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動態(tài)平衡型電動閥在卷煙廠空調(diào)水系統(tǒng)中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):4980發(fā)布日期:2013-12-04
  工控摘要:隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,我國建筑能耗已占總能耗的30%,空調(diào)能耗則是商業(yè)建筑能耗的主要部分,一般占到建筑能耗的40~60%,在我國冷凍水系統(tǒng)的能耗更大,國內(nèi)多數(shù)的冷凍水系統(tǒng)由于存在各種各樣的設(shè)計和運行問題,使得冷凍泵的全年電耗往往達到冷機全年電耗的40%,甚至50%。
  
  因此在空調(diào)系統(tǒng)各部分能耗中,負責將冷量由冷源輸送到末端去的冷凍水系統(tǒng)的能耗占相當可觀的比例,且節(jié)能潛力,而空調(diào)水系統(tǒng)平衡就是降低空調(diào)水輸配能耗的一個重要手段。
  
  在暖通空調(diào)水系統(tǒng)中,變流量水力系統(tǒng)因其自身的節(jié)能性已被廣泛的認可和接受,在變水量運行中由于流量的調(diào)節(jié),不但管路的水壓時時發(fā)生變化,而且各末端裝置的供回水管之間的壓差也每時每刻地發(fā)生變化。不但系統(tǒng)總供水量發(fā)生變化時要變化,其他一些末端裝置或其他一些環(huán)路供水量發(fā)生變化時也要變化,因此變流量系統(tǒng)的實時調(diào)節(jié)和動態(tài)平衡是實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵。動態(tài)平衡功能是指當任何末端設(shè)備負荷變化要求電動調(diào)節(jié)閥動作時,不論系統(tǒng)壓力如何變化,各調(diào)節(jié)閥門都能夠很有效地進行水量的調(diào)節(jié)從而實現(xiàn)的溫度,互不干擾,實現(xiàn)動態(tài)地系統(tǒng)平衡,使系統(tǒng)的負荷在輸出和需求上始終保持*的匹配,處于的運行狀態(tài)。動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥能有效地解決以上問題,此閥門不受管網(wǎng)壓力波動的影響,在工作壓差范圍內(nèi)始終保持設(shè)定的水量。
  
  2卷煙廠空調(diào)水系統(tǒng)的現(xiàn)狀
  
  現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)中,導(dǎo)致能耗高的一個主要原因之一就是水力系統(tǒng)不平衡,引起房間溫度不能達到設(shè)計溫度,并出現(xiàn)制冷機等設(shè)備大馬拉小車,各個房間明顯冷熱不均等現(xiàn)象。與常規(guī)水系統(tǒng)相比,卷煙廠空調(diào)水系統(tǒng)也存在著嚴重水力失調(diào)的問題,圖1是筆者對龍巖卷煙廠冷凍站集水器各支路回水溫度的測試數(shù)據(jù),一個水力平衡的水系統(tǒng),其各支路之間的回水溫度應(yīng)該基本一致,但是從圖1可以看出,龍巖卷煙廠集水器上各支路回水溫度明顯不一致?;厮疁囟葄ui低的支路,供回水溫差zui小,說明該支路供水量偏多,而其它支路供水量則明顯偏少,偏多的水流量實際上就是浪費,偏得越多,水泵電耗浪費得就越多。
  
  在卷煙廠變水量系統(tǒng)的末端設(shè)備中,使用不受管網(wǎng)壓力波動的流量控制閥即動態(tài)平衡型電動閥來控制水量,是解決變水量系統(tǒng)動態(tài)失調(diào),真正節(jié)能、穩(wěn)定運行的*方案。
  
  3動態(tài)平衡電動閥的性能分析
  
  經(jīng)過閥門的流量可按下式計算:
  
  式中:Q——流經(jīng)閥門的流量,m3/s;
  
  Kv——閥門的流通能力,與閥門的開度相對應(yīng);
  
  △P——閥前后的壓差,bar。
  
  由公式得經(jīng)過閥門的流量大小與閥門的開啟度及閥前后的壓差有關(guān),而控制系統(tǒng)則根據(jù)負荷變化向閥門輸出相應(yīng)信號調(diào)節(jié)閥門的開度,從而達到相應(yīng)的流量。因此只要能恒定調(diào)節(jié)閥前后的壓差△P,就可以保證流量的變化*由閥門開度而決定,即與負荷變化相對應(yīng),而不受其它閥門開關(guān)影響產(chǎn)生的系統(tǒng)壓力波動的影響,從而達到動態(tài)平衡的效果。任何一個環(huán)路的調(diào)節(jié)都不會對其他環(huán)路產(chǎn)生干擾,同時任何一個環(huán)路都不會受到其它環(huán)路調(diào)節(jié)的影響。
  
  在暖通空調(diào)應(yīng)用中,由于盤管靜特性為指數(shù)特性,因此為了達到良好的受控效果,*的調(diào)節(jié)閥的特性應(yīng)是等百分比特性,也稱對數(shù)特性,此曲線也稱閥門的理想特性曲線。一個空調(diào)系統(tǒng)如果不能夠保持調(diào)節(jié)閥開度和散熱設(shè)備散熱量之間的良好線性關(guān)系,則會造成受控房間溫度波動頻繁,系統(tǒng)穩(wěn)定時間過長。
  
  動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥區(qū)別于傳統(tǒng)的電動閥,是動態(tài)平衡與電動調(diào)節(jié)一體化的產(chǎn)品,動態(tài)壓差平衡閥直接恒定電動調(diào)節(jié)閥兩端的壓差,可實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥兩端的壓差在整個調(diào)節(jié)過程恒定,即閥權(quán)度始終為1,可實現(xiàn)其理想特性曲線,從而實現(xiàn)理想的溫控效果。動態(tài)平衡電動閥在不同開度時的流量與閥門兩邊壓差的關(guān)系曲線見圖2,從圖中可以看出要想達到所需的流量需要滿足zui小的工作壓差,當調(diào)節(jié)閥芯開度一定時,整個閥兩端的實際壓差小于zui小工作壓差時,流量隨閥門兩端的壓差的增加而增加,當達到閥門zui小工作壓差后,經(jīng)過閥門的流量將保持恒定不變,不再隨閥門兩端的壓差的增加而變化。只有當調(diào)節(jié)閥芯的開度發(fā)生變化時,流量才發(fā)生變化。
  
  4實例分析
  
  目前卷煙廠空調(diào)水系統(tǒng)在末端一般都采用了二通控制閥,從表面上看這樣的系統(tǒng)無需再平衡,因為根據(jù)設(shè)計是可用控制閥來調(diào)節(jié)流量,來達到要求的流量。因此應(yīng)當能夠自動達到水力平衡,但是目前大部分控制閥尺寸偏大,在許多情況下不得不將控制閥*打開,在這種情況下一些回路中將會發(fā)生過流,進而造成其他回路中的流量不足。使用動態(tài)平衡電動閥可以保證任何一個環(huán)路的調(diào)節(jié)不會影響到其他環(huán)路。
  
  針對本文提出的龍巖卷煙廠空調(diào)水系統(tǒng)水力失調(diào)的問題,每個環(huán)路可以通過動態(tài)平衡電動閥來調(diào)節(jié)目標區(qū)域的回風溫度,對于變流量系統(tǒng)的管路應(yīng)在末端安裝動態(tài)壓差平衡閥,不需逐級,如圖3所示,K1~K3是卷包車間空調(diào),形成環(huán)路1;K4~K6是儲絲車間空調(diào),形成環(huán)路2。
  
  在龍巖卷煙廠空調(diào)中各個車間因功能不同所要求的溫度也不同,例如卷包車間要求室內(nèi)溫度為26℃,儲絲車間為28℃,按照設(shè)定溫度的要求和實際測量的回風溫度變化,動態(tài)平衡電動閥實時地進行流量調(diào)節(jié),當達到設(shè)定溫度時,該環(huán)路1的動態(tài)平衡閥的開度維持在某一位置保持不變以輸出一個恒定的流量。此時如果環(huán)路2的回風溫度低于設(shè)定溫度,則輸出信號將環(huán)路2的動態(tài)平衡電動閥關(guān)小以減少流過儲絲車間空調(diào)機組的冷水量,使制冷量減少,回風溫度升高,達到設(shè)定溫度,同時供回水管之間的壓差會增大,由于動態(tài)平衡閥芯的定壓差作用,使得環(huán)路1的流量不發(fā)生變化,制冷量不變,卷包車間仍處于平衡狀態(tài),不受系統(tǒng)壓差變化的干擾。
  
  5結(jié)論
  
 ?。?)動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥安裝在空調(diào)末端設(shè)備的回水管上,在卷煙廠變水量調(diào)節(jié)中,既可實時調(diào)節(jié)水量,又可實時保證所調(diào)水量恒定,避免了由于閥門調(diào)節(jié)帶來的壓差變化產(chǎn)生的相互干擾等動態(tài)失調(diào)現(xiàn)象,為卷煙廠的節(jié)能改造提供前提條件。
  
 ?。?)動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥提供良好的閥權(quán)度,確保線性散熱受控系統(tǒng)的實現(xiàn),保證系統(tǒng)的迅速穩(wěn)定。
  
 ?。?)動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥調(diào)試工作量非常小,加速安裝周期,系統(tǒng)改造、擴建時可以免調(diào)試,同時能方便的修正實際和設(shè)計工況之間的差異。
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