空調(diào)冷凍水系統(tǒng)壓差調(diào)節(jié)閥的選擇計(jì)算

空調(diào)冷凍水系統(tǒng)壓差調(diào)節(jié)閥的選擇計(jì)算在中央空調(diào)管路中，對(duì)于冷水機(jī)組來說冷凍水流量的減小是相當(dāng)危險(xiǎn)的。在蒸發(fā)器設(shè)計(jì)中，通常一個(gè)恒定的水流量（或較小范圍的波動(dòng)）對(duì)于保證蒸發(fā)器管內(nèi)水流速的均勻是重要的，如果流量減小，必然造成水流速不均勻，尤其是在一些轉(zhuǎn)變（如封頭）處更容易使流速減慢甚至殂成不流動(dòng)的“死水”由于蒸發(fā)溫度極低在蒸發(fā)器不斷制冷的過程中，低流速水或“死水”極容易產(chǎn)生凍結(jié)的情況，從而對(duì)冷水機(jī)組造成破壞。因此，冷水機(jī)能的流量我們要求基本恒定的。但從另一方面，從末端設(shè)備的使用要求來看，用戶則要求水系統(tǒng)作變化量運(yùn)行以改變供冷（熱）量的多少。這兩者構(gòu)成了一對(duì)矛盾，解決此矛盾最常用的方法是在供回水管上設(shè)置壓差旁通閥，壓差旁通閥工作原理是：在系統(tǒng)處于設(shè)計(jì)狀態(tài)下，所有設(shè)備都滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，壓差旁通閥開度為零（無旁通水流量），這時(shí)壓差控制器兩端接口處的壓力差（又稱用戶側(cè)供，回水壓差）P0即是控制器的設(shè)定壓差值。當(dāng)末端負(fù)荷變小后，末端的兩通閥關(guān)小，供回水壓差P0將會(huì)提高而超過設(shè)定值，在壓差控制器的作用下，壓差旁通閥將自動(dòng)打開，由于壓差旁通閥與用戶側(cè)水系統(tǒng)并聯(lián)，它的開度加大將使供回水壓差P0減小直至達(dá)到P0時(shí)才停止，部分水從旁通閥流過而直接進(jìn)入回水管，與用戶側(cè)回水混合后進(jìn)入水泵和冷水機(jī)組，這樣通過冷水機(jī)組的水量是不變化的。水泵的運(yùn)行有個(gè)高工作效率點(diǎn)，流量的變化使電機(jī)在高效率點(diǎn)處左右移動(dòng)，但最終的結(jié)果，只要管路特性不變化，水泵會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)到高效率工作點(diǎn)，我們可以通過調(diào)節(jié)管路特性去改變水泵的工作效率點(diǎn)，這樣也就是說，在流量的變化的時(shí)候，水泵要不斷的改變自己的運(yùn)行狀態(tài)，這導(dǎo)致了電流不段的變化（變大或者變?。?，這對(duì)電機(jī)的運(yùn)行都是有害的，變頻泵的電機(jī)容易燒毀也就是這個(gè)結(jié)果，因此，在一般的情況下，最好能使水泵在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)運(yùn)行，這就要求我們用旁通，無論上面的負(fù)荷怎樣變化，水泵都能在穩(wěn)定的流量下運(yùn)行，而不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的電流不段變化，使電機(jī)的壽命降低！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)，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10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。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-Qmin)*3.6/Cp*q(1)Pa，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c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。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-Qmin)*3.6/Cp*q(1)壓差旁通調(diào)節(jié)裝置示意圖如下：VV本端用戶公式中代為流量單位為(m3/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(KW),Cp為水的比熱，Cp=4.187kJ/kg.oC,q為冷凍水供回水溫差，一般為5oC根據(jù)實(shí)際可調(diào)比\5=10(Pv)1/2(2)即可算出調(diào)節(jié)閥的旁通最小流量計(jì)算壓差調(diào)節(jié)閥所需的流通能力CC=316G*(/P/p)-i/2(3)公式中，P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(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。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235KPa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80KPa，末端最不利環(huán)路阻力損失為155KPa。&(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)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155KPa。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。公禰通徑DN麗)125/50*日5,100*125*1502003心頓w取定流量系數(shù)+Kv匚直統(tǒng)整11943048.3；75.91Z1193.63021548475912101936紙口等百遂比1訐IT.G27.544+69.31101花#275+440693110017602700

額定行程L(mn)#1W40+J泗12訴1公稱壓力FIT(MF以1.6.4.0.B.4^固有流直姓、等百分■比尸用有可調(diào)比R?50:*信號(hào)范困(M.電潺電壓乎22QY,作用方式寧故隨時(shí)」全開、全閉、官鋤位點(diǎn)允許擔(dān)漏(1怎14閥麒定容皇『工作溫度】H力)1-2o^ao-,-40^250v-60^250*^-40-^450.-&0-^450^45CT—BSOhP溫型-6日~，叫'-1口甘~-即隊(duì)-2QQ'—：￡50^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=129.8KPa，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42.8KPa，總局部損失為23KPa，調(diào)節(jié)閥兩端壓差為129.8—42.8—23=64KPa<129.8KPa，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,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(shí)際可調(diào)比R「7,即實(shí)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(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123.2KPa，Pv=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R=9.7，即最小旁通水量為122.1/9.7=12.6ma/hs與調(diào)節(jié)閥工作在10%的開度下的流量12.21m3/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：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。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。V(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