空調(diào)冷凍水系統(tǒng)壓差調(diào)節(jié)閥的原理及計(jì)算

1、空調(diào)冷凍水系統(tǒng)壓差調(diào)節(jié)閥的原理及計(jì)算本文就空調(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(jìn)行了分析， 并對(duì)其選型計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)闡述，得出一些結(jié)論和選擇計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問題。為保證空調(diào)冷凍水系統(tǒng)中冷水機(jī)組的流量基本恒定；冷凍水泵運(yùn)行工況穩(wěn) 定，一般采用的方法是：負(fù)荷側(cè)設(shè)計(jì)為變流量，控制末端設(shè)備的水流量，即采用 電動(dòng)二通閥作為末端設(shè)備的調(diào)節(jié)裝置以控制流入末端設(shè)備的冷凍水流量。在冷源側(cè)設(shè)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(shí)際工程中，由于設(shè)計(jì)人員往往忽視了調(diào)節(jié)閥選擇計(jì)算的重要性， 在設(shè)計(jì)過程中，一般只 是簡(jiǎn)單的在冷水機(jī)組與用戶側(cè)設(shè)置了旁通管， 其旁通管管徑的確定以及旁通調(diào)節(jié) 閥的

2、選擇未經(jīng)詳細(xì)計(jì)算，這樣做在實(shí)際運(yùn)行中冷水機(jī)組流量的穩(wěn)定性往往與設(shè)計(jì) 有較大差距，旁通裝置一般無法達(dá)到預(yù)期的效果， 為將來的運(yùn)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(jì)算方法并結(jié)合實(shí)際工程作一簡(jiǎn)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥、測(cè)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(cè)壓管對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的供回水管的壓差進(jìn)行 檢測(cè)，根據(jù)其結(jié)果與設(shè)定壓差值的比較，輸出控制信號(hào)由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(shè)定的壓差值。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行壓差高于設(shè) 定壓差時(shí)

3、，壓差控制器輸出信號(hào)，使電動(dòng)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(shè)定值；當(dāng)系統(tǒng)壓差低于設(shè)定壓差時(shí)，電動(dòng)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(shè)定值。二、選擇調(diào)節(jié)閥應(yīng)考慮的因素調(diào)節(jié)閥的口徑是選擇計(jì)算時(shí)最重要的因素之一， 調(diào)節(jié)閥選型如果太小，在最 大負(fù)荷時(shí)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(huì)導(dǎo)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(jià)。通過計(jì)算得到的調(diào)節(jié)閥應(yīng)在10% 90%的開啟度區(qū)間進(jìn)行調(diào)節(jié),同時(shí)還應(yīng) 避免使用低于10%。另外，安裝調(diào)節(jié)閥時(shí)還要考慮其閥門能力Pv（即調(diào)節(jié)閥全開時(shí)閥門上的壓差占管段總壓

4、差的比例），從調(diào)節(jié)閥壓降情況來分析，選擇調(diào)節(jié)閥時(shí)必須結(jié)合調(diào)節(jié) 閥的前后配管情況，當(dāng)PV值小于0.3時(shí)，線性流量特性的調(diào)節(jié)閥的流量特性曲 線會(huì)嚴(yán)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(jì)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(dāng)調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，閥兩端 壓力降為105pa,流體密度為1g/cm3時(shí)，每小時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體的立方米數(shù)。 進(jìn) 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(dāng)調(diào)節(jié)閥 全開時(shí)，流通60°F的清水，閥兩端壓力降為1b/in 2時(shí)每分鐘流過閥門的流量，c v=1.167k v。壓差旁通調(diào)節(jié)裝置示意圖如下水親

5、冷水機(jī)粗電緲二通閥贈(zèng)略阻力未晴用戶(1) 確定調(diào)節(jié)閥壓差值(/ P)如上圖所示，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(dāng)，所以E-F之間的壓差值應(yīng)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(jì)算調(diào)節(jié)閥需要旁通的最大和最小流量對(duì)于單機(jī)組空調(diào)機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)末端用戶實(shí)際使用的最低負(fù)荷就可以確定最小 負(fù)荷所需的流量，從而確定最大旁通流量，其公式為：G=(Q-Qm)*3.6/C p* / t 公式中,G為流量單位為(m/h ), Q為冷水機(jī)組的制冷量(KW),Qmin空調(diào)系統(tǒng) 最小負(fù)荷

6、(KW), Cp為水的比熱,C P=4.187kJ/kg. °C,厶為冷凍水供回水溫差,一 般為5 °C根據(jù)實(shí)際可調(diào)比Rs= 10 ( FV) 1/2 (2)即可算出調(diào)節(jié)閥的旁通最小流量(3) 計(jì)算壓差調(diào)節(jié)閥所需的流通能力C1/2C=316G*(/ F/ p )(3)公式中，p為密度,單位為(g/cm3) ,G為流量，單位為(mVh ) ,/P為調(diào) 節(jié)閥兩端壓差，單位為(Fa)。根據(jù)計(jì)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(jì)算值。IIi I'i(4) 調(diào)節(jié)閥的開度以及可調(diào)比的驗(yàn)算。根據(jù)所選調(diào)節(jié)閥的 C值計(jì)算當(dāng)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

7、滿足要求， 根據(jù)計(jì)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(jìn)行比較，反復(fù)驗(yàn)算，直至合格為止。四、調(diào)節(jié)閥選型實(shí)例某寫字樓共十二層,建筑面積約為11000平米,層高3.6米,采用一臺(tái)約克螺桿冷水機(jī)組,制冷量為1122KW（1）壓差的確定經(jīng)水力計(jì)算，系統(tǒng)在最小負(fù)荷（旁通管處于最大負(fù)荷）情況下總阻力損失 H 約為235KP在系統(tǒng)冷凍水供回水主干管處設(shè)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80KFP,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(jì)算：經(jīng)過計(jì)算知，該空調(diào)系統(tǒng)在其最小支路循環(huán)時(shí)，其負(fù)荷為最小負(fù)荷，約為總負(fù)荷的35%，利用公式（1）

8、 G=（Q-Qmin）*3.6/C p* / 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(jì)算根據(jù)公式（2） C=316G*（/ P/ p ）-1/2 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(dòng)直通雙座調(diào)節(jié)閥的 技術(shù)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（mm25 )3240506580100125150200250300400額定流量系直線12.

9、119.430.348.375.9121193.6302.5484759121019362920數(shù)Kv等 百 分 比1117.627.54469.31101762754406931100176C2700額定行程 L(mm)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(hào)范圍(mA.DC)0 10、4 20電源電壓220V、50Hz作用方式故障時(shí)：全開、全閉、自鎖位允許泄漏( 1/h)10-3 x閥額定容量工作溫度t( C)常溫型-20 200、-40 250、-60 250散熱型-40 450、-60 450高溫型45065

10、0低溫-60 -100、-100 -200、-200 250型(5) 調(diào)節(jié)閥的開度及可調(diào)比驗(yàn)算旁通管段總長(zhǎng)為6m,查上表當(dāng)C=110時(shí)，由公式(4) /P=p (316G/C)2得到/P= 129.8 KPa,當(dāng)旁通管道采用與調(diào)節(jié)閥相同的管徑時(shí)，當(dāng)旁通管道最大水量為125.4m3/h ,經(jīng)過水力計(jì)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 129.8 42.8 23=64KP<129.8 KPa,閥門能力 Pv=64/129.8=0.49, 這時(shí)調(diào)節(jié)閥的流量特征曲線為等百分比特性，此時(shí)處理的實(shí)際最大旁通水量為 88.1m3/h<125.4m3/h

11、,其流量只有系統(tǒng)要求的最大旁通流量的 70%由公式 可以 求得實(shí)際可調(diào)比RS=7,即實(shí)際最小流量為88.1/7=12.6m 3/h，最大流量與最小流量 顯然均不能滿足實(shí)際要求，所以旁通管的管徑選擇DN80不合適。按照上述計(jì)算方法，繼續(xù)試算，當(dāng)選用DN125的旁通管時(shí)，計(jì)算得調(diào)節(jié)閥兩 端壓差為123.2 KPa，F(xiàn)V=0.95，此時(shí)處理的最大旁通水量為122.1m3/h,相對(duì)開度 為90%，相對(duì)流量為97.3%，由公式(2)可以求得實(shí)際可調(diào)比RS=9.7，即最小 旁通水量為122.1/9.7=12.6 m 3/h與調(diào)節(jié)閥工作在10%的開度下的流量12.21 m 3/h相比已非常接近。此時(shí)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(jié)論通過以上分析，可以得出如下結(jié)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(guān)重要的一步，只有流通能力C計(jì)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(biāo)之一，原則上要盡可 能選擇大的Pv值。（3）調(diào)節(jié)閥的實(shí)際可調(diào)比R是決定調(diào)節(jié)閥能否滿足工藝要求的參數(shù)之一。 實(shí)際可調(diào)比往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理想可調(diào)比，但是在選擇調(diào)節(jié)閥時(shí)要盡可能使實(shí)際可調(diào) 比