平衡阀及智能仪表

平衡阀

对于静态失调问题，在系统中安装平衡阀，并用智能仪表对平衡阀进行调试，就可以有效消除某些环路的剩余压头，使各个环路的流量都能符合设计流量。
　　平衡阀是一种特殊功能的阀门，它具有良好的流量调节特性，相对流量与相对开度呈线性关系。有精确的阀门开度指示，zui小读数为阀门全开度的1%。有可靠的开度锁定记忆装置，阀门开度变动后可恢复至原锁定位置。有截止功能，安装了平衡阀就不必再安装截止阀。有定量的测量功能和调节功能，系统调试时，调试人员通过与智能仪表人机对话，对平衡阀进行调整，即可实现系统的水力平衡。
适用场合：
　1.锅炉或冷水机组
　　锅炉或冷水机组在并联安装时，如果各机组的流量与其额定流量不*，将使机组不能在高效点运行，影响机组发挥zui大效能。这种情况，应在每台锅炉或冷水机组处安装平衡阀（图1），使每台机组都能达到设计出力，保证每台机组安全、正常运行。冷水机组连接多台冷却塔时，每台冷却塔也应安装平衡阀（图2）。
　2.热力站
　　 在热电站或锅炉房向若干热力站供热水的系统中，为使各热力站获得要求的水流量，应在各热力站的一次环路侧安装平衡阀。为保证各二次环路水流量为设计流量，热力站的各二次环路侧也应安装平衡阀。
　3.小区供热管网
　　小区供热管网往往由一个锅炉房或热力站向若干幢建筑物供热。由总管、干管和各干管上与建筑物管路入口相连的支管组成。由于每幢建筑物距离热源远近不同，如果缺乏有效设备来消除近环路的剩余压头，将使流量分配不符合设计要求，造成近端过热，远端过冷。应在每条干管和每条支管上安装平衡阀，保证各干管和各幢建筑物之间的流量平衡（图3）。
　4.建筑物内供热和空调管网
　　 建筑物内供热和空调管网系统，要满足节能要求，就需要保证所有的立管和支管都符合设计流量。这时应在总管、干管、立管和支管上都安装平衡阀（图4）。
安装使用：
1.安装位置和方向
　　（1）平衡阀可安装在回水管路上，也可安装在供水管路上，每个环路中只需安装一处。建议将平衡阀安装在水温较低的回水管路上。
　　（2）总管上的平衡阀，宜安装在水泵的出口方向。
　　（3）平衡阀可水平安装，也可垂直安装。
　　（4）介质流动方向应与阀体上标注的方向*。
　　（5）手柄上的开度指示数字应朝向调试人员能够看得见的方向，以方便调试。阀体上的测量接头前不应有障碍物，以免在调试时无法连接调试仪表。在吊顶内安装时，应使手柄的方向朝下。
2.安装尺寸
　　（1）阀门结构长度符合国家标准GB/T 12221。
　　（2）法兰连接尺寸符合机械行业标准JB 78。
3.不应随意变动平衡阀开度
　　管网系统安装的平衡阀经调试后，为保持系统的平衡状态，在系统正常运行过程中，不应随意变动平衡阀的开度，特别是不应变动开度锁定装置。
4.不必再安装截止阀
　　在检修某一环路时，可将该环路上的平衡阀关闭，此时平衡阀起到截止阀截断水流的作用，检修完毕后再回复到原来锁定的位置。因此安装了平衡阀，就不必再安装截止阀。
5.注意新系统与原有系统的平衡
　　当安装有平衡阀的新系统连接于原有系统时，应注意新系统与原有系统水流量分配平衡问题，以免安装了平衡阀的新系统（或改造系统）达不到应有的水流量。这时应在原有系统的入口处加设平衡阀。

平衡阀安装示意图

技术特点：
1.技术指标
　　（1）公称压力：1.6MPa。
　　（2）介质允许温度范围：3—130℃。
2.新型结构
　　（1）阀芯和阀杆与阀门轴线成60°夹角，使介质的流体力学性能更优良。
　　（2）阀芯位移采用内动式结构，阀门启闭，阀杆和手柄高度不变，可适应较小的安装空间。
　　（3）密封采用特制氟橡胶“O”形密封圈，确保无渗漏，手柄旋转轻灵自如。
3.流量特性
　　每一种规格的KPF-3平衡阀经试验测量，都呈现了近似直线的开度—流量关系曲线，具备了良好的流量调节特性，在平衡调试时可精确地调节流量。
4.阀门开度指示
　　平衡阀阀芯的开度由手柄上的2个数字变换来表示，其中1个数字表示1/10圈，从1到10变换，另1个数字表示1圈，从1到10变换，因此，开度表示的zui小读数为阀门全行程的1%，可清晰准确地指示阀门开度。
5.锁定记忆装置
　　KPF-3平衡阀具有开度锁定记忆装置，锁定的阀门可以关小，但不能开大（锁定功能）。当管路需要维修时，关闭平衡阀（截止功能），待检修完毕后，打开阀门时，锁定记忆装置使阀门只能开到原锁定位置（记忆功能），保证了平衡阀的设定流量不变。
6.流量测量装置
　　平衡阀阀体上有2个测量接头，调试时用连接软管与智能仪表相连。
7.智能仪表
　　智能仪表中，输入了根据KPF-3平衡阀流量特性曲线编制的调试软件。调试时，仪表可显示出阀门的压差和流量值，并计算出该阀门在设计流量时的开度值。
8.阀门材质
　　DN15～DN40L铜阀体采用模锻工艺成型，材质密实，强度高，表面平整光洁，外形精致美观。阀芯等关键零部件全部采用黄铜制造，显著提高阀门的机械性能和使用寿命。

平衡阀性能参数及安装尺寸

平衡阀外形和安装尺寸

选型计算：
1.新设计管网的选型计算
　　对于新建工程和管网资料齐全的改造工程，需要在管网水力计算的基础上，计算出各平衡阀的流量值及需要消除的剩余压头值，然后根据平衡阀选用图（图6、图7和图8），进行选型计算。
　　选型举例：1台平衡阀的设计流量为1.8m3/h，需要消除的剩余压头为20kPa，可在图6中将此两点相连，两点的连线与阀门系数Kv的坐标相交，得到一交点，即Kv=4，沿此交点与水平坐标平行作一直线，可与几种规格的平衡阀开度直线相交。本例中可选取DN20或DN25平衡阀，但选用DN20平衡阀应更为适宜，其开度约为5.4圈，即可保证较高的测量精度，又有足够的调节余量。

图6 DN15-DN50平衡阀选用图

2.旧系统（改造系统）的选型计算
　　对于旧系统，由于基础资料不全，无法进行管网的水力计算。此时平衡阀的设计选型应按校核计算法进行。此种方法的计算步骤是根据该平衡阀所承担的供热或空调面积，按照热指标估算出流量Q，然后按现有管径（或缩小1档）初选平衡阀，再将流量Q和初选平衡阀的Kv值代入公式?P=（Q/Kv）2〔式中?P（100kPa），Q（m3/h）〕，求出的?P如小于2kPa，则改选口径小1档的平衡阀，并用该口径的Kv值再次代入上述公式，直至求出?P大于2kPa为止。

图7 DN65-DN150平衡阀选用图

图8 DN200-DN450平衡阀选用图

注：DN15-DN150平衡阀开度用手柄旋转圈数表示（阀门全开时约为10圈）；DN200-DN450平衡阀开度用阀板开启角度表示（阀门全开时为90°）。
智能仪表
　　智能仪表是平衡阀的配套设备，仪表中输入了根据KPF-3平衡阀流量特性曲线编制的调试软件，具备测量功能、分析功能和计算功能。在系统平衡调试时，调试人员通过与智能仪表人机对话，按照仪表显示屏给出的数据对平衡阀予以调整。仪表通过对所测的阀门数据进行分析和计算，zui终确定管路系统达到水力平衡时平衡阀的开度。
 

智能仪表

1.结构与功能
　　仪表由两部分构成，即压差变送器和仪表主机，并配以联通阀和测量软管。压差变送器和仪表主机之间用连接导线相连。仪表电源为交直流两用，交流为220V，直流为4节1号电池。
　　仪表主机面板如图9所示。数码显示屏右侧从上至下排列的4个指示灯用于单位选择，分别为流量—T/h和L/S；压差—kPa和kgf/cm2。面板上共有16个按键，0～9个为数字，?为小数点键；U为单位转换键；M为调试方法转换键； 和为功能转换键；R为执行键。按键上方有9个指示灯，M键上方的1个灯为方法指示灯，称M灯，由M键控制，M灯亮时是比例法；M灯不亮时是计算机法。其余从左向右排列的8个灯为功能状态指示灯，前4个灯所代表的功能分别为：P0是读零，修正变送器零点；Vm是读入阀门型号；△P是测差压；Qd是读入设计流量。后4个灯为双功能指示灯，在M灯不亮时分别为：Q1是测第1个开度的流量；Q2是测第2个开度的流量；Td是按设计流量求开度；M1是乘法运算，在M 灯亮时分别为：K1是求第1个开度下实际流量与设计流量的比例值；K2是求第2个开度下的比例值；KT是在要求的比例下求得的阀门应取的开度值；DV是除法运算。

图9 智能仪表面板示意图

2.技术指标
　　（1）总压头3000kPa。
　　（2）差压测量范围1—160 kPa。
　　（3）差压相对误差1%。
3.操作方法
　　（1）将被调试平衡阀置于适当开度（不能全关），将压差变送器上的联通阀拨到开的位置；
　　（2）用连接导线将仪表主机与压差变送器相连；
　　（3）按仪表背后面板上的电源开关，给仪表通电。此时功能指示灯指在P0处，压差和流量单位指在常用的单位kPa和T/h上；
　　（4）按R 键2至3次（有一定时间间隔），直到连续2次以上所显示值相近，则说明传感器已稳定，此值为其0点值；
　　（5）打开压差变送器上的联通阀；（此步骤切不可遗漏，以免在下一步骤连通平衡阀上的单侧测量接头时，使压差传感器一侧受压过大而造成传感器损坏。）
　　（6）用测量软管将压差变送器的两个测量接口与平衡阀上的两个测量接头连通，变送器“+”端（变送器上标有红点的端）接在进水方向的测量接头上，“－” 端接在出水方向的测量接头上；
　　（7）确定两个测量接头都已通水后，关上压差变送器的联通阀，便可进行测量；
　　（8）按 或 键，Vm灯亮，输入阀门编号，各个规格阀门的编号见下表：

各个规格阀门的编号

　（9）按 或 键，使Q1或Q2灯亮，用数字键和小数点键输入阀门开度，再按R键，即可得此时的流量测量值，并在屏幕上显示；
　　（10）如使△P灯亮，按R键即可得压差测量值；
　　（11）结束测量的操作顺序为：打开压差变送器上的联通阀（此步骤切不可遗漏，以免从平衡阀上的单侧测量接头上拔出测量软管时，使压差传感器一侧受压过大而造成传感器损坏。）；关机；拔出测量软管。
4.计算机法平衡调试步骤
　　（1）按照操作方法（1）至（8）；
　　（2）按 或 键，使Q1灯亮，调整阀门到一个开度，用数字键输入此开度值，然后按R键，可得此开度时的流量测量值，若此值很接近于设计流量值，可结束此阀门的调整，否则，进行下一步骤；
　　（3）使Q2灯亮，调整一下阀门开度，重复上一步骤，得到此开度下的流量测量值，若此值很接近于设计流量值，可结束此阀门的调整，否则，进行下一步骤；
　　（4）使Td灯亮，用数字键输入设计流量值（T/h，4位数以内），按R键，可得应取的开度值，按此开度值调整阀门，即可完成此阀门的调整；
　　（5）结束步骤同操作方法（11）。
5.比例法平衡调试步骤
　　（1）按照操作方法（1）至（8）；
　　（2）按 或 键使Qd灯亮，用数字键输入设计流量值（T/h，4位数以内），按R键确认；
　　（3）按M键使其上方指示灯亮，则后4个双功能指示灯指示比例法功能；
　　（4）使K1灯亮，调整阀门到一个开度，用数字键输入此开度值，然后按R键，得到此开度下实际流量与设计流量的比例值；
　　（5）使K2灯亮，调整一下阀门开度，重复上一步骤，得到此开度下实际流量与设计流量的比例值；
　　（6）如上两个比例值均不满足要求，可按 或 键使KT灯亮，用数字键输入要求的比例值（4位以内），按R键，可得应取的开度值，按此开度值调整阀门，即可完成此阀门的调整；
　　（7）结束步骤同操作方法（11）。