如何選用供熱調節閥

姚大春

[摘 要] 文章分析了供熱系統中調節閥的選用原則，認為應根據流通能力來計算機選擇調節閥的口徑，而不是由連接管的管徑來確定，并認為調節閥的安裝地點不同，其計算公式中的系數有差別。

[關鍵詞]調節閥 選擇

中圖分類號：TK323文獻標識碼：A 文章編號：

一、引言

近年來，為解決供熱、空調系統中的水力失調、冷熱不均等問題，自動控制系統應用得越來越多，因而調節閥得到廣泛的應用，同時對調節閥性能特別是其流量特性的要求也越來越高。

調節閥的流量特性，即流量隨閥門開度變化的關系，取決于閥芯的型線及其在系統中的位置。目前，在閥門設計時，即使流量特性為百分比型的調節閥，在實際工作中也會變成快開特性，使系統無法進行正常的調節。其原因是多方面的，但有個重要原因是現有調節閥閥芯型線設計中存在某些問題，使得調節閥的工作參數與設計參數不一致，在很多情況下滿足不了運行調節的要求。為些，需要對閥芯的型線設計進行修正。

此外，調節閥的規格或口徑選擇也非常重要，它直接影響到調節系統效果的好壞，因此需根據調節對象的特性、調節閥的使用場合和流通能力來正確選用調節閥。

二、調節閥的選用原則

供熱系統最終目的是熱力工況的平衡，要求在流量改變的同時，散熱器（或換熱器）散熱量適應負荷的變化。就是說，調節閥的開度變化與散熱器散熱量的變化成線性關系，這才是供熱系統調節的最佳原則。亦即文獻所述在調節過程中，調節閥的放大系數和調節對象的放大系數乘積維持不變。

從文獻可得出散熱器的流量與散熱量之間的關系。Q為相對散熱量，指散熱器某一流量下的散熱量與額定流量（設計流量）下的散熱量的比值，G為散熱器相對流量，曲線1、2、3、4 分別表示供回水溫差為10、20、30、40℃時散熱器流量與散熱量之間的關系。流量小時流量變化對散熱器的散熱量影響大；流量大時影響小，即散熱器的散熱量隨流量變化的放大系數逐漸減小。

為了得到散熱器的相對散熱量 Q/Qmax 和調節閥的相對開度 L/Lmax的線性關系，必須選擇等百分比性能的調節閥。這一點對于散熱器和換熱器，只要其介質為熱水，都是如此，而直線型的調節閥將達不到線性關系的要求。

對于不同的供回水溫差，散熱器放大系數（曲線的斜率）的變化率不一樣；調節閥在不同的安裝地點，閥權度PV值不同，放大系數的變化率不一樣。為保證兩個放大系數的乘積為一常數，在選用調節閥時使其閥門全開時的阻力應不一樣。由此可得出：在目前供熱系統中大流量、小溫差運行方式下，調節系統調節質量變差。

熱水供暖系統應選用等百分比型調節閥，此外還應考慮閥門阻力，這一點對于調節閥用在不同場合非常重要。一般而言，系統的阻力數在熱源的分、集水器（注：對于熱源的分、集水器處的調節閥，其調節對象為整個供熱系統，熱力站處為最大，干線分支處和用戶的熱力入口次之。對于柱塞式、開口式和套筒式閥芯的調節閥，它們全都采用截止閥的閥體，閥芯呈流開狀態。在相同的測試條件下，一般來說，套筒式調節閥阻力最大，開口式其次，柱塞式最小。因此，可認為在選擇等百分比調節閥時，當調節對象的阻力較大時，宜選用套筒式或開口式調節閥；阻力較小時，這三種調節閥都可以用。

當調節閥的調節對象為一供熱系統時，如熱源的分、集水器處，干線分支處和用戶的熱力入口處等，調節閥起分配流量的作用，即開度與流量的關系，沒有涉及到閥開度與設備散熱量的最終關系。當閥權度 PV=0.1時，調節閥的工作特性相對開度與相對流量基本成線性關系，也能起到很好的分配流量的作用。在這種情況下如果還要求如前所述的閥權度 PV≥0.3，那么所選擇的調節閥的阻力過大 ，造成系統阻力過大，水泵耗電太大。如果調節閥的調節對象為換熱器或散熱器等，為了滿足閥門調節與設備換熱或散熱關系，最終所要求的是散熱器相對散熱量或換熱器的相對換熱量與調節閥的相對開度成線性關系，這時就有必要要求所選閥門在工作中的閥權度 PV≥0.3。

此外，用戶熱力入口的調節閥是安裝在供水管還是回水管上，應根據水壓圖來確定。如果在高層建筑中安裝在供水管上，有可能造成閥后壓力過小（閥門阻力大），部分管道處于負壓區，產生倒空現象，此時應考慮把調節閥安裝在回水管上；反之，對低層建筑就應安裝在供水管上，還可以用閥門減壓。

如果熱媒為蒸汽，一定壓力下，汽化潛熱為定值，散熱量或換熱量與蒸汽量成正比，為保證相對散熱量或相對換熱量與調節閥的相對開度成線性關系，僅需要求調節閥的工作特性成線性關系即可。因此當系統或設備阻力較小時，選用直線型調節閥；反之，選用等百分比型調節閥，但是，此時的閥權度 PV應為0.1左右。還應注意：如果熱媒為蒸汽，為防止汽壓下降過大，所選擇的調節閥的阻力應較小。

三、調節閥的口徑選擇計算

目前在供暖系統設計中有一部分人往往不進行調節閥口徑的選擇計算，一般認為多大的管徑選擇多大口徑的閥門，這種觀念是錯誤的。對于調節閥一定要按照其流通能力來選擇口徑。從前文已看出，調節閥的壓降對于閥芯型線設計非常重要，對于口徑的選擇亦是如此。選擇計算步驟如下：

確定調節閥的壓差Δp

式中η--系數，當調節閥用于熱源的分、集水器處，干線分支處和用戶熱力入口等時，η=0.15～0.5；當用于調節散熱器或換熱器等時，η=0.5～0.7；

pg--系統或設備供水壓力，Pa；

ph--系統或設備回水壓力，Pa。

計算調節閥的最大流通能力Gmax

流通能力C是指在調節閥全開、閥兩端壓力為105Pa、流體密度ρ為1g/cm3 時，每h 流經調節閥的流量Gmax，以 m3/h 計為：

在調節閥產品規格中，根據Cmax值選取大于Cmax且最近一檔的 C值，選出調節閥的規格或口徑。

按照如上的步驟即可正確選擇調節閥的口徑。文獻也指出：按口徑比管道直徑小的方法選擇用戶熱力入口調節閥，從流通能力方面考慮是可行的。具體的口徑比管道直徑應該縮小幾號，需根據供熱系統的設計條件或設計水壓圖而定。如果選擇口徑與管道直徑一樣的調節閥，按照上面的分析，就有可能造成流通能力過剩，調節范圍減小，即實際可調比R減小，調節特性不好，有時會造成系統或設備無法進行正常的調節。

四、小結

無論是調節閥閥芯型線的設計，還是閥芯形狀和閥門口徑的選擇，其目的都是為了使供熱系統具有良好的可調性。但是，不同工況下散熱器的散熱特性是不同的（主要是指供回水溫差的不同），其放大系數也不同；調節閥安裝在不同的地點，其閥權度PV值不同，因而其放大系數也不同。因此要想使得兩個放大系數的乘積保持不變，對于工業產品要求系列化來說是非常困難的，也只有希望散熱器的散熱量隨調節閥的開度變化能基本保持線性關系即可。

綜合以上分析，可得出以下結論：

調節閥的流通截面積計算公式應按照計算，不應簡單認為相對流通截面積等于相對流量；

根據調節對象的不同選擇不同閥芯形狀的等百分比型調節閥，同時，如果調節閥的調節對象為一系統時，PV≥0.1，如果為一設備時，PV≥0.3；

對調節閥的規格或口徑應根據閥門的流通能力來選擇計算，調節閥的安裝地點不同，其計算公式中的系數有差別；

用戶入口的調節閥是否安裝在供回水管上，應根據水壓圖而定。endprint