空調(diào)冷凍水系統(tǒng)壓差調(diào)節(jié)閥的選擇計算——全面介紹

1、空調(diào)冷凍水系統(tǒng)壓差調(diào)節(jié)閥的選擇計算摘要： 本文就空調(diào)冷凍水系統(tǒng)中壓差調(diào)節(jié)閥的重要性及其調(diào)節(jié)原理進行了分析，并對其選型計算進行了詳細闡述，得出一些結論和選擇計算時應注意的問題。關鍵詞： 冷凍水 壓差控制器 旁通調(diào)節(jié)閥前言為保證空調(diào)冷凍水系統(tǒng)中冷水機組的流量基本恒定；冷凍水泵運行工況穩(wěn)定，一般采用的方法是：負荷側(cè)設計為變流量，控制末端設備的水流量，即采用電動二通閥作為末端設備的調(diào)節(jié)裝置以控制流入末端設備的冷凍水流量。在冷源側(cè)設置壓差旁通控制裝置以保證冷源部分冷凍水流量保持恒定，但是在實際工程中，由于設計人員往往忽視了調(diào)節(jié)閥選擇計算的重要性，在設計過程中，一般只是簡單的在冷水機組與用戶側(cè)設置了旁通管

2、，其旁通管管徑的確定以及旁通調(diào)節(jié)閥的選擇未經(jīng)詳細計算，這樣做在實際運行中冷水機組流量的穩(wěn)定性往往與設計有較大差距，旁通裝置一般無法達到預期的效果，為將來的運行管理帶來了不必要的麻煩，本文就壓差調(diào)節(jié)閥的選擇計算方法并結合實際工程作一簡要分析。一、壓差調(diào)節(jié)裝置的工作原理壓差調(diào)節(jié)裝置由壓差控制器、電動執(zhí)行機構、調(diào)節(jié)閥、測壓管以及旁通管道等組成，其工作原理是壓差控制器通過測壓管對空調(diào)系統(tǒng)的供回水管的壓差進行檢測，根據(jù)其結果與設定壓差值的比較，輸出控制信號由電動執(zhí)行機構通過控制閥桿的行程或轉(zhuǎn)角改變調(diào)節(jié)閥的開度，從而控制供水管與回水管之間旁通管道的冷凍水流量，最終保證系統(tǒng)的壓差恒定在設定的壓差值。當系統(tǒng)運

3、行壓差高于設定壓差時，壓差控制器輸出信號，使電動調(diào)節(jié)閥打開或開度加大，旁通管路水量增加，使系統(tǒng)壓差趨于設定值；當系統(tǒng)壓差低于設定壓差時，電動調(diào)節(jié)閥開度減小，旁通流量減小，使系統(tǒng)壓差維持在設定值。二、選擇調(diào)節(jié)閥應考慮的因素調(diào)節(jié)閥的口徑是選擇計算時最重要的因素之一，調(diào)節(jié)閥選型如果太小，在最大負荷時可能不能提供足夠的流量，如果太大又可能經(jīng)常處于小開度狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥的開啟度過小會導致閥塞的頻繁振蕩和過渡磨損，并且系統(tǒng)不穩(wěn)定而且增加了工程造價。通過計算得到的調(diào)節(jié)閥應在1090的開啟度區(qū)間進行調(diào)節(jié),同時還應避免使用低于10。另外，安裝調(diào)節(jié)閥時還要考慮其閥門能力PV(即調(diào)節(jié)閥全開時閥門上的壓差占管段總壓差的比

4、例)，從調(diào)節(jié)閥壓降情況來分析，選擇調(diào)節(jié)閥時必須結合調(diào)節(jié)閥的前后配管情況，當PV值小于0.3時，線性流量特性的調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線會嚴重偏離理想流量特性，近似快開特性，不適宜閥門的調(diào)節(jié)。三、調(diào)節(jié)閥的選擇計算調(diào)節(jié)閥的尺寸由其流通能力所決定，流通能力是指當調(diào)節(jié)閥全開時，閥兩端壓力降為105Pa,流體密度為1g/cm3時，每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體的立方米數(shù)。進口調(diào)節(jié)閥流通能力的表示方式通常有cv和kv兩種，其中kv=c,而cv是指當調(diào)節(jié)閥全開時，流通60oF的清水，閥兩端壓力降為1b/in2時每分鐘流過閥門的流量，cv=1.167kv。壓差旁通調(diào)節(jié)裝置示意圖如下:（1）確定調(diào)節(jié)閥壓差值（P）如上圖所示,

5、作用在調(diào)節(jié)閥上的壓差值就是E和F之間的壓差值,由于C-D旁通管路與經(jīng)過末端用戶的D-U-C管路的阻力相當,所以E-F之間的壓差值應等于D-U-C管路壓差(指末端用戶最不利環(huán)路壓差)減去C-E管段和F-D管段的壓差值。（2）計算調(diào)節(jié)閥需要旁通的最大和最小流量對于單機組空調(diào)機系統(tǒng),根據(jù)末端用戶實際使用的最低負荷就可以確定最小負荷所需的流量,從而確定最大旁通流量,其公式為:G=(Q-Qmin)*3.6/CP*T (1)公式中,G為流量單位為（m3/h），Q為冷水機組的制冷量(KW),Qmin空調(diào)系統(tǒng)最小負荷(KW), CP為水的比熱, CP=4.187kJ/kg.oC,T為冷凍水供回水溫差,一般為5

6、 oC根據(jù)實際可調(diào)比 RS10（PV）1/2 (2)即可算出調(diào)節(jié)閥的旁通最小流量（3）計算壓差調(diào)節(jié)閥所需的流通能力CC=316G*(P/)-1/2 (3)公式中, 為密度,單位為（g/cm3）,G為流量，單位為（m3/h）,P為調(diào)節(jié)閥兩端壓差，單位為（Pa）。根據(jù)計算出的C值選擇調(diào)節(jié)閥使其流通能力大于且最接近計算值。（4）調(diào)節(jié)閥的開度以及可調(diào)比的驗算。根據(jù)所選調(diào)節(jié)閥的C值計算當調(diào)節(jié)閥處于最小開度以及最大開度情況下其可調(diào)比是否滿足要求，根據(jù)計算出的可調(diào)比求出最大流量和最小流量與調(diào)節(jié)閥在最小開度及最大開度下的流量進行比較，反復驗算，直至合格為止。 四、調(diào)節(jié)閥選型實例某寫字樓共十二層,建筑面積約為1

7、1000平米,層高3.6米,采用一臺約克螺桿冷水機組,制冷量為1122KW。（1）壓差的確定經(jīng)水力計算,系統(tǒng)在最小負荷（旁通管處于最大負荷）情況下總阻力損失H約為235KPa在系統(tǒng)冷凍水供回水主干管處設置壓差旁通控制裝置,旁通管處冷源側(cè)水管道阻力損失為80KPa,末端最不利環(huán)路阻力損失為155 KPa。（2）通調(diào)節(jié)閥水量計算：經(jīng)過計算知，該空調(diào)系統(tǒng)在其最小支路循環(huán)時，其負荷為最小負荷，約為總負荷的35，利用公式（1） G=(Q-Qmin)*3.6/CP*T，算得所需旁通得最大流量為125.4m3/h,再由最不利環(huán)路壓差155 KPa。（3）流通能力的計算根據(jù)公式（2）C=316G*(P/)-1

8、/2 算得C=100.6（4）調(diào)節(jié)閥選型下表為上海恒星泵閥制造有限公司的ZDLN型電子式電動直通雙座調(diào)節(jié)閥的技術參數(shù)表，由公式（2）算得C=100.6,該調(diào)節(jié)閥的固有流量特性為直線型和等百分比特性，按照等百分比特性選擇最接近的C值，得到管徑為DN80,C值為110，符合選型要求。公稱通徑DN(mm)253240506580100125150200250300400額定流量系數(shù)Kv 直線12.119.430.348.375.9121193.6302.5484759121019362920等百分比1117.627.54469.3110176275440693110017602700額定行程L(mm

9、)16254060120公稱壓力PN（MPa)1.6、4.0、6.4固有流量特性直線、等百分比固有可調(diào)比R50：1信號范圍（mA.DC)010、420電源電壓220V、50Hz作用方式故障時：全開、全閉、自鎖位允許泄漏（1/h)10-3×閥額定容量工作溫度t( )常溫型-20200、-40250、-60250散熱型-40450、-60450高溫型450650低溫型-60-100、-100-200、-200250（5）調(diào)節(jié)閥的開度及可調(diào)比驗算旁通管段總長為6m,查上表當C=110時，由公式(4) P=(316G/C)2 得到P129.8 KPa,當旁通管道采用與調(diào)節(jié)閥相同的管徑時，當旁

10、通管道最大水量為125.4m3/h，經(jīng)過水力計算，總沿程損失為42.8 KPa,總局部損失為23 KPa，調(diào)節(jié)閥兩端壓差為129.842.823=64KPa<129.8 KPa,閥門能力PV=64/129.8=0.49,這時調(diào)節(jié)閥的流量特征曲線為等百分比特性，此時處理的實際最大旁通水量為88.1m3/h<125.4m3/h,其流量只有系統(tǒng)要求的最大旁通流量的70%，由公式(2)可以求得實際可調(diào)比Rs=7,即實際最小流量為88.1/7=12.6m3/h，最大流量與最小流量顯然均不能滿足實際要求，所以旁通管的管徑選擇DN80不合適。按照上述計算方法，繼續(xù)試算，當選用DN125的旁通管時

11、，計算得調(diào)節(jié)閥兩端壓差為123.2 KPa，PV=0.95，此時處理的最大旁通水量為122.1m3/h,相對開度為90，相對流量為97.3%，由公式（2）可以求得實際可調(diào)比Rs=9.7，即最小旁通水量為122.1/9.7=12.6 m3/h與調(diào)節(jié)閥工作在10的開度下的流量12.21 m3/h相比已非常接近。此時調(diào)節(jié)閥的流量特性已接近理想流量特性曲線，已能滿足系統(tǒng)需要。五、結論通過以上分析，可以得出如下結論：（1）調(diào)節(jié)閥流通能力C的確定是選擇調(diào)節(jié)閥至關重要的一步，只有流通能力C計算正確調(diào)節(jié)閥才有可能滿足工藝要求。（2）調(diào)節(jié)閥的閥門能力PV也是選擇調(diào)節(jié)閥的重要指標之一，原則上要盡可能選擇大的Pv值。（3）調(diào)節(jié)閥的實際可調(diào)比Rs是決定調(diào)節(jié)閥能否滿足工藝要求的參數(shù)之一。實際可調(diào)比往往遠遠小于理想可調(diào)比，但是在選擇調(diào)節(jié)閥時要盡可能使實際可調(diào)比接近最大