動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在板式換熱機(jī)組中應(yīng)用

魏慶豐

（大連優(yōu)力特?fù)Q熱設(shè)備制造有限公司,遼寧 大連 116600）

1 概述

1.1 簡(jiǎn)介

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要由閥體和執(zhí)行器兩部分組成，是自動(dòng)化過(guò)程控制過(guò)程中的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)。按照PLC給定的信號(hào)精準(zhǔn)執(zhí)行閥門的開關(guān)操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中流體量的控制，并能將閥門的開關(guān)程度以信號(hào)形勢(shì)反饋給PLC，并能根據(jù)預(yù)先設(shè)定，在系統(tǒng)故障（斷電等）時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉（或保持暢通），以達(dá)到一定保護(hù)作用。本文介紹的動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥即具備原有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)功能，又同時(shí)具備平衡閥的功能，特別適合管道資用壓頭較大，流量變化較大的工況使用。

1.2 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

直行程電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，不同口徑閥體配套不同執(zhí)行器，關(guān)斷壓力大；獨(dú)有LED窗口，顯示閥門開度和運(yùn)行情況；閥門KVS在30～100%隨意調(diào)節(jié)；控制信號(hào)多樣，可以多種PLC匹配使用；執(zhí)行器與閥體間拆卸簡(jiǎn)便快捷；自帶復(fù)位模塊，斷電時(shí)仍可實(shí)現(xiàn)大壓差關(guān)斷；彈簧膜片平衡腔設(shè)計(jì)，自行抵消管網(wǎng)波動(dòng)對(duì)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)精度影響；自動(dòng)和手動(dòng)互換功能。

2 選型主要技術(shù)參數(shù)

2.1 流量特性曲線

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量特性曲線表示當(dāng)額定形成從0變化到100%時(shí)，流經(jīng)閥門的流量與百分比額定形成之間的關(guān)系。換熱設(shè)備換熱特性是一條拋物線型曲線，為達(dá)到更好的換熱效果，在動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型時(shí)需采用等百分比型特性曲線產(chǎn)品。

2.2 閥門通量Kv

每個(gè)型號(hào)的動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥都有一條理想的等百分比特性曲線，都有自己的Kvs通量，Kvs表示在閥門全開狀態(tài)，當(dāng)閥門兩端壓差為1bar時(shí)，電調(diào)閥的流通能力。

2.3 閥權(quán)度

閥權(quán)度指調(diào)節(jié)閥全開時(shí)兩端壓降與調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)兩端壓降之比，工程設(shè)計(jì)選型時(shí)閥權(quán)度應(yīng)大于0.3。閥權(quán)度表示閥門在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性程度，閥權(quán)度越大，表明閥門能夠?qū)α髁窟M(jìn)行有效調(diào)節(jié)從而對(duì)換熱器熱量進(jìn)行有效控制。但在考慮到換熱機(jī)組一次設(shè)計(jì)溫度大于運(yùn)行溫度以及管網(wǎng)平衡方面因素時(shí)，閥權(quán)度應(yīng)滿足0.25≤H≤0.5。在產(chǎn)品選型時(shí)，要考慮到換熱機(jī)組總的資用壓頭，初步計(jì)算所有換熱機(jī)組的平均閥權(quán)度，并利用動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)閥自身的平衡腔調(diào)節(jié)功能消耗部分換熱機(jī)組多余的資用壓頭，達(dá)到多站閥權(quán)度一致，從而實(shí)現(xiàn)流量的精確調(diào)節(jié)。

2.4 可調(diào)比和關(guān)斷壓差

可調(diào)比即調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量和最小流量之比，動(dòng)態(tài)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥可調(diào)比不應(yīng)小于30，換熱設(shè)備運(yùn)行時(shí)的流量波動(dòng)范圍應(yīng)在調(diào)節(jié)閥的控制范圍內(nèi)。關(guān)斷壓差為調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)閥門進(jìn)出口兩端的最大壓差。

2.5 工程實(shí)例

某換熱機(jī)組熱負(fù)荷5MW，一次供回水溫度為110/70℃，一次側(cè)站內(nèi)資用壓頭120Kpa，采用板式換熱機(jī)組，經(jīng)計(jì)算一側(cè)流量107.5m3/h，增加10%后118 m3/h作為閥門通量Kv，取1/2資用壓頭60Kpa作為閥門兩端壓差△p′,推算閥門通量Kvs′=152，查產(chǎn)品資料選取TPFH100-2VGC-S.12A/TRH3000-X24-S.12/TUPS-24-X2型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，對(duì)應(yīng)Kvs=160m3/h，最大關(guān)斷壓差1Mpa,計(jì)算此種型號(hào)閥門對(duì)應(yīng)Kv時(shí)△p=54Kpa，對(duì)應(yīng)閥權(quán)度H=0.45。

3 在換熱機(jī)組中應(yīng)用

3.1 在獨(dú)立換熱機(jī)組中應(yīng)用

在獨(dú)立運(yùn)行的換熱機(jī)組中，動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝在機(jī)組一側(cè)供水管道上，與PLC、溫度傳感器、室外溫度傳感器共同組成溫控系統(tǒng)，根據(jù)室外溫度變化并與PLC內(nèi)置溫度曲線共同實(shí)現(xiàn)氣候補(bǔ)償功能，根據(jù)室外溫度變化，調(diào)節(jié)一次側(cè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)采暖的換熱機(jī)組二次側(cè)的供水溫度、回水溫度或供回水平均溫度應(yīng)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)氣候補(bǔ)償功能，并能手動(dòng)設(shè)定二次側(cè)的供水溫度、回水溫度或供回水平均溫度的給定值；

3.2 在多個(gè)并聯(lián)換熱機(jī)組中應(yīng)用

在多個(gè)并聯(lián)換熱機(jī)組中，動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝在每套換熱機(jī)組一側(cè)供水管道上，除自動(dòng)實(shí)現(xiàn)氣候補(bǔ)償功能外，還可根據(jù)自身設(shè)備特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)平衡調(diào)控。由于換熱機(jī)組距離熱源的距離不同，換熱機(jī)組地勢(shì)高低不同，造成系統(tǒng)提供給沒(méi)個(gè)換熱機(jī)組的資用壓頭不同。部分換熱機(jī)組資用壓頭過(guò)大，導(dǎo)致閥門開度很小時(shí)流量仍舊很大，調(diào)節(jié)性能很差，并由此破壞了整個(gè)管網(wǎng)的平衡，選用動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥后，可根據(jù)沒(méi)個(gè)換熱機(jī)組資用壓頭情況調(diào)節(jié)彈簧膜片平衡腔，消除多余的資用壓頭，并根據(jù)每個(gè)換熱機(jī)組熱用戶采暖形勢(shì)不同及熱負(fù)荷不同，分別設(shè)定氣候補(bǔ)償曲線，從而達(dá)到一次側(cè)流量精確調(diào)節(jié)，從而達(dá)到整個(gè)管網(wǎng)的平衡調(diào)節(jié)。

對(duì)于實(shí)際使用中不少換熱機(jī)組不在滿負(fù)荷工況運(yùn)行情況，可以根據(jù)換熱機(jī)組實(shí)際熱負(fù)荷，計(jì)算實(shí)際所需通量，調(diào)整設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)平衡閥的Kvs值到實(shí)際通量值，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的溫度控制功能。

4 故障分析及處理方法

板式換熱機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，就動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由于設(shè)計(jì)、使用、調(diào)試等多方面原因，導(dǎo)致的各式故障分析如下：

4.1 執(zhí)行器電源燈亮，斷電后不復(fù)位

此故障可能存在三種原因，即：調(diào)節(jié)閥調(diào)制斷電不復(fù)位功能；閥體被異物卡住；執(zhí)行器電機(jī)損壞等，排除的方法按照可能存在的原因，分別可采用調(diào)節(jié)閥調(diào)制斷電復(fù)位功能；通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)判斷閥體是否被卡住，清除異物；更換執(zhí)行器電機(jī)等解決。

4.2 調(diào)節(jié)精度不準(zhǔn)確

此故障可能存在兩種原因，即：機(jī)組不在設(shè)計(jì)負(fù)荷下運(yùn)行，閥門可調(diào)比過(guò)?。还芫W(wǎng)波動(dòng)大，資用壓頭大等。按照故障的原因，可分別采用按照需要調(diào)整閥門KVS值，提高調(diào)節(jié)精度；調(diào)節(jié)平衡腔壓力，抵消多余資用壓頭，提高閥權(quán)度進(jìn)行排除。

4.3 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥不調(diào)節(jié)

此故障可能存在四種原因，即：調(diào)節(jié)閥手動(dòng)模式；PLC故障；傳感器故障；PLC溫度曲線設(shè)置不合理，沒(méi)發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)等。按照產(chǎn)生原因，可采用以下四種方式排除：開啟調(diào)節(jié)閥自動(dòng)模式；更換PLC；更換傳感器；重置PLC溫度曲線等。

5 結(jié)束語(yǔ)

動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)除繼承電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)功能外，還彌補(bǔ)了資用壓頭過(guò)大調(diào)節(jié)精度不準(zhǔn)的不足，增加了KVS可調(diào)節(jié)功能，使用范圍更加廣泛。

[1]城鎮(zhèn)供熱用換熱機(jī)組 GB/T 28185-2011[S].