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    隨著建筑規(guī)模的不斷增大、暖通設(shè)計(jì)的變化以及對(duì)節(jié)能的重視，大口徑電動(dòng)閥的使用越來越多，特別是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)流程中的使用越來越頻繁，使得大口徑電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇越來越重要。

    由于市場(chǎng)上可供選擇的大口徑調(diào)節(jié)閥以調(diào)節(jié)型蝶閥為主流，調(diào)節(jié)型蝶閥的性與平穩(wěn)性不如等百分比調(diào)節(jié)閥，而市場(chǎng)上難以選擇到大口徑等百分比調(diào)節(jié)閥。本文提供了一種替代大口徑調(diào)節(jié)型蝶閥的方案。

1 閥門的調(diào)節(jié)特性

暖通空調(diào)系統(tǒng)一般要求電動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有直線的流量特性曲線，即流量變化與閥體開度變化的比值是一個(gè)定值（如末端換熱設(shè)備的水路調(diào)節(jié)）。對(duì)于系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大的變流量系統(tǒng)，還要求電動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有等百分比的流量特性曲線，以滿足在小流量時(shí)調(diào)節(jié)較平緩，而在大流量時(shí)調(diào)節(jié)靈敏的要求（如冷熱源調(diào)節(jié)）。

在實(shí)際的工作過程中，特別是在系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大的變流量系統(tǒng)中，由于調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口壓差的波動(dòng)，其實(shí)際的工作流量特性曲線會(huì)偏離理想的流量特性曲線，使電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性變差，調(diào)節(jié)精度降低。在系統(tǒng)壓力波動(dòng)較大或者閥權(quán)度較小時(shí)，調(diào)節(jié)精度變差甚至無法調(diào)節(jié)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)的溫度忽高忽低，達(dá)不到系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)特性的要求。因此需要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況選擇與流量特性相適應(yīng)的調(diào)節(jié)閥類型。

調(diào)節(jié)閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與它的開度之間的關(guān)系。調(diào)節(jié)閥的流量特性有線性特性、等百分比特性及拋物線特性三種。三種流量特性的意義如下。

1.1 等百分比特性（對(duì)數(shù)）

等百分比特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量不成直線關(guān)系，在行程的每一點(diǎn)上，單位行程變化所引起的流量的變化與此點(diǎn)的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優(yōu)點(diǎn)是流量小時(shí)，流量變化小，流量大時(shí)，則流量變化大，也就是在不同開度上，具有相同的調(diào)節(jié)精度。因此，此種調(diào)節(jié)閥具有在全行程范圍內(nèi)工作都較平穩(wěn)的特點(diǎn)，尤其在大開度時(shí)，放大倍數(shù)也大，工作更為靈敏有效，應(yīng)用廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)。

1.2 線性特性（線性）

線性特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量成直線關(guān)系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時(shí)，流量相對(duì)值變化小，流量小時(shí)，則流量相對(duì)值變化大。此種調(diào)節(jié)閥在小負(fù)荷時(shí)，調(diào)節(jié)性能過于靈敏而產(chǎn)生振蕩，大負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)遲緩而不及時(shí)，適應(yīng)能力較差。

1.3 拋物線特性

流量按行程的二次方成比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。其特性介于直線特性與等百分比特性之間，調(diào)節(jié)性能較理想但閥瓣加工較困難。

1.4 三種調(diào)節(jié)特性的比較

從上述三種特性的分析可以看出，就其調(diào)節(jié)性能上講，以等百分比特性為*，其調(diào)節(jié)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能好。而拋物線特性又比線性特性的調(diào)節(jié)性能好。因此，可根據(jù)使用場(chǎng)合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。在暖通空調(diào)實(shí)際工程應(yīng)用中，對(duì)流量調(diào)節(jié)要求穩(wěn)定、溫度波動(dòng)小的場(chǎng)合，均采用等百分比調(diào)節(jié)閥。

但大口徑的等百分比調(diào)節(jié)閥體積較大、性價(jià)比較低，在市場(chǎng)上較難生存。因此超過DN200的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥無法選到等百分比調(diào)節(jié)閥，只能采用調(diào)節(jié)型蝶閥，但并非是的方式。

2 蝶閥的調(diào)節(jié)特性

蝶閥由閥體、蝶板軸及軸封等部分組成，其行程為0°~90°。蝶閥有兩位式控制和比例控制2種方式。蝶閥的特點(diǎn)是阻力損失小、體積小、質(zhì)量輕和安裝方便，并且開啟閥門和關(guān)閉閥門的允許壓差較大，但其調(diào)節(jié)性能和關(guān)閥密閉性能較差，通常用于壓差較大但調(diào)節(jié)性能要求不高的場(chǎng)所。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，開關(guān)型電動(dòng)蝶閥常用于冷水和熱水系統(tǒng)中，作為水路的連通和關(guān)斷控制。

由于蝶閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需安裝空間小、操作便捷、可以實(shí)現(xiàn)快速啟閉以及流阻損失小等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于工業(yè)及民用各個(gè)領(lǐng)域。

開關(guān)型蝶閥不僅可以用于控制管路的通斷，而且也可以用于流量的調(diào)節(jié)，當(dāng)?shù)彘_度在15°~60°范圍內(nèi)，具有良好的線性調(diào)節(jié)特性。但直線閥在小開度時(shí)流量變化大，調(diào)節(jié)過于靈敏，易振蕩；在大開度時(shí)，調(diào)節(jié)作用又顯得微弱，造成調(diào)節(jié)不及時(shí)，不靈敏。因此對(duì)于流量調(diào)節(jié)波動(dòng)比較大的場(chǎng)合并不能保證達(dá)到調(diào)節(jié)精度。

圖1 調(diào)節(jié)閥型蝶閥流量特性

Kv 實(shí)際流量 K₁₀₀ 閥門全開時(shí)的額定流量

當(dāng)采用調(diào)節(jié)型蝶閥時(shí)，調(diào)節(jié)型蝶閥的調(diào)節(jié)性能曲線如圖1所示。在0°～30°部分流量調(diào)節(jié)為線性，但流量變化較??；在30°～60°部分流量調(diào)節(jié)為非線性，調(diào)節(jié)變化較大，較難平穩(wěn)控制；在60°～90°部分流量調(diào)節(jié)為線性，但斜率較大，調(diào)節(jié)較小的角度流量變化較大，也較難平穩(wěn)控制。因此，采用調(diào)節(jié)型蝶閥的流量控制較難實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)。

而等百分比調(diào)節(jié)閥的流量特性如圖2所示：當(dāng)閥門開度為0~30%時(shí)，流量與行程成線性比例；當(dāng)閥門開度為30%~100%時(shí)，符合VDI/VDE 2173標(biāo)準(zhǔn)n_g1=3。

根據(jù)圖2，在閥門調(diào)節(jié)的各個(gè)閥位，開度變化與流量成等百分比關(guān)系。而一般被控設(shè)備的性能曲線比起線性來往往是往上彎的曲線，而調(diào)節(jié)閥的曲線形狀是往下彎的，這樣結(jié)合后的曲線就是接近直線的，就能達(dá)到所謂的線性調(diào)節(jié)，能夠達(dá)到較好的調(diào)節(jié)性能。

因此，在調(diào)節(jié)精度比較高的場(chǎng)合，盡量采用等百分比調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)流量的控制。

3 一種替代方案

替代原則是采用多個(gè)小口徑等百分比調(diào)節(jié)閥并聯(lián)或再與蝶閥并聯(lián)。其流量不變、壓降增加不多，調(diào)節(jié)性能好。控制時(shí)，當(dāng)?shù)劝俜直乳y位小于30%時(shí)就關(guān)閉一個(gè)閥，僅其它閥在調(diào)節(jié)運(yùn)行。

選擇多個(gè)小口徑等百分比調(diào)節(jié)閥時(shí)，根據(jù)所需控制的流量范圍、壓降等來確定數(shù)量，其性能參數(shù)見圖3。

圖3 等百分比調(diào)節(jié)閥選型流量曲線圖

調(diào)節(jié)型蝶閥的選用口徑從DN250到DN600，根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)小口徑（DN400以下）和大口徑（DN400以上）的調(diào)節(jié)型蝶閥采用不同的方式：

（1）小口徑時(shí)，采用多個(gè)小口徑等百分比調(diào)節(jié)閥并聯(lián)的方式。以DN300調(diào)節(jié)型蝶閥（該回路的額定流量為600m³/h）為例簡(jiǎn)要說明：

1）可采用2個(gè)DN200的等百分比調(diào)節(jié)閥并聯(lián)，壓降約為25kPa；調(diào)節(jié)時(shí)采用2閥同步調(diào)節(jié)的方式，當(dāng)閥位達(dá)到30%以下時(shí)，考慮到閥門的控制精度，將其中一個(gè)閥關(guān)閉，另一個(gè)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)；

2）也可以采用3個(gè)DN150的等百分比調(diào)節(jié)閥并聯(lián)，壓降約為12kPa；調(diào)節(jié)時(shí)采用3閥同步調(diào)節(jié)的方式，當(dāng)閥位達(dá)到30%以下時(shí)，考慮到閥門的控制精度，將其中一個(gè)閥關(guān)閉，另2個(gè)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)閥位再達(dá)到2個(gè)閥的30%以下時(shí)，將其中一個(gè)閥關(guān)閉，另1個(gè)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。同樣，DN250調(diào)節(jié)型蝶閥（該回路的額定流量為290m3/h）可采用2個(gè)DN150的等百分比調(diào)節(jié)閥并聯(lián)，壓降約為30kPa；調(diào)節(jié)時(shí)采用2閥同步調(diào)節(jié)的方式，當(dāng)閥位達(dá)到30%以下時(shí)，考慮到閥門的控制精度，將其中一個(gè)閥關(guān)閉，另一個(gè)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（2）大口徑時(shí)，采用1個(gè)開關(guān)型蝶閥和多個(gè)小口徑等百分比調(diào)節(jié)閥并聯(lián)的方式。以DN600調(diào)節(jié)型蝶閥（該回路的額定流量為2550m³/h）為例簡(jiǎn)要說明：為了提高控制精度，開關(guān)閥的流量約占總流量的40%（1000m³/h），其它采用等百分比調(diào)節(jié)閥。考慮到調(diào)節(jié)線性，開關(guān)閥的壓降與等百分比調(diào)節(jié)閥應(yīng)相同，按25kPa的壓降選擇，則根據(jù)壓降曲線，開關(guān)閥的口徑為DN150；根據(jù)流量與壓降選擇，采用5個(gè)DN200的等百分比調(diào)節(jié)閥并聯(lián)，其壓降為25kPa。兩者并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)流量較大時(shí)，調(diào)節(jié)等百分比調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量；當(dāng)?shù)劝俜直日{(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量低于1500m³/h時(shí)，關(guān)閉開關(guān)閥，由等百分比調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，再根據(jù)流量的變化，調(diào)節(jié)等百分比調(diào)節(jié)閥關(guān)閉個(gè)數(shù)。這樣還可以實(shí)現(xiàn)較小流量的調(diào)節(jié)。

同樣，以DN400調(diào)節(jié)型蝶閥（該回路的額定流量為900m³/h）為例簡(jiǎn)要說明：為了提高控制精度，開關(guān)閥的流量約占總流量的40%（360m³/h），其它采用等百分比調(diào)節(jié)閥。考慮到調(diào)節(jié)線性，開關(guān)閥的壓降與等百分比調(diào)節(jié)閥應(yīng)相同，按25kPa的壓降選擇，則根據(jù)壓降曲線，開關(guān)閥的口徑為DN100。根據(jù)流量與壓降選擇，采用3個(gè)DN150的等百分比調(diào)節(jié)閥并聯(lián)，其壓降為25kPa。兩者并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)流量較大時(shí)，調(diào)節(jié)等百分比調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量；當(dāng)?shù)劝俜直日{(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量低于500m³/h時(shí)，關(guān)閉開關(guān)閥，由等百分比調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，再根據(jù)流量的變化，調(diào)節(jié)等百分比調(diào)節(jié)閥關(guān)閉個(gè)數(shù)。這樣還可以實(shí)現(xiàn)較小流量的調(diào)節(jié)。

以上壓降以小于30kPa為準(zhǔn)，如果壓降再取小，則需要增加并聯(lián)的閥門數(shù)量，在此不贅述。

調(diào)節(jié)型蝶閥的線性特性使得其調(diào)節(jié)性能差。而采用多個(gè)等百分比調(diào)節(jié)閥并聯(lián)或開關(guān)型蝶閥與多個(gè)等百分比調(diào)節(jié)閥并聯(lián)的替代方式，可以解決其調(diào)節(jié)性能差的問題，是技術(shù)可行的方案