動態平衡電動調節閥在板式換熱機組中應用

魏慶豐

（大連優力特換熱設備制造有限公司,遼寧 大連 116600）

1 概述

1.1 簡介

電動調節閥主要由閥體和執行器兩部分組成，是自動化過程控制過程中的重要執行機構。按照PLC給定的信號精準執行閥門的開關操作，從而實現對管道中流體量的控制，并能將閥門的開關程度以信號形勢反饋給PLC，并能根據預先設定，在系統故障（斷電等）時實現自動關閉（或保持暢通），以達到一定保護作用。本文介紹的動態平衡電動調節閥即具備原有電動調節閥的調節功能，又同時具備平衡閥的功能，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 主要結構特點

直行程電動驅動器，不同口徑閥體配套不同執行器，關斷壓力大；獨有LED窗口，顯示閥門開度和運行情況；閥門KVS在30～100%隨意調節；控制信號多樣，可以多種PLC匹配使用；執行器與閥體間拆卸簡便快捷；自帶復位模塊，斷電時仍可實現大壓差關斷；彈簧膜片平衡腔設計，自行抵消管網波動對調節閥調節精度影響；自動和手動互換功能。

2 選型主要技術參數

2.1 流量特性曲線

電動調節閥流量特性曲線表示當額定形成從0變化到100%時，流經閥門的流量與百分比額定形成之間的關系。換熱設備換熱特性是一條拋物線型曲線，為達到更好的換熱效果，在動態平衡電動調節閥選型時需采用等百分比型特性曲線產品。

2.2 閥門通量Kv

每個型號的動態平衡電動調節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，當閥門兩端壓差為1bar時，電調閥的流通能力。

2.3 閥權度

閥權度指調節閥全開時兩端壓降與調節閥全關時兩端壓降之比，工程設計選型時閥權度應大于0.3。閥權度表示閥門在整個系統中的重要性程度，閥權度越大，表明閥門能夠對流量進行有效調節從而對換熱器熱量進行有效控制。但在考慮到換熱機組一次設計溫度大于運行溫度以及管網平衡方面因素時，閥權度應滿足0.25≤H≤0.5。在產品選型時，要考慮到換熱機組總的資用壓頭，初步計算所有換熱機組的平均閥權度，并利用動態平衡調節閥自身的平衡腔調節功能消耗部分換熱機組多余的資用壓頭，達到多站閥權度一致，從而實現流量的精確調節。

2.4 可調比和關斷壓差

可調比即調節閥所能控制的最大流量和最小流量之比，動態電動調節閥可調比不應小于30，換熱設備運行時的流量波動范圍應在調節閥的控制范圍內。關斷壓差為調節閥全關時閥門進出口兩端的最大壓差。

2.5 工程實例

某換熱機組熱負荷5MW，一次供回水溫度為110/70℃，一次側站內資用壓頭120Kpa，采用板式換熱機組，經計算一側流量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，查產品資料選取TPFH100-2VGC-S.12A/TRH3000-X24-S.12/TUPS-24-X2型電動調節閥，對應Kvs=160m3/h，最大關斷壓差1Mpa,計算此種型號閥門對應Kv時△p=54Kpa，對應閥權度H=0.45。

3 在換熱機組中應用

3.1 在獨立換熱機組中應用

在獨立運行的換熱機組中，動態平衡電動調節閥安裝在機組一側供水管道上，與PLC、溫度傳感器、室外溫度傳感器共同組成溫控系統，根據室外溫度變化并與PLC內置溫度曲線共同實現氣候補償功能，根據室外溫度變化，調節一次側電動調節閥開度，實現采暖的換熱機組二次側的供水溫度、回水溫度或供回水平均溫度應能自動實現氣候補償功能，并能手動設定二次側的供水溫度、回水溫度或供回水平均溫度的給定值；

3.2 在多個并聯換熱機組中應用

在多個并聯換熱機組中，動態平衡電動調節閥安裝在每套換熱機組一側供水管道上，除自動實現氣候補償功能外，還可根據自身設備特點實現管網平衡調控。由于換熱機組距離熱源的距離不同，換熱機組地勢高低不同，造成系統提供給沒個換熱機組的資用壓頭不同。部分換熱機組資用壓頭過大，導致閥門開度很小時流量仍舊很大，調節性能很差，并由此破壞了整個管網的平衡，選用動態平衡電動調節閥后，可根據沒個換熱機組資用壓頭情況調節彈簧膜片平衡腔，消除多余的資用壓頭，并根據每個換熱機組熱用戶采暖形勢不同及熱負荷不同，分別設定氣候補償曲線，從而達到一次側流量精確調節，從而達到整個管網的平衡調節。

對于實際使用中不少換熱機組不在滿負荷工況運行情況，可以根據換熱機組實際熱負荷，計算實際所需通量，調整設計動態平衡閥的Kvs值到實際通量值，以實現精準的溫度控制功能。

4 故障分析及處理方法

板式換熱機組在實際運行過程中，就動態平衡電動調節閥由于設計、使用、調試等多方面原因，導致的各式故障分析如下：

4.1 執行器電源燈亮，斷電后不復位

此故障可能存在三種原因，即：調節閥調制斷電不復位功能；閥體被異物卡住；執行器電機損壞等，排除的方法按照可能存在的原因，分別可采用調節閥調制斷電復位功能；通過手動調節判斷閥體是否被卡住，清除異物；更換執行器電機等解決。

4.2 調節精度不準確

此故障可能存在兩種原因，即：機組不在設計負荷下運行，閥門可調比過小；管網波動大，資用壓頭大等。按照故障的原因，可分別采用按照需要調整閥門KVS值，提高調節精度；調節平衡腔壓力，抵消多余資用壓頭，提高閥權度進行排除。

4.3 電動調節閥不調節

此故障可能存在四種原因，即：調節閥手動模式；PLC故障；傳感器故障；PLC溫度曲線設置不合理，沒發出調節信號等。按照產生原因，可采用以下四種方式排除：開啟調節閥自動模式；更換PLC；更換傳感器；重置PLC溫度曲線等。

5 結束語

動態平衡電動調節除繼承電動調節閥的調節功能外，還彌補了資用壓頭過大調節精度不準的不足，增加了KVS可調節功能，使用范圍更加廣泛。

[1]城鎮供熱用換熱機組 GB/T 28185-2011[S].