动态流量平衡阀、自力式压差控制阀应用分析
创建时间：2012-02-10 00:00
一、平衡阀
平衡阀正确地理解应为水力工况平衡用阀。从这一观念出发一切用于水力工况平衡的阀门如调节阀、减压阀、自力式流量控制阀、自力式压差控制阀都应看成水力工况平衡用阀——平衡阀。而市场上称为平衡阀的产品，仅是附加了流量测试功能的一种手动调节阀。
静态平衡阀是指手动调节阀或手动平衡阀。动态平衡阀是指自力式流量控制阀和自力式压差控制阀。自力式流量控制阀也曾称作自力式流量控制器、自力式平衡阀。自力式压差控制阀在北欧也称为Automotic Balamce Valve即自动平衡阀。
二、水力工况和水力工况平衡
一般地说供热、空调的管网都是闭路循环的管网，其水力工况是指系统各点的压力，各管段的流量、压差。由公式△P=SG2
△P——压差或称阻力损失
S——管段或系统的阻力系数
G——管段或系统的流量
可知，流量和压力是相关参数，流量和压力的调控互为手段和目的。减压手段是减少上游管路的流量；减少流量也必湎是减少管路前点的压力或增加管路后点的压力。流量变化必然导致压力的变化；S值不变的系统，压差的变化必然起因于流量的改变。因此说没有一咱不影响压力的流量控制阀，也没有一种不影响流量的压力控制阀。
水力工况平衡是指流理的合理分配。在供热和空调管网中，水是热载体介质，水流量的合理分配是热力工况平衡的基础。以供热系统为例，设计者在进行水力工况计算时在各分支流量为设计值的假想情况下进行的。由于管材及最高流速成的限制，设计上实现水力平衡几乎是不可能的。这样势必造成近端阻力系数不能达到设计理想状态，形成近端流量过大，远端流量不足的失调现象。
由于水力工况设计成了一个设计水压图，而实际运行时这一水压图必须由阀门平衡调节而形成。用阀门调节水力工况的过程是建立合理水压图的过程，在设计合理的情况下，这两个水压图会会合得很好。
由于运行水力工况是水泵的工作曲线与外网特性曲线交点形成的。
对于外网特性曲线△P=SG2，由于并联的近端支路S值会小于设计值，造成总S值远小于设计值，循环水泵在小扬程大流量工况下运行，使水泵在大轴功率，低效率点运行。严重时可能出现轴功率大于电机铭牌功率，电机超额定电流，直至烧电机事故发生。
调网的过程就是用平衡阀增加近端阻力，使近端支路S值增大至设计值，总S值增大至设计值。使远近流量分配均匀合理，循环水泵在设计工况下运行，达到节热、节电，提高供热质量的目的。
运行岗们工作者常对一些水力工况失衡现象形成误解：
（1）水泵出力不足，水泵实际扬程小于铭牌扬程，导致辞末端过不去水。
实际上是由于近端支线阻力小、流量大，造成远端流量小，水泵工作点偏移在大流量、小扬程、低效率的工作点。
（2）锅炉或换热器阻力大，所有锅炉或换热器厂商标称阻力都远小于实际阻力。
实际上总循环水量的加大必然导致辞锅炉换热器等阻力加大。水流量增大40%，阻力增加100%。
（3）锅炉出力不足,实际上流量加大后供回水温差不可能更大。当然煤质和风系统不正常也可能造成锅炉出力问题。
三、调网水压图分析和平衡阀的安装位置
调网的过程是利用平衡阀使各分支达到合理流量的过程。近端资用压头大于用户需用压头必然导致流量过大。必须用阀门消耗富裕压头富裕压头=资用压头-需用压头）
图二示意用户阀门及各压力点，如果用户供水管安装平衡阀调网，则P3近似等于P4，P2压力线如图三所示，近乎平行P4。如果用户回水管安装平衡阀调网，则P2近似等于P1，P3压力线近乎平行P1。
户内实际供水压力为P2，回水压力为P3。如果压力过低会导致运行倒空，压力过高导致耐压等级较低的元件（如散热器）的压力破坏。
因此对地形高差大的管网应按上述因素考虑平衡阀的安装位置。即在地形低洼处楼群平衡阀宜安装于供水，以保证户内不起压；在地形较高位置平衡阀宜安装于回水，以保证用户不倒空。
对于大型直联管网，如电厂凝汽供热管网，供热半径很大，外网供回水压差很大，因此对平衡阀安装位置应作特殊考虑。
克系数，L—阀行程
由此可知阀门的每一个行程位置决定△P值的大小，如果阀行程位的Kv与 成反比，则G=Kv· 是恒定值。这一原理的阀最初做成流量不可调的流量限制器，近年生产的流量可调式一种是做成多管通道，通过堵管调整设定流量；另一种是用一手动阀改变自力阀Kv与行程的关系，但这种办法很难保证Kv与 在每一调整位置的反比关系，造成调整位的流量控制精度不高。另外有的产品用波纹管制作感压膜和自由弹簧的一体化产品，由于不锈钢波纹管处在流动死区，在水中氯离子含量较高时，极易产生腐蚀。
（3）自力式压差控制阀与手动调节阀阀组原理。这种原理是现在国产流量控制阀最广泛采用的。手动调节阀的每一个开度位置对应一个Kv值，由自力式压差控制阀控制手动调节阀前的压差不变，则G=Kv· 不变，改变流量时只需调整手动调节阀的Kv值。
这种阀的流量控制精度决定于压差控制阀精度，压差
△P=N/S
N——弹簧力
S——感压膜工作面积
弹簧力在自力阀的行程内会有变化，但使
H/△L=1/10
H——自力阀最大位移行程
△L——弹簧的预压缩量
则△P的变化仅为±5%，流量精度可达3%。
这咱自力式流量控制阀的缺点在于阀门有最小工作压差的要求，一般产品要求最小工作压差20KPa，如果安装在最不利回路上，势必要求循环泵多增加2米水柱的工作扬程，所以应采取近端安装，远端不安的办法。用户离热源距离大于供热半径的80%时就不宜安装这种自力式流量控制阀。
（4）用自力式压差控制阀直接控制流量
户内阻力系数S，在平均供热的前提下是不变值，户内设计流量G，△P=SG2,通过控制户内供回水压差，一样可以控制循环流量，调节控制压差就可调节循环流量。用这种办法调控流量，只是必须借助便携式流量测试仪器如超声波流量计。这种方式对于远端用户，阀门不会增加消耗压头。
2.2自力式流量控制阀的适用性
自力式流量控制阀在大型管网上应用可以使流量分配工作变得简单便捷。尤其多热源管网，热源切换运行时不会对用户流量产生影响。
但对于变流量运行的管网不可采用自力式流量控制阀。在热源主动变流量的情况下，近端回路维持流量不变，而远端回路流量会严重不足。在热用户主动变流量的情况下，用户主动调小流量时，自力式流量控制阀会开大阀门，尽量维护原流量，直到全开失效为止。用户主动调大流量时，自力式流量控制阀会关小阀门，直到全闭失效为止。亦即只有自力式流量控制阀失效，用户主动的流量要求才能实现。
3、自力式压差控制阀
3.1自力式压差控制阀的应用意义
（1）自力式压差控制阀消耗系统的富裕压头。
（2）自力式压差控制阀起到隔绝用户间流量变化互相干扰作用。
这两项功能有的业内人士认为散热器上的温控阀可以起作用，实际上如果让温控制阀产生这样的作用必然导致温控阀在小开度下工作，甚至于在振动工况下工作。这对温控阀是十分不利的，温控阀最初希望的作用仅限于利用自由热量，我们很多业内人士对其寄予的希望过大了。
（3）自力式压差控制阀起到隔绝用户流量变化互相干扰作用。
1、原工作点
2、用户主动调整流量后形成的工作点
3、循环水泵变速——压差阀动作形成工作点
4、循环水泵变速无压差阀作用的工作点
（4）对于电动控制的自动控制系统，隔绝各并联支路间调节的干扰，避免自控系统的多余动作提高自控系统稳定性、可靠性。
（5）起到特殊工况的限流作用。在起动供热和特殊严寒工况下用户的供热需求会超出热源的供热能力，自力式压差控制阀会有效的限制近端流量使远端用户达到预定的采暖效果。
3.2自力式压差控制阀选用参数。
（1）压差可调性
一般情况下设计上很难准确计算户内阻力，而户内阻力（在设计流量下）可能在0.01—0.03MPa间变化，因此自力式压差可调比至少应为1：3以上。
（2）流量系数Kv的最大值和最小值
最大流量系数是阀门全开的流量系数；最小流量系数为阀门全关位的漏过流量系数。这两阀门参数对阀门的应用选型是至关重要的，阀门供应商必须实测并公开这两个参数。
最大流量系数应能保证最小富裕压头下达到设计流量；最小流量系数应能保证最大富裕压头下达到调节工况可能的最小流量值。
（3）压差控制精度，应达到10%以保证流量精度达到5%。
