哈爾濱平房凈水廠一、二期凈水間氣動 管路系統(tǒng)創(chuàng)新優(yōu)化改造

楊志國

摘要：由于生產(chǎn)工藝需要，凈水廠中安裝有氣動系統(tǒng)與各種氣動執(zhí)行器。如何減少氣動管路系統(tǒng)中壓縮空氣的雜質(zhì)和水分，從而保證各種氣動執(zhí)行器的完好率、提高它們的使用效率，是每個凈水廠亟待解決的問題。本文闡述了平房凈水廠一、二期凈水間氣動管路系統(tǒng)創(chuàng)新優(yōu)化改造方法，在降低氣動閥門故障率的同時給凈水廠帶來了很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

關鍵詞：凈水廠；氣動管路系統(tǒng)；優(yōu)化改造

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，供熱系統(tǒng)的控制水平也在不斷提升，自力式閥門或電動調(diào)節(jié)閥門在系統(tǒng)運行過程中的使用范圍是非常廣泛的，其不僅能在一定程度上提高供暖系統(tǒng)的舒適性，同時還能降低供暖系統(tǒng)的能耗。在進行自控設備選取的時候，必須要根據(jù)供熱系統(tǒng)的實際運行情況來進行選取，這樣系統(tǒng)在運行過程中消耗的能源才能得到降低。閥門本身有著維護量非常小，使用壽命非常長的特點。

1相關基本概念

首先討論幾個與選型相關的基本概念。

（1）閥門的流通能力KV值

KV值實際上通過閥門的流量（m3/h）與其閥門前后壓差（Pa）平方根的比值。

KV=G（ΔP/105）1/2（1）

式中：G為通過閥門的流量，m3/h；Δp為閥門前后壓差，Pa。

閥門全開時的KV值實際上反映了閥門的最大流通能力（m3/h），也是選擇電動調(diào)節(jié)閥門時一個最基本的調(diào)0節(jié)參數(shù)。

（2）調(diào)節(jié)閥的控制比率R

調(diào)節(jié)閥的控制比率R實際上是閥門的最大流通能力（m3/h）和具有調(diào)節(jié)特性時閥門的最小流通能力（m3/h）的比值。

R=KVlKVS（2）

式中：KVl為控制閥門的最大流通能力，m3/h；

KVS為具有調(diào)節(jié)特性時，控制閥門的最小流通能力，m3/h；調(diào)節(jié)閥的控制比率R表征調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性。

閥門KVS值的測定是在閥門正常開啟度的0%～10%范圍內(nèi)，在一個理想特性點進行測定的。在這一點，實際閥門特性曲線與理想閥門特性曲線的偏離>±30%。

在實際中，閥門對應的KVS值是指閥門可以進行穩(wěn)定調(diào)節(jié)的最低開啟度。也就是說，在熱交換系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥開啟程度小于對應的KVS值，將會引起溫度的波動。

（3）閥門的權度Va

閥門權度Va是在閥門全開時消耗在閥門上的壓差和當閥門關閉時閥門兩端壓差的比值。

Va=ΔplΔps（3）

式中：Δpl為閥門全開時，消耗在閥門上的壓差，Pa；Δps為閥門關閉時，閥門兩端壓差，Pa。

閥門權度Va是表達一個閥門在整個系統(tǒng)中重要性的程度，經(jīng)常用百分數(shù)來表示。

2選擇和使用

在進行閥門選擇的時候，首先必須要確定閥門的權度，在供熱系統(tǒng)運行的過程中，閥門權度發(fā)揮的作用非常重要，閥門權度越大供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力就越強。換熱站在運行的過程中，電動調(diào)節(jié)閥門能夠有效降低供電系統(tǒng)閥門壓降的50%，如果在進行閥門選擇的時候，如果閥門的權度過小，那么在閥門權度增加的過程中，閥門兩端的壓差就會出現(xiàn)迅速下降的現(xiàn)象。

如果閥門開度過小的話，那么供熱系統(tǒng)的流量就會發(fā)生非常大的變化，在進行閥門選擇的時候如果閥門開度過大的話，那么供熱系統(tǒng)的流量也會隨之變小。供熱系統(tǒng)在運行的過程中，如果開度過小的話，那么其的流量系數(shù)就會被無線放大，這時會閥門本身的調(diào)節(jié)特性就會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，閥門開度過大的話，供熱系統(tǒng)的流量放大系數(shù)就會縮小，這樣閥門在對供熱系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)的時候，其就會出現(xiàn)非常大的偏差問題，這些問題對供熱系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性會造成非常大的影響。

在進行閥門選擇的時候，確定了權度之后，還必須要根據(jù)假定閥門兩端之間的壓差和相關的流量設計來進行選擇，對閥門全開時，系統(tǒng)的KV進行計算，并將計算出來的KV的數(shù)值來進行閥門選擇。一般情況下閥門的選擇都會大于或者等于計算值，這樣就對閥門的最大開度指進行詳細的計算，并對閥門的權度進行重新和對，這樣選擇出最適合的閥門。

供熱西統(tǒng)在運行過程中去，其的負荷是在不斷變化的，并且其在運行過程中對控制閥的要求是非常高的，即使控制閥的流量非常小，也必須要有非常好的調(diào)節(jié)能力。要想提高控制閥的調(diào)節(jié)能力，就要不斷對其的控制比率進行控制，這樣供熱系統(tǒng)的溫度才能達到相關規(guī)定的要求。供熱系統(tǒng)熱負荷的變化非常大，并且其在采暖的過程中對熱水溫度的要求也非常高。

從上面的分析可以知道，在閥門的流通能力小于具有調(diào)節(jié)特性時閥門的最小流通能力KVS時，不可能進行穩(wěn)定調(diào)節(jié)，因此在選型中，有必要保證負荷的變化使閥門的流通能力保持在KVS～KVl之間，也就是需要對最小負荷情況下的流通能力進行驗算，確保其大于KVS。

在供熱系統(tǒng)實際運行的過程中，其的壓差和負荷的變化是非常大的，并且其在運行的過程中經(jīng)常會導致閥門出現(xiàn)控制比率非常高的現(xiàn)象，在這個過程中系統(tǒng)的最大流量變化為6th，最小流量的變化為0.3th，通過這個數(shù)據(jù)我們可以知道閥門的最大KV。在進行閥門選擇逗笑兒時候，一般情況下閥門的權度一般為60%，及時在不利工況的情況下，其的最小資用壓差為6th，這樣閥門的最大KV才能得到確認。

KVl=6/0.61/2=7.75m3/h

選用最大KVl值為10m3h的閥門，實際壓降為36kPa，閥權度為36%，換熱器壓降為6.4kPa。當流量最小時0.3t/h，如果資用壓頭不變，由于阻力與流量的平方成正比，可知換熱器的壓降由6噸流量時的64kPa下降為160Pa，則閥門能夠進行調(diào)節(jié)的最小流通能力為KVS=0.3/（1-0.0016）1/2=0.3m3/h，這樣就可以得出應具有的控制比率：R=KVlKVS=10/0.3=33。

但當壓差為最大值400kPa，則KVS=0.3/（4-0.0016）1/2=0.15m3/h，R=KVl/KVS=10/0.15=66。

從上述描述中我們可以看出供熱系統(tǒng)資用壓差的變化，這樣其對閥門的控制效率才能得到提高，閥門的控制比率在一定范圍之內(nèi)，一般齊的線性控制比一般在200-50，其中最典型的就是數(shù)對特性閥門和指數(shù)特性閥門，其一般為50-30。這樣在有些情況下，資用壓差的變化往往會導致控制比率要求超過閥門的控制比率范圍.同時，通過上例也可以看到閥權度過小（實際權度為36%）也是導致對調(diào)節(jié)比率要求增高的一個原因。另外，過高壓差也往往會導致電動調(diào)節(jié)閥驅動器的驅動力不足，難以開啟或關閉，更談不上調(diào)節(jié)。因此在必要的情況下應加設差壓控制裝置，使系統(tǒng)壓差保持在一個穩(wěn)定合理的范圍內(nèi)，見圖2。此時，當閥門關閉時，通過調(diào)節(jié)閥的壓差等于差壓控制裝置的設定壓差；當閥門全開時，通過調(diào)節(jié)閥的壓差等于差壓控制器的設定壓差減去通過熱交換裝置及附件的壓差。這樣可以使閥門的KV權度和控制比率都處在合理的范圍內(nèi)，達到良好的調(diào)節(jié)性能。

最后應注意的一點是電動調(diào)節(jié)閥門所能接受的控制信號及驅動器速度。驅動器所能接受的控制信號應與自控系統(tǒng)的控制信號相匹配，同時驅動器的行程速度對于采暖系統(tǒng)來講，速度可相對較慢，這是因為采暖的負荷變化是一個漸變過程，而熱水供應系統(tǒng)則應使用速度較快的閥門，以保證根據(jù)負荷的變化進行迅速的調(diào)節(jié)。

3結論

通過上述文章，我們可以知道在進行電動閥門選擇的時候，必須要嚴格遵循幾個要求，當系統(tǒng)本身運行波動非常大的時候，要選擇差壓控制裝置，這樣系統(tǒng)在運行的過程中，其的差壓才能得到穩(wěn)定，在進行閥門KV值選擇的時候，必須要保證其的控制率在合理的范圍之內(nèi)，并且還要保證在系統(tǒng)運行過程中，閥門有著非常大的權度，這樣在系統(tǒng)兩端壓差作用下電動調(diào)節(jié)閥門才能真正的發(fā)揮出其的價值。

參考文獻：

[1]王麗艷.集中供熱系統(tǒng)中分布式變頻泵與電動調(diào)節(jié)閥聯(lián)動調(diào)控的案例分析[J].區(qū)域供熱，2018（2）.

[2]王軍，肖培蕾，曹婷，等.集中供熱系統(tǒng)的水泵智能在線分析控制器的研究[J].區(qū)域供熱，2016（3）：34-39.

[3]程美娜.電動調(diào)節(jié)閥制造過程的質(zhì)量控制[J].工業(yè)，2016（8）：00293-00293.

[4]郭嘉宇，郭海洋，高航，等.一種數(shù)字化供暖系統(tǒng)：，CN205191727U[P].2016.