 保持充足的控制閥閥權(quán)度,一樣平常高于0.25。 當(dāng)控制閥在較長時(shí)間內(nèi)保持全開時(shí),必要知足第一個(gè)條件才能避免過流而在其他盤管中產(chǎn)生流量不足。在天天夜間停機(jī)回設(shè)后清晨啟動(dòng)期間,盤管尺寸偏小時(shí),溫控器設(shè)定在制冷工況最低值時(shí)(這是一種常見的做法),以及控制回路不穩(wěn)固時(shí),都會發(fā)生這種情況。 為了在設(shè)計(jì)條件下得到設(shè)計(jì)流量,設(shè)計(jì)流量下全開控制閥中的壓降必須等于局部可得到的壓差ΔH減去盤管和附件中的設(shè)計(jì)壓降(圖3a)。在選擇控制閥時(shí)是否可行使這些信息?我們假設(shè)可以。 對于1.6 l/s的流量,市場上可以找到的控制閥所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)壓差為13、30或70 kPa,而沒有中心值。計(jì)算的數(shù)值一樣平常在市場上找不到響應(yīng)的產(chǎn)品。因此,控制閥一樣平常都會尺寸偏大。所以要安裝一個(gè)平衡閥,以便在設(shè)計(jì)條件下得到設(shè)計(jì)流量,改動(dòng)控制閥的特征,而不增大壓降(圖3b)。 選擇控制閥之后,我們必須驗(yàn)證它的閥權(quán)度ΔpVc/ΔHmax是否充足。假如不足,則必須重新考慮體系的設(shè)計(jì),以便能夠在較小的控制閥兩端形成較高的Δp。 用于解決局部題目的一些特別設(shè)計(jì) 對于一些特別情況, 進(jìn)行單獨(dú)處理總比讓體系其余部分也對非常狀態(tài)有反應(yīng)要好。 當(dāng)對控制閥的選擇處在臨界狀況, 或者當(dāng)回路出現(xiàn)大的ΔH轉(zhuǎn)變時(shí), 可以采用一個(gè)局部壓差控制器來穩(wěn)固控制閥兩端的壓差, 如圖4a所示。這就是一樣平常的控制閥最小閥權(quán)度降低于0.25的情況。 原理很簡單。獨(dú)立式壓差控制閥STAP的膜片與溫度控制閥的入口和出口雷同。當(dāng)這一壓差增大時(shí),膜片上的受力增大,響應(yīng)地按比例關(guān)閉STAP。如許,控制閥上的壓差現(xiàn)實(shí)上就可以保持恒定。選擇這一壓差值,使得控制閥完全打開時(shí)能夠在STAM 處獲得設(shè)計(jì)流量??刂崎y絕對不會尺寸偏大,其閥權(quán)度也保持接近一。 所有的額外壓差都施加在STAP上。與溫度控制相比,壓差的控制較為容易,可用一個(gè)合適的比例帶來避免不規(guī)則振蕩。 將局部壓差控制器與變速泵相結(jié)合可以保證最佳的控制條件,進(jìn)步舒適度,并且能夠節(jié)約泵的能耗、降低體系中的噪音。 出于經(jīng)濟(jì)緣故原由, 這一解決方案通常適用于小型體系。 對于較大的體系,其ΔH轉(zhuǎn)變較大,可以行使一個(gè)與平衡閥相連的壓差傳感器來限制流量( 圖4b)。當(dāng)測得的壓差與設(shè)計(jì)流量符合時(shí), 控制閥就不許可進(jìn)一步打開了。當(dāng)BMS體系同時(shí)要求測量的流量值在設(shè)計(jì)值附近時(shí), 特別很是適合采用這一解決方案。 當(dāng)末端裝配由開關(guān)控制閥或時(shí)間比例控制閥控制時(shí), 對壓差的限定可以降低噪音、簡化平衡程序。在這種情況下, 壓差控制器可以應(yīng)用在一組末端裝配上的穩(wěn)固壓差, 如圖5 所示。 這一解決方案也可應(yīng)用于由調(diào)節(jié)控制閥控制的一組小型裝配上,同時(shí)還能進(jìn)步其閥權(quán)度。 這些例子不是限定性的,只是注解一些特別題目可以通過特定的解決方案來解決。 供暖設(shè)備中壓差的穩(wěn)固 變流量分配 在具有散熱器的供暖設(shè)備中,恒溫調(diào)節(jié)閥的預(yù)設(shè)定通常要考慮使壓差ΔHo=10kPa。 在平衡過程中,將支路中的平衡閥STAD設(shè)定為能夠在支路上獲得精確的總流量。如許就可證明預(yù)設(shè)值,且支路的中間可以達(dá)到預(yù)期的10kPa。 假如恒溫調(diào)節(jié)閥上承受的壓差可以超過30kPa,則裝配中可能產(chǎn)生噪音,分外是當(dāng)水中殘留一些空氣時(shí)。在這種情況下,最好按照圖7采用一個(gè)STAP來穩(wěn)固壓差。 在每個(gè)支路或小立管上,一個(gè)STAP可穩(wěn)固壓差。 流量qs可通過測量閥STAM來測量。 定流量分配 在住宅樓中,供水溫度是由中間控制器依據(jù)室外狀態(tài)來調(diào)節(jié)的。 刺激泵的揚(yáng)程可能很高(相對于恒溫調(diào)節(jié)閥太高),就會造成噪音。假如對回水溫度沒有限定的話,可以使用定流量分配。 一種解決方案是為每套住宅配置一條旁通管AB和一個(gè)平衡閥STAD-1(圖8a)。這一平衡閥帶走產(chǎn)生的ΔH。每套住宅還配置一臺具有適當(dāng)水泵揚(yáng)程(低于30kPa)的二次泵。當(dāng)恒溫調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí),施加在恒溫調(diào)節(jié)閥上的Δp保持在可以接受的水平上,從而避免在體系中產(chǎn)生噪音。設(shè)計(jì)的二次流量必須稍低于一次流量,避免旁路AB中產(chǎn)生回流,從而在A處產(chǎn)生混合點(diǎn)以及降低供水溫度。這就是在二次回路上設(shè)置平衡閥STAD-2的緣故原由。 為了避免用二次泵和STAD-2,可按照圖8b為每套住宅設(shè)置一個(gè)比例泄壓閥BPV。該BPV與平衡閥STAD-1相連,以獲得必要的一次流量。BPV設(shè)定點(diǎn)的選摘要知足要求。當(dāng)恒溫調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí),A和B之間的壓差增大并有超過BPV設(shè)定點(diǎn)的趨勢。BPV打開,可保持A和B之間的壓差恒定。 一樣平常設(shè)計(jì)建議 一套循環(huán)體系的設(shè)計(jì)取決于其詳細(xì)特征和工作條件。比如在變流量分配體系的設(shè)計(jì)階段,應(yīng)考慮: 異程照舊同程。 恒速泵照舊變速泵。 末端裝配上是調(diào)節(jié)控制照舊開關(guān)控制。 有些一樣平常性建議在所有的情況下都是有用的: 1.體系必須在設(shè)計(jì)條件下達(dá)到液壓平衡, 從而使裝機(jī)功率能夠輸送。從這一點(diǎn)來看, 末端裝配采用調(diào)節(jié)模式照舊開關(guān)模式控制是沒有區(qū)別的。 2.必須采用補(bǔ)償方法或“TA平衡”來優(yōu)化平衡程序。這就避免了對整個(gè)體系進(jìn)行往返反復(fù)地檢測,從而大大降低了人工費(fèi)用。用這兩種方法可以清楚地查明泵尺寸是否偏大,并對泵進(jìn)行修改,因此能夠降低泵送成本。平衡程序提供了檢測大部分不規(guī)則循環(huán)點(diǎn)的可能性。手動(dòng)平衡閥則始終能夠測量流量,以便進(jìn)行診斷。 3.必須細(xì)心選擇調(diào)節(jié)二通控制閥 精確的特征(多數(shù)為EQ% 或EQM)。 精確的尺寸:控制閥在全開及設(shè)計(jì)流量下,必須能夠承受設(shè)計(jì)條件下大部分的可用回路壓差。 控制閥閥權(quán)度不應(yīng)當(dāng)降到0.25以下。 4.假如在有些回路中不能知足上述最后一個(gè)條件, 則在這些回路中安裝一個(gè)局部Δp控制器, 以進(jìn)步控制閥的閥權(quán)度, 降低產(chǎn)生噪音的傷害。 5.當(dāng)使用變速泵時(shí),Δp傳感器必須安置于精確的位置上,以便既降低泵送成本,又達(dá)到減小控制閥兩端Δp轉(zhuǎn)變的要求,在二者之間實(shí)現(xiàn)最佳的折中結(jié)果。采用計(jì)算機(jī)模仿的手段, 就能很容易找到傳感器的最佳位置。 結(jié)論 一套暖通空調(diào)體系是為肯定的最大負(fù)荷而設(shè)計(jì)的。假如由于設(shè)計(jì)條件下體系不平衡而無法達(dá)到滿負(fù)荷, 那么整個(gè)裝配的總投資就得不到回報(bào)。當(dāng)必要最大負(fù)荷時(shí), 控制閥完全打開仍不能處理這種狀態(tài)。確定二通控制閥的尺寸是很困難的, 計(jì)算所得的閥門一樣平常在市場上買不到, 因此通常都會尺寸偏大。如許循環(huán)體系平衡就變得特別很是關(guān)鍵,一樣平常來說這部分的投入小于暖通空調(diào)總投資的百分之一。 天天清晨, 經(jīng)過一夜的停機(jī)回設(shè)之后, 必要調(diào)動(dòng)悉數(shù)的功率來盡快恢復(fù)舒適度。平衡優(yōu)秀的體系可以很快做到。假如啟動(dòng)時(shí)間可以節(jié)約30分鐘的話,相對于8小時(shí)的工作時(shí)間, 天天就可以節(jié)約6%的能耗。這比所有的分配泵送成本還要多。 在變流量分配中,泵送能耗一樣平常占制冷裝配季節(jié)消費(fèi)的5%以下。而將室內(nèi)溫度多降低1度必要的費(fèi)用是10至16%。因此,獲得精確的舒適度是節(jié)約能源的最佳體例。所以, 必須采取統(tǒng)統(tǒng)旨在降低泵送能耗的措施, 使它們不會對末端裝配控制回路的運(yùn)行造成不利影響。 通過盡可能增長設(shè)計(jì)水溫差.T以及使用最佳定位Δp傳感器的變速泵, 可以降低泵送成本。在中等負(fù)荷下,穩(wěn)固的調(diào)節(jié)PI控制(圖1a)比開關(guān)控制所必要的流量低, 因而也可以降低泵送成本。 但最緊張的是補(bǔ)償泵的尺寸偏大題目。用補(bǔ)償方法設(shè)置的平衡閥可表現(xiàn)這種尺寸偏大狀態(tài)??梢园l(fā)現(xiàn)所有的超壓都位于靠近泵的平衡閥上。對泵實(shí)施修正措施之后, 此平衡閥可以重新打開。 循環(huán)平衡必要精確的工具、最新的程序和有用的測量裝配。手動(dòng)平衡閥顯然是在設(shè)計(jì)條件下獲得精確流量的最可靠、最簡單的產(chǎn)品,而且始終能夠?qū)α髁窟M(jìn)行測量以便實(shí)施診斷。需要時(shí)還可以與壓差控制器相連。 (作者:佚名編輯:浙江水暖閥門行業(yè)協(xié)會)
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