0 前言

在加熱外網系統(tǒng)中，由于自力控制閥的廣泛應用，有效克服了二次網絡的水力失衡，使繁瑣耗時的二次網絡初始調節(jié)簡單高效，二次網絡水力失衡現象顯著改善，取得了良好的經濟和社會效益。

供熱二次網絡中使用的自動控制閥主要分為自動流量控制閥和自動壓差控制閥兩種。自動流量控制閥可以吸收網絡的壓力波動，保持被控環(huán)路的恒定流量。然而，由于它只適用于固定流量系統(tǒng)，一旦流量發(fā)生變化，就需要重新設置流量，這給運行管理帶來了極大的不便，因此很少使用。自動壓差控制閥可以在一定的流量范圍內吸收網絡的壓力波動，克服內部干擾（被控環(huán)路內的阻力變化），保持被控環(huán)路的壓差恒定，因此得到了廣泛的應用。因此，可以說，自動壓差控制閥適用于變流系統(tǒng)，但該說法并不準確。具體分析如下。

1 自力壓差控制閥的工作原理

自力式壓差控制閥是用壓差作用來調節(jié)閥門的開度，利用閥芯的壓降變化來彌補管路阻力的變化，自動消除管網的剩余壓頭及壓力波動引起的流量變化，恒定用戶進出口壓差，從而使用戶在工況變化時能保持壓差基本不變。它的原理是在一定的流量范圍內，可以有效地控制被控用戶的壓差恒定，即當用戶的壓差增大時，通過閥門的自動關小動作，它能保證被控用戶壓差保持恒定；反之，當用戶的壓差減小時，閥門自動開大，用戶壓差仍保持恒定。

2 自力壓差控制閥不適用于以換熱站為主動流量運行的熱網

當水泵變頻時，各等效點參數之間的關系。當水泵變頻速度發(fā)生變化時，流量與速度成正比，揚程與速度平方成正比。因此，揚程與流量平方成正比。如果流量減少，揚程就會小，流量增加，揚程會變大。

圖 樓棟用戶與自力式壓差控制閥圖示

以換熱站為主動流量運行時(如圖1所示)，如果二次網流量減少，建筑熱入口處的壓差（P₁-P₂）減小被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）當自力壓差控制閥的自動閥芯也相應減小時，自力壓差控制閥的自動閥芯將打開。（P₂-P₃）減小了被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）變大，來維持被控環(huán)路的最初壓差值（P₁-P₂）不變，由于自力壓差控制閥的開啟，近端建筑的流量增加，只影響遠端建筑，使遠端建筑的流量嚴重不足。二次網絡近端建筑和遠端建筑不能等同于總流量的變化，不能保持水力條件的平衡，二次網絡出現動態(tài)水力紊亂。相反，當換熱站循環(huán)水泵根據室外溫度降低，需要增加循環(huán)水量時，建筑熱入口處的壓差（P₁-P₂）變大，被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）自力式壓差控制閥的自動閥芯也會相應變大，自力式壓差控制閥本身的壓差會被關閉。（P₂-P₃）變大，使被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）為了保持被控環(huán)路的初始壓差值（P₁-P₂）不變，由于自力壓差控制閥關閉較小，無法增加被控環(huán)路的流量。因此，自力壓差控制閥不適用于以換熱站為主動變流量的熱網。

為便于理解上述內容，可按數學公式進行（P₁-P₃）=（P₁-P₂） （P₂-P₃），簡化理解為：建筑熱入口處的壓差（P₁-P₃）為了保持被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）自力式壓差控制閥本身的壓差不變（P₂-P₃）應變小。反之，同理。

在以換熱站為主動變流量運行的熱網中，自力壓差控制閥與水泵變頻的關系是不可避免的。當水泵變頻時，當流量減少時，揚程會變小，當流量增加時，揚程會變大。當換熱站供應的流量（揚程）過少時，由于自力壓差控制閥的作用，二次網絡近端建筑和遠端建筑冷熱不均勻；當換熱站供應的流量（揚程）過多時，由于自力壓差控制閥的作用，供應的流量無法增加，換熱站水泵無用，浪費能源，不符合節(jié)能要求。除非換熱站水泵供應的流量只是滿足用戶的流量要求，但由于用戶的調整，用戶的流量會隨時發(fā)生變化，變頻水泵很難與其協(xié)調。如果換熱站供應的流量（揚程）發(fā)生變化，不超過自力壓差控制閥本身的調節(jié)范圍，雖然節(jié)能不夠，但仍能保持水力條件的平衡；如果換熱站供應的流量（揚程）發(fā)生變化，超過自力壓差控制閥本身的調節(jié)范圍將不可避免。

3 自力壓差控制閥適用于以用戶為主動流量運行的熱網

以用戶為主動流量運行的前提，用戶需要安裝溫度控制閥等自動控制裝置，建筑熱入口安裝自力壓差控制閥，換熱站循環(huán)水泵采用變頻控制。

自力壓差控制閥支持被控環(huán)內部的自主調節(jié)。如圖1所示，如開始時所示（P₁-P₂）此時，環(huán)路內部阻力發(fā)生變化，如支路①在這一刻，關閉P₂減小，（P₁-P₂）增大，壓膜受力平衡被打破，閥瓣向下移動，閥口關閉，導致P2回到原來的大小，即（P₁-P₂）不變②它的流量G=KV（P₁-P₂），在支路①關閉前后的開度KV不變，（P₁-P₂）由于支路中自力壓差控制閥的控制①如果流量在關閉前和關閉后保持不變，流量將保持不變G因此，被控環(huán)路內某一支路的流量變化不會影響其它支路。

自力壓差控制閥在建筑熱入口處的作用。事實上，對自力壓差控制閥恒定壓差的理解應該是恒定被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂），對于整個二次網系統(tǒng)，由于自力式壓差控制閥本身的壓差（P₂-P₃）建筑熱入口（包括自力壓差控制閥）的壓差（P₁-P₃）變化，即自力壓差控制閥前壓差（P₁-P₂）是恒定的，閥后壓差（P₁-P₃）是變化的。

自力壓差控制閥與水泵變頻之間的關系是以用戶為主動變流量運行的熱網。當用戶熱負荷降低，溫度控制閥關閉小，被控環(huán)路阻力增加，壓差增加時，自力壓差控制閥也關閉小，增加自身阻力，抵消被控環(huán)路用戶壓差的增加，以保持被控環(huán)路壓差（P₁-P₂）但此時，對于整個供熱二次網系統(tǒng)，由于自力壓差控制閥關閉較小，自力壓差控制閥本身的壓差（P₂-P₃）隨著壓差的增加，建筑熱入口處(包括自力壓差控制閥)的阻力增加，壓差增加（P₁-P₃）它增加了，流量減少了。換熱站循環(huán)水泵接到信號后，可通過變頻調節(jié)減少揚程和流量，反饋給被控環(huán)路，表現為資用壓力不足。此時，自力壓差控制閥打開，自身阻力降低，壓差降低，以補償被控環(huán)路用戶壓差的變化，保持被控環(huán)路壓差恒定。這種重復構成了換熱站循環(huán)水泵變頻-自力壓差控制閥-溫度控制閥的反饋控制。為防止用戶流量變化，超出自力壓差控制閥本身的調節(jié)范圍，導致自力壓差控制閥失效，可根據室外溫度變化改變二次網絡供水溫度；根據用戶流量變化，換熱站收到反饋信息，水泵被動變頻改變二次網絡供水流量，即換熱站被動質量和數量的綜合調節(jié)。

自力壓差控制閥特別適用于家庭測量或自動控制系統(tǒng)。溫度控制閥安裝在用戶室內，自力壓差控制閥安裝在建筑熱入口處，換熱站循環(huán)水泵采用變頻控制。這種以用戶為主動流量的運行模式是未來的發(fā)展方向，也是最節(jié)能的。

4 結論

使用自力壓差控制閥，調整對象主要是自力壓差控制閥前被控環(huán)路的工況參數。以換熱站為主動變流量調節(jié)時，往往不能同時考慮閥門前后管網的工況參數(不能等比變化)；當用戶主動變流量調節(jié)時，換熱站可以自動補償閥門前被控環(huán)路，因此沒有問題。

綜上所述，自力壓差控制閥不適用于以熱交換站為主動流量運行的熱網，適用于以用戶為主動流量運行的熱網。熱交換站的變頻泵應隨著用戶的熱負荷而相應變化，以最節(jié)能。