平衡閥

對于靜態(tài)失調(diào)問題，在系統(tǒng)中安裝平衡閥，并用智能儀表對平衡閥進行調(diào)試，就可以有效消除某些環(huán)路的剩余壓頭，使各個環(huán)路的流量都能符合設(shè)計流量。
　　平衡閥是一種特殊功能的閥門，它具有良好的流量調(diào)節(jié)特性，相對流量與相對開度呈線性關(guān)系。有精確的閥門開度指示，zui小讀數(shù)為閥門全開度的1%。有可靠的開度鎖定記憶裝置，閥門開度變動后可恢復至原鎖定位置。有截止功能，安裝了平衡閥就不必再安裝截止閥。有定量的測量功能和調(diào)節(jié)功能，系統(tǒng)調(diào)試時，調(diào)試人員通過與智能儀表人機對話，對平衡閥進行調(diào)整，即可實現(xiàn)系統(tǒng)的水力平衡。
適用場合：
　1.鍋爐或冷水機組
　　鍋爐或冷水機組在并聯(lián)安裝時，如果各機組的流量與其額定流量不*，將使機組不能在高效點運行，影響機組發(fā)揮zui大效能。這種情況，應在每臺鍋爐或冷水機組處安裝平衡閥（圖1），使每臺機組都能達到設(shè)計出力，保證每臺機組安全、正常運行。冷水機組連接多臺冷卻塔時，每臺冷卻塔也應安裝平衡閥（圖2）。
　2.熱力站
　　 在熱電站或鍋爐房向若干熱力站供熱水的系統(tǒng)中，為使各熱力站獲得要求的水流量，應在各熱力站的一次環(huán)路側(cè)安裝平衡閥。為保證各二次環(huán)路水流量為設(shè)計流量，熱力站的各二次環(huán)路側(cè)也應安裝平衡閥。
　3.小區(qū)供熱管網(wǎng)
　　小區(qū)供熱管網(wǎng)往往由一個鍋爐房或熱力站向若干幢建筑物供熱。由總管、干管和各干管上與建筑物管路入口相連的支管組成。由于每幢建筑物距離熱源遠近不同，如果缺乏有效設(shè)備來消除近環(huán)路的剩余壓頭，將使流量分配不符合設(shè)計要求，造成近端過熱，遠端過冷。應在每條干管和每條支管上安裝平衡閥，保證各干管和各幢建筑物之間的流量平衡（圖3）。
　4.建筑物內(nèi)供熱和空調(diào)管網(wǎng)
　　 建筑物內(nèi)供熱和空調(diào)管網(wǎng)系統(tǒng)，要滿足節(jié)能要求，就需要保證所有的立管和支管都符合設(shè)計流量。這時應在總管、干管、立管和支管上都安裝平衡閥（圖4）。
安裝使用：
1.安裝位置和方向
　?。?）平衡閥可安裝在回水管路上，也可安裝在供水管路上，每個環(huán)路中只需安裝一處。建議將平衡閥安裝在水溫較低的回水管路上。
　　（2）總管上的平衡閥，宜安裝在水泵的出口方向。
　?。?）平衡閥可水平安裝，也可垂直安裝。
　?。?）介質(zhì)流動方向應與閥體上標注的方向*。
　?。?）手柄上的開度指示數(shù)字應朝向調(diào)試人員能夠看得見的方向，以方便調(diào)試。閥體上的測量接頭前不應有障礙物，以免在調(diào)試時無法連接調(diào)試儀表。在吊頂內(nèi)安裝時，應使手柄的方向朝下。
2.安裝尺寸
　?。?）閥門結(jié)構(gòu)長度符合國家標準GB/T 12221。
　?。?）法蘭連接尺寸符合機械行業(yè)標準JB 78。
3.不應隨意變動平衡閥開度
　　管網(wǎng)系統(tǒng)安裝的平衡閥經(jīng)調(diào)試后，為保持系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，在系統(tǒng)正常運行過程中，不應隨意變動平衡閥的開度，特別是不應變動開度鎖定裝置。
4.不必再安裝截止閥
　　在檢修某一環(huán)路時，可將該環(huán)路上的平衡閥關(guān)閉，此時平衡閥起到截止閥截斷水流的作用，檢修完畢后再回復到原來鎖定的位置。因此安裝了平衡閥，就不必再安裝截止閥。
5.注意新系統(tǒng)與原有系統(tǒng)的平衡
　　當安裝有平衡閥的新系統(tǒng)連接于原有系統(tǒng)時，應注意新系統(tǒng)與原有系統(tǒng)水流量分配平衡問題，以免安裝了平衡閥的新系統(tǒng)（或改造系統(tǒng)）達不到應有的水流量。這時應在原有系統(tǒng)的入口處加設(shè)平衡閥。

平衡閥安裝示意圖

技術(shù)特點：
1.技術(shù)指標
　?。?）公稱壓力：1.6MPa。
　?。?）介質(zhì)允許溫度范圍：3—130℃。
2.新型結(jié)構(gòu)
　　（1）閥芯和閥桿與閥門軸線成60°夾角，使介質(zhì)的流體力學性能更優(yōu)良。
　　（2）閥芯位移采用內(nèi)動式結(jié)構(gòu)，閥門啟閉，閥桿和手柄高度不變，可適應較小的安裝空間。
　?。?）密封采用特制氟橡膠“O”形密封圈，確保無滲漏，手柄旋轉(zhuǎn)輕靈自如。
3.流量特性
　　每一種規(guī)格的KPF-3平衡閥經(jīng)試驗測量，都呈現(xiàn)了近似直線的開度—流量關(guān)系曲線，具備了良好的流量調(diào)節(jié)特性，在平衡調(diào)試時可精確地調(diào)節(jié)流量。
4.閥門開度指示
　　平衡閥閥芯的開度由手柄上的2個數(shù)字變換來表示，其中1個數(shù)字表示1/10圈，從1到10變換，另1個數(shù)字表示1圈，從1到10變換，因此，開度表示的zui小讀數(shù)為閥門全行程的1%，可清晰準確地指示閥門開度。
5.鎖定記憶裝置
　　KPF-3平衡閥具有開度鎖定記憶裝置，鎖定的閥門可以關(guān)小，但不能開大（鎖定功能）。當管路需要維修時，關(guān)閉平衡閥（截止功能），待檢修完畢后，打開閥門時，鎖定記憶裝置使閥門只能開到原鎖定位置（記憶功能），保證了平衡閥的設(shè)定流量不變。
6.流量測量裝置
　　平衡閥閥體上有2個測量接頭，調(diào)試時用連接軟管與智能儀表相連。
7.智能儀表
　　智能儀表中，輸入了根據(jù)KPF-3平衡閥流量特性曲線編制的調(diào)試軟件。調(diào)試時，儀表可顯示出閥門的壓差和流量值，并計算出該閥門在設(shè)計流量時的開度值。
8.閥門材質(zhì)
　　DN15～DN40L銅閥體采用模鍛工藝成型，材質(zhì)密實，強度高，表面平整光潔，外形精致美觀。閥芯等關(guān)鍵零部件全部采用黃銅制造，顯著提高閥門的機械性能和使用壽命。

平衡閥性能參數(shù)及安裝尺寸

平衡閥外形和安裝尺寸

選型計算：
1.新設(shè)計管網(wǎng)的選型計算
　　對于新建工程和管網(wǎng)資料齊全的改造工程，需要在管網(wǎng)水力計算的基礎(chǔ)上，計算出各平衡閥的流量值及需要消除的剩余壓頭值，然后根據(jù)平衡閥選用圖（圖6、圖7和圖8），進行選型計算。
　　選型舉例：1臺平衡閥的設(shè)計流量為1.8m3/h，需要消除的剩余壓頭為20kPa，可在圖6中將此兩點相連，兩點的連線與閥門系數(shù)Kv的坐標相交，得到一交點，即Kv=4，沿此交點與水平坐標平行作一直線，可與幾種規(guī)格的平衡閥開度直線相交。本例中可選取DN20或DN25平衡閥，但選用DN20平衡閥應更為適宜，其開度約為5.4圈，即可保證較高的測量精度，又有足夠的調(diào)節(jié)余量。

圖6 DN15-DN50平衡閥選用圖

2.舊系統(tǒng)（改造系統(tǒng)）的選型計算
　　對于舊系統(tǒng)，由于基礎(chǔ)資料不全，無法進行管網(wǎng)的水力計算。此時平衡閥的設(shè)計選型應按校核計算法進行。此種方法的計算步驟是根據(jù)該平衡閥所承擔的供熱或空調(diào)面積，按照熱指標估算出流量Q，然后按現(xiàn)有管徑（或縮小1檔）初選平衡閥，再將流量Q和初選平衡閥的Kv值代入公式?P=（Q/Kv）2〔式中?P（100kPa），Q（m3/h）〕，求出的?P如小于2kPa，則改選口徑小1檔的平衡閥，并用該口徑的Kv值再次代入上述公式，直至求出?P大于2kPa為止。

圖7 DN65-DN150平衡閥選用圖

圖8 DN200-DN450平衡閥選用圖

注：DN15-DN150平衡閥開度用手柄旋轉(zhuǎn)圈數(shù)表示（閥門全開時約為10圈）；DN200-DN450平衡閥開度用閥板開啟角度表示（閥門全開時為90°）。
智能儀表
　　智能儀表是平衡閥的配套設(shè)備，儀表中輸入了根據(jù)KPF-3平衡閥流量特性曲線編制的調(diào)試軟件，具備測量功能、分析功能和計算功能。在系統(tǒng)平衡調(diào)試時，調(diào)試人員通過與智能儀表人機對話，按照儀表顯示屏給出的數(shù)據(jù)對平衡閥予以調(diào)整。儀表通過對所測的閥門數(shù)據(jù)進行分析和計算，zui終確定管路系統(tǒng)達到水力平衡時平衡閥的開度。
 

智能儀表

1.結(jié)構(gòu)與功能
　　儀表由兩部分構(gòu)成，即壓差變送器和儀表主機，并配以聯(lián)通閥和測量軟管。壓差變送器和儀表主機之間用連接導線相連。儀表電源為交直流兩用，交流為220V，直流為4節(jié)1號電池。
　　儀表主機面板如圖9所示。數(shù)碼顯示屏右側(cè)從上至下排列的4個指示燈用于單位選擇，分別為流量—T/h和L/S；壓差—kPa和kgf/cm2。面板上共有16個按鍵，0～9個為數(shù)字，?為小數(shù)點鍵；U為單位轉(zhuǎn)換鍵；M為調(diào)試方法轉(zhuǎn)換鍵； 和為功能轉(zhuǎn)換鍵；R為執(zhí)行鍵。按鍵上方有9個指示燈，M鍵上方的1個燈為方法指示燈，稱M燈，由M鍵控制，M燈亮時是比例法；M燈不亮時是計算機法。其余從左向右排列的8個燈為功能狀態(tài)指示燈，前4個燈所代表的功能分別為：P0是讀零，修正變送器零點；Vm是讀入閥門型號；△P是測差壓；Qd是讀入設(shè)計流量。后4個燈為雙功能指示燈，在M燈不亮時分別為：Q1是測第1個開度的流量；Q2是測第2個開度的流量；Td是按設(shè)計流量求開度；M1是乘法運算，在M 燈亮時分別為：K1是求第1個開度下實際流量與設(shè)計流量的比例值；K2是求第2個開度下的比例值；KT是在要求的比例下求得的閥門應取的開度值；DV是除法運算。

圖9 智能儀表面板示意圖

2.技術(shù)指標
　　（1）總壓頭3000kPa。
　?。?）差壓測量范圍1—160 kPa。
　?。?）差壓相對誤差1%。
3.操作方法
　?。?）將被調(diào)試平衡閥置于適當開度（不能全關(guān)），將壓差變送器上的聯(lián)通閥撥到開的位置；
　?。?）用連接導線將儀表主機與壓差變送器相連；
　?。?）按儀表背后面板上的電源開關(guān)，給儀表通電。此時功能指示燈指在P0處，壓差和流量單位指在常用的單位kPa和T/h上；
　?。?）按R 鍵2至3次（有一定時間間隔），直到連續(xù)2次以上所顯示值相近，則說明傳感器已穩(wěn)定，此值為其0點值；
　?。?）打開壓差變送器上的聯(lián)通閥；（此步驟切不可遺漏，以免在下一步驟連通平衡閥上的單側(cè)測量接頭時，使壓差傳感器一側(cè)受壓過大而造成傳感器損壞。）
　?。?）用測量軟管將壓差變送器的兩個測量接口與平衡閥上的兩個測量接頭連通，變送器“+”端（變送器上標有紅點的端）接在進水方向的測量接頭上，“－” 端接在出水方向的測量接頭上；
　?。?）確定兩個測量接頭都已通水后，關(guān)上壓差變送器的聯(lián)通閥，便可進行測量；
　?。?）按 或 鍵，Vm燈亮，輸入閥門編號，各個規(guī)格閥門的編號見下表：

各個規(guī)格閥門的編號

　（9）按 或 鍵，使Q1或Q2燈亮，用數(shù)字鍵和小數(shù)點鍵輸入閥門開度，再按R鍵，即可得此時的流量測量值，并在屏幕上顯示；
　　（10）如使△P燈亮，按R鍵即可得壓差測量值；
　?。?1）結(jié)束測量的操作順序為：打開壓差變送器上的聯(lián)通閥（此步驟切不可遺漏，以免從平衡閥上的單側(cè)測量接頭上拔出測量軟管時，使壓差傳感器一側(cè)受壓過大而造成傳感器損壞。）；關(guān)機；拔出測量軟管。
4.計算機法平衡調(diào)試步驟
　?。?）按照操作方法(1)至(8)；
　?。?）按 或 鍵，使Q1燈亮，調(diào)整閥門到一個開度，用數(shù)字鍵輸入此開度值，然后按R鍵，可得此開度時的流量測量值，若此值很接近于設(shè)計流量值，可結(jié)束此閥門的調(diào)整，否則，進行下一步驟；
　?。?）使Q2燈亮，調(diào)整一下閥門開度，重復上一步驟，得到此開度下的流量測量值，若此值很接近于設(shè)計流量值，可結(jié)束此閥門的調(diào)整，否則，進行下一步驟；
　?。?）使Td燈亮，用數(shù)字鍵輸入設(shè)計流量值（T/h，4位數(shù)以內(nèi)），按R鍵，可得應取的開度值，按此開度值調(diào)整閥門，即可完成此閥門的調(diào)整；
　?。?）結(jié)束步驟同操作方法（11）。
5.比例法平衡調(diào)試步驟
　?。?）按照操作方法(1)至(8)；
　　（2）按 或 鍵使Qd燈亮，用數(shù)字鍵輸入設(shè)計流量值（T/h，4位數(shù)以內(nèi)），按R鍵確認；
　　（3）按M鍵使其上方指示燈亮，則后4個雙功能指示燈指示比例法功能；
　?。?）使K1燈亮，調(diào)整閥門到一個開度，用數(shù)字鍵輸入此開度值，然后按R鍵，得到此開度下實際流量與設(shè)計流量的比例值；
　?。?）使K2燈亮，調(diào)整一下閥門開度，重復上一步驟，得到此開度下實際流量與設(shè)計流量的比例值；
　?。?）如上兩個比例值均不滿足要求，可按 或 鍵使KT燈亮，用數(shù)字鍵輸入要求的比例值（4位以內(nèi)），按R鍵，可得應取的開度值，按此開度值調(diào)整閥門，即可完成此閥門的調(diào)整；
　?。?）結(jié)束步驟同操作方法（11）。