动态平衡电动调节阀在板式换热机组中应用

魏庆丰

（大连优力特换热设备制造有限公司,辽宁 大连 116600）

1 概述

1.1 简介

电动调节阀主要由阀体和执行器两部分组成，是自动化过程控制过程中的重要执行机构。按照PLC给定的信号精准执行阀门的开关操作，从而实现对管道中流体量的控制，并能将阀门的开关程度以信号形势反馈给PLC，并能根据预先设定，在系统故障（断电等）时实现自动关闭（或保持畅通），以达到一定保护作用。本文介绍的动态平衡电动调节阀即具备原有电动调节阀的调节功能，又同时具备平衡阀的功能，特别适合管道资用压头较大，流量变化较大的工况使用。

1.2 主要结构特点

直行程电动驱动器，不同口径阀体配套不同执行器，关断压力大；独有LED窗口，显示阀门开度和运行情况；阀门KVS在30～100%随意调节；控制信号多样，可以多种PLC匹配使用；执行器与阀体间拆卸简便快捷；自带复位模块，断电时仍可实现大压差关断；弹簧膜片平衡腔设计，自行抵消管网波动对调节阀调节精度影响；自动和手动互换功能。

2 选型主要技术参数

2.1 流量特性曲线

电动调节阀流量特性曲线表示当额定形成从0变化到100%时，流经阀门的流量与百分比额定形成之间的关系。换热设备换热特性是一条抛物线型曲线，为达到更好的换热效果，在动态平衡电动调节阀选型时需采用等百分比型特性曲线产品。

2.2 阀门通量Kv

每个型号的动态平衡电动调节阀都有一条理想的等百分比特性曲线，都有自己的Kvs通量，Kvs表示在阀门全开状态，当阀门两端压差为1bar时，电调阀的流通能力。

2.3 阀权度

阀权度指调节阀全开时两端压降与调节阀全关时两端压降之比，工程设计选型时阀权度应大于0.3。阀权度表示阀门在整个系统中的重要性程度，阀权度越大，表明阀门能够对流量进行有效调节从而对换热器热量进行有效控制。但在考虑到换热机组一次设计温度大于运行温度以及管网平衡方面因素时，阀权度应满足0.25≤H≤0.5。在产品选型时，要考虑到换热机组总的资用压头，初步计算所有换热机组的平均阀权度，并利用动态平衡调节阀自身的平衡腔调节功能消耗部分换热机组多余的资用压头，达到多站阀权度一致，从而实现流量的精确调节。

2.4 可调比和关断压差

可调比即调节阀所能控制的最大流量和最小流量之比，动态电动调节阀可调比不应小于30，换热设备运行时的流量波动范围应在调节阀的控制范围内。关断压差为调节阀全关时阀门进出口两端的最大压差。

2.5 工程实例

某换热机组热负荷5MW，一次供回水温度为110/70℃，一次侧站内资用压头120Kpa，采用板式换热机组，经计算一侧流量107.5m3/h，增加10%后118 m3/h作为阀门通量Kv，取1/2资用压头60Kpa作为阀门两端压差△p′,推算阀门通量Kvs′=152，查产品资料选取TPFH100-2VGC-S.12A/TRH3000-X24-S.12/TUPS-24-X2型电动调节阀，对应Kvs=160m3/h，最大关断压差1Mpa,计算此种型号阀门对应Kv时△p=54Kpa，对应阀权度H=0.45。

3 在换热机组中应用

3.1 在独立换热机组中应用

在独立运行的换热机组中，动态平衡电动调节阀安装在机组一侧供水管道上，与PLC、温度传感器、室外温度传感器共同组成温控系统，根据室外温度变化并与PLC内置温度曲线共同实现气候补偿功能，根据室外温度变化，调节一次侧电动调节阀开度，实现采暖的换热机组二次侧的供水温度、回水温度或供回水平均温度应能自动实现气候补偿功能，并能手动设定二次侧的供水温度、回水温度或供回水平均温度的给定值；

3.2 在多个并联换热机组中应用

在多个并联换热机组中，动态平衡电动调节阀安装在每套换热机组一侧供水管道上，除自动实现气候补偿功能外，还可根据自身设备特点实现管网平衡调控。由于换热机组距离热源的距离不同，换热机组地势高低不同，造成系统提供给没个换热机组的资用压头不同。部分换热机组资用压头过大，导致阀门开度很小时流量仍旧很大，调节性能很差，并由此破坏了整个管网的平衡，选用动态平衡电动调节阀后，可根据没个换热机组资用压头情况调节弹簧膜片平衡腔，消除多余的资用压头，并根据每个换热机组热用户采暖形势不同及热负荷不同，分别设定气候补偿曲线，从而达到一次侧流量精确调节，从而达到整个管网的平衡调节。

对于实际使用中不少换热机组不在满负荷工况运行情况，可以根据换热机组实际热负荷，计算实际所需通量，调整设计动态平衡阀的Kvs值到实际通量值，以实现精准的温度控制功能。

4 故障分析及处理方法

板式换热机组在实际运行过程中，就动态平衡电动调节阀由于设计、使用、调试等多方面原因，导致的各式故障分析如下：

4.1 执行器电源灯亮，断电后不复位

此故障可能存在三种原因，即：调节阀调制断电不复位功能；阀体被异物卡住；执行器电机损坏等，排除的方法按照可能存在的原因，分别可采用调节阀调制断电复位功能；通过手动调节判断阀体是否被卡住，清除异物；更换执行器电机等解决。

4.2 调节精度不准确

此故障可能存在两种原因，即：机组不在设计负荷下运行，阀门可调比过小；管网波动大，资用压头大等。按照故障的原因，可分别采用按照需要调整阀门KVS值，提高调节精度；调节平衡腔压力，抵消多余资用压头，提高阀权度进行排除。

4.3 电动调节阀不调节

此故障可能存在四种原因，即：调节阀手动模式；PLC故障；传感器故障；PLC温度曲线设置不合理，没发出调节信号等。按照产生原因，可采用以下四种方式排除：开启调节阀自动模式；更换PLC；更换传感器；重置PLC温度曲线等。

5 结束语

动态平衡电动调节除继承电动调节阀的调节功能外，还弥补了资用压头过大调节精度不准的不足，增加了KVS可调节功能，使用范围更加广泛。

[1]城镇供热用换热机组 GB/T 28185-2011[S].