动态平衡型电动阀在卷烟厂空调水系统中的应用

　　工控摘要：随着经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，我国建筑能耗已占总能耗的30%，空调能耗则是商业建筑能耗的主要部分，一般占到建筑能耗的40~60%，在我国冷冻水系统的能耗更大，国内多数的冷冻水系统由于存在各种各样的设计和运行问题，使得冷冻泵的全年电耗往往达到冷机全年电耗的40%，甚至50%。
　　
　　因此在空调系统各部分能耗中，负责将冷量由冷源输送到末端去的冷冻水系统的能耗占相当可观的比例，且节能潜力，而空调水系统平衡就是降低空调水输配能耗的一个重要手段。
　　
　　在暖通空调水系统中，变流量水力系统因其自身的节能性已被广泛的认可和接受，在变水量运行中由于流量的调节，不但管路的水压时时发生变化，而且各末端装置的供回水管之间的压差也每时每刻地发生变化。不但系统总供水量发生变化时要变化，其他一些末端装置或其他一些环路供水量发生变化时也要变化，因此变流量系统的实时调节和动态平衡是实现系统节能的关键。动态平衡功能是指当任何末端设备负荷变化要求电动调节阀动作时，不论系统压力如何变化，各调节阀门都能够很有效地进行水量的调节从而实现的温度，互不干扰，实现动态地系统平衡，使系统的负荷在输出和需求上始终保持*的匹配，处于的运行状态。动态平衡电动调节阀能有效地解决以上问题，此阀门不受管网压力波动的影响，在工作压差范围内始终保持设定的水量。
　　
　　2卷烟厂空调水系统的现状
　　
　　现有的空调系统中，导致能耗高的一个主要原因之一就是水力系统不平衡，引起房间温度不能达到设计温度，并出现制冷机等设备大马拉小车，各个房间明显冷热不均等现象。与常规水系统相比，卷烟厂空调水系统也存在着严重水力失调的问题，图1是笔者对龙岩卷烟厂冷冻站集水器各支路回水温度的测试数据，一个水力平衡的水系统，其各支路之间的回水温度应该基本一致，但是从图1可以看出，龙岩卷烟厂集水器上各支路回水温度明显不一致。回水温度zui低的支路，供回水温差zui小，说明该支路供水量偏多，而其它支路供水量则明显偏少，偏多的水流量实际上就是浪费，偏得越多，水泵电耗浪费得就越多。
　　
　　在卷烟厂变水量系统的末端设备中，使用不受管网压力波动的流量控制阀即动态平衡型电动阀来控制水量，是解决变水量系统动态失调，真正节能、稳定运行的*方案。
　　
　　3动态平衡电动阀的性能分析
　　
　　经过阀门的流量可按下式计算：
　　
　　式中：Q——流经阀门的流量，m3/s；
　　
　　Kv——阀门的流通能力，与阀门的开度相对应；
　　
　　△P——阀前后的压差，bar。
　　
　　由公式得经过阀门的流量大小与阀门的开启度及阀前后的压差有关，而控制系统则根据负荷变化向阀门输出相应信号调节阀门的开度，从而达到相应的流量。因此只要能恒定调节阀前后的压差△P，就可以保证流量的变化*由阀门开度而决定，即与负荷变化相对应，而不受其它阀门开关影响产生的系统压力波动的影响，从而达到动态平衡的效果。任何一个环路的调节都不会对其他环路产生干扰，同时任何一个环路都不会受到其它环路调节的影响。
　　
　　在暖通空调应用中，由于盘管静特性为指数特性，因此为了达到良好的受控效果，*的调节阀的特性应是等百分比特性，也称对数特性，此曲线也称阀门的理想特性曲线。一个空调系统如果不能够保持调节阀开度和散热设备散热量之间的良好线性关系，则会造成受控房间温度波动频繁，系统稳定时间过长。
　　
　　动态平衡电动调节阀区别于传统的电动阀，是动态平衡与电动调节一体化的产品，动态压差平衡阀直接恒定电动调节阀两端的压差，可实现调节阀两端的压差在整个调节过程恒定，即阀权度始终为1，可实现其理想特性曲线，从而实现理想的温控效果。动态平衡电动阀在不同开度时的流量与阀门两边压差的关系曲线见图2，从图中可以看出要想达到所需的流量需要满足zui小的工作压差，当调节阀芯开度一定时，整个阀两端的实际压差小于zui小工作压差时，流量随阀门两端的压差的增加而增加，当达到阀门zui小工作压差后，经过阀门的流量将保持恒定不变，不再随阀门两端的压差的增加而变化。只有当调节阀芯的开度发生变化时，流量才发生变化。
　　
　　4实例分析
　　
　　目前卷烟厂空调水系统在末端一般都采用了二通控制阀，从表面上看这样的系统无需再平衡，因为根据设计是可用控制阀来调节流量，来达到要求的流量。因此应当能够自动达到水力平衡，但是目前大部分控制阀尺寸偏大，在许多情况下不得不将控制阀*打开，在这种情况下一些回路中将会发生过流，进而造成其他回路中的流量不足。使用动态平衡电动阀可以保证任何一个环路的调节不会影响到其他环路。
　　
　　针对本文提出的龙岩卷烟厂空调水系统水力失调的问题，每个环路可以通过动态平衡电动阀来调节目标区域的回风温度，对于变流量系统的管路应在末端安装动态压差平衡阀，不需逐级，如图3所示，K1~K3是卷包车间空调，形成环路1；K4~K6是储丝车间空调，形成环路2。
　　
　　在龙岩卷烟厂空调中各个车间因功能不同所要求的温度也不同，例如卷包车间要求室内温度为26℃，储丝车间为28℃，按照设定温度的要求和实际测量的回风温度变化，动态平衡电动阀实时地进行流量调节，当达到设定温度时，该环路1的动态平衡阀的开度维持在某一位置保持不变以输出一个恒定的流量。此时如果环路2的回风温度低于设定温度，则输出信号将环路2的动态平衡电动阀关小以减少流过储丝车间空调机组的冷水量，使制冷量减少，回风温度升高，达到设定温度，同时供回水管之间的压差会增大，由于动态平衡阀芯的定压差作用，使得环路1的流量不发生变化，制冷量不变，卷包车间仍处于平衡状态，不受系统压差变化的干扰。
　　
　　5结论
　　
　　（1）动态平衡电动调节阀安装在空调末端设备的回水管上，在卷烟厂变水量调节中，既可实时调节水量，又可实时保证所调水量恒定，避免了由于阀门调节带来的压差变化产生的相互干扰等动态失调现象，为卷烟厂的节能改造提供前提条件。
　　
　　（2）动态平衡电动调节阀提供良好的阀权度，确保线性散热受控系统的实现，保证系统的迅速稳定。
　　
　　（3）动态平衡电动调节阀调试工作量非常小，加速安装周期，系统改造、扩建时可以免调试，同时能方便的修正实际和设计工况之间的差异。