動態(tài)平衡型電動閥在卷煙廠空調(diào)水系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　工控摘要：隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國建筑能耗已占總能耗的30%，空調(diào)能耗則是商業(yè)建筑能耗的主要部分，一般占到建筑能耗的40~60%，在我國冷凍水系統(tǒng)的能耗更大，國內(nèi)多數(shù)的冷凍水系統(tǒng)由于存在各種各樣的設(shè)計和運行問題，使得冷凍泵的全年電耗往往達(dá)到冷機全年電耗的40%，甚至50%。
　　
　　因此在空調(diào)系統(tǒng)各部分能耗中，負(fù)責(zé)將冷量由冷源輸送到末端去的冷凍水系統(tǒng)的能耗占相當(dāng)可觀的比例，且節(jié)能潛力，而空調(diào)水系統(tǒng)平衡就是降低空調(diào)水輸配能耗的一個重要手段。
　　
　　在暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，變流量水力系統(tǒng)因其自身的節(jié)能性已被廣泛的認(rèn)可和接受，在變水量運行中由于流量的調(diào)節(jié)，不但管路的水壓時時發(fā)生變化，而且各末端裝置的供回水管之間的壓差也每時每刻地發(fā)生變化。不但系統(tǒng)總供水量發(fā)生變化時要變化，其他一些末端裝置或其他一些環(huán)路供水量發(fā)生變化時也要變化，因此變流量系統(tǒng)的實時調(diào)節(jié)和動態(tài)平衡是實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵。動態(tài)平衡功能是指當(dāng)任何末端設(shè)備負(fù)荷變化要求電動調(diào)節(jié)閥動作時，不論系統(tǒng)壓力如何變化，各調(diào)節(jié)閥門都能夠很有效地進行水量的調(diào)節(jié)從而實現(xiàn)的溫度，互不干擾，實現(xiàn)動態(tài)地系統(tǒng)平衡，使系統(tǒng)的負(fù)荷在輸出和需求上始終保持*的匹配，處于的運行狀態(tài)。動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥能有效地解決以上問題，此閥門不受管網(wǎng)壓力波動的影響，在工作壓差范圍內(nèi)始終保持設(shè)定的水量。
　　
　　2卷煙廠空調(diào)水系統(tǒng)的現(xiàn)狀
　　
　　現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)中，導(dǎo)致能耗高的一個主要原因之一就是水力系統(tǒng)不平衡，引起房間溫度不能達(dá)到設(shè)計溫度，并出現(xiàn)制冷機等設(shè)備大馬拉小車，各個房間明顯冷熱不均等現(xiàn)象。與常規(guī)水系統(tǒng)相比，卷煙廠空調(diào)水系統(tǒng)也存在著嚴(yán)重水力失調(diào)的問題，圖1是筆者對龍巖卷煙廠冷凍站集水器各支路回水溫度的測試數(shù)據(jù)，一個水力平衡的水系統(tǒng)，其各支路之間的回水溫度應(yīng)該基本一致，但是從圖1可以看出，龍巖卷煙廠集水器上各支路回水溫度明顯不一致。回水溫度zui低的支路，供回水溫差zui小，說明該支路供水量偏多，而其它支路供水量則明顯偏少，偏多的水流量實際上就是浪費，偏得越多，水泵電耗浪費得就越多。
　　
　　在卷煙廠變水量系統(tǒng)的末端設(shè)備中，使用不受管網(wǎng)壓力波動的流量控制閥即動態(tài)平衡型電動閥來控制水量，是解決變水量系統(tǒng)動態(tài)失調(diào)，真正節(jié)能、穩(wěn)定運行的*方案。
　　
　　3動態(tài)平衡電動閥的性能分析
　　
　　經(jīng)過閥門的流量可按下式計算：
　　
　　式中：Q——流經(jīng)閥門的流量，m3/s；
　　
　　Kv——閥門的流通能力，與閥門的開度相對應(yīng)；
　　
　　△P——閥前后的壓差，bar。
　　
　　由公式得經(jīng)過閥門的流量大小與閥門的開啟度及閥前后的壓差有關(guān)，而控制系統(tǒng)則根據(jù)負(fù)荷變化向閥門輸出相應(yīng)信號調(diào)節(jié)閥門的開度，從而達(dá)到相應(yīng)的流量。因此只要能恒定調(diào)節(jié)閥前后的壓差△P，就可以保證流量的變化*由閥門開度而決定，即與負(fù)荷變化相對應(yīng)，而不受其它閥門開關(guān)影響產(chǎn)生的系統(tǒng)壓力波動的影響，從而達(dá)到動態(tài)平衡的效果。任何一個環(huán)路的調(diào)節(jié)都不會對其他環(huán)路產(chǎn)生干擾，同時任何一個環(huán)路都不會受到其它環(huán)路調(diào)節(jié)的影響。
　　
　　在暖通空調(diào)應(yīng)用中，由于盤管靜特性為指數(shù)特性，因此為了達(dá)到良好的受控效果，*的調(diào)節(jié)閥的特性應(yīng)是等百分比特性，也稱對數(shù)特性，此曲線也稱閥門的理想特性曲線。一個空調(diào)系統(tǒng)如果不能夠保持調(diào)節(jié)閥開度和散熱設(shè)備散熱量之間的良好線性關(guān)系，則會造成受控房間溫度波動頻繁，系統(tǒng)穩(wěn)定時間過長。
　　
　　動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥區(qū)別于傳統(tǒng)的電動閥，是動態(tài)平衡與電動調(diào)節(jié)一體化的產(chǎn)品，動態(tài)壓差平衡閥直接恒定電動調(diào)節(jié)閥兩端的壓差，可實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥兩端的壓差在整個調(diào)節(jié)過程恒定，即閥權(quán)度始終為1，可實現(xiàn)其理想特性曲線，從而實現(xiàn)理想的溫控效果。動態(tài)平衡電動閥在不同開度時的流量與閥門兩邊壓差的關(guān)系曲線見圖2，從圖中可以看出要想達(dá)到所需的流量需要滿足zui小的工作壓差，當(dāng)調(diào)節(jié)閥芯開度一定時，整個閥兩端的實際壓差小于zui小工作壓差時，流量隨閥門兩端的壓差的增加而增加，當(dāng)達(dá)到閥門zui小工作壓差后，經(jīng)過閥門的流量將保持恒定不變，不再隨閥門兩端的壓差的增加而變化。只有當(dāng)調(diào)節(jié)閥芯的開度發(fā)生變化時，流量才發(fā)生變化。
　　
　　4實例分析
　　
　　目前卷煙廠空調(diào)水系統(tǒng)在末端一般都采用了二通控制閥，從表面上看這樣的系統(tǒng)無需再平衡，因為根據(jù)設(shè)計是可用控制閥來調(diào)節(jié)流量，來達(dá)到要求的流量。因此應(yīng)當(dāng)能夠自動達(dá)到水力平衡，但是目前大部分控制閥尺寸偏大，在許多情況下不得不將控制閥*打開，在這種情況下一些回路中將會發(fā)生過流，進而造成其他回路中的流量不足。使用動態(tài)平衡電動閥可以保證任何一個環(huán)路的調(diào)節(jié)不會影響到其他環(huán)路。
　　
　　針對本文提出的龍巖卷煙廠空調(diào)水系統(tǒng)水力失調(diào)的問題，每個環(huán)路可以通過動態(tài)平衡電動閥來調(diào)節(jié)目標(biāo)區(qū)域的回風(fēng)溫度，對于變流量系統(tǒng)的管路應(yīng)在末端安裝動態(tài)壓差平衡閥，不需逐級，如圖3所示，K1~K3是卷包車間空調(diào)，形成環(huán)路1；K4~K6是儲絲車間空調(diào)，形成環(huán)路2。
　　
　　在龍巖卷煙廠空調(diào)中各個車間因功能不同所要求的溫度也不同，例如卷包車間要求室內(nèi)溫度為26℃，儲絲車間為28℃，按照設(shè)定溫度的要求和實際測量的回風(fēng)溫度變化，動態(tài)平衡電動閥實時地進行流量調(diào)節(jié)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時，該環(huán)路1的動態(tài)平衡閥的開度維持在某一位置保持不變以輸出一個恒定的流量。此時如果環(huán)路2的回風(fēng)溫度低于設(shè)定溫度，則輸出信號將環(huán)路2的動態(tài)平衡電動閥關(guān)小以減少流過儲絲車間空調(diào)機組的冷水量，使制冷量減少，回風(fēng)溫度升高，達(dá)到設(shè)定溫度，同時供回水管之間的壓差會增大，由于動態(tài)平衡閥芯的定壓差作用，使得環(huán)路1的流量不發(fā)生變化，制冷量不變，卷包車間仍處于平衡狀態(tài)，不受系統(tǒng)壓差變化的干擾。
　　
　　5結(jié)論
　　
　　（1）動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥安裝在空調(diào)末端設(shè)備的回水管上，在卷煙廠變水量調(diào)節(jié)中，既可實時調(diào)節(jié)水量，又可實時保證所調(diào)水量恒定，避免了由于閥門調(diào)節(jié)帶來的壓差變化產(chǎn)生的相互干擾等動態(tài)失調(diào)現(xiàn)象，為卷煙廠的節(jié)能改造提供前提條件。
　　
　　（2）動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥提供良好的閥權(quán)度，確保線性散熱受控系統(tǒng)的實現(xiàn)，保證系統(tǒng)的迅速穩(wěn)定。
　　
　　（3）動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥調(diào)試工作量非常小，加速安裝周期，系統(tǒng)改造、擴建時可以免調(diào)試，同時能方便的修正實際和設(shè)計工況之間的差異。