冷冻水系统压差旁通调节阀的选型计算

　　【冷水机】为保证中央空调冷冻水系统中冷水机组的流量基本恒定；冷冻水泵运行工况稳定，一般采用的方法是：负荷侧设计为变流量，控制末端设备的水流量，即采用电动二通阀作为末端设备的调节装置以控制流入末端设备的冷冻水流量。在冷源侧设置压差旁通控制装置以保证冷源部分冷冻水流量保持恒定，但是在实际工作中，由于设计人员往往忽视了调节阀选择计算的重要性，在设计过程中，一般只是简单的在冷水机组与用户侧设置了旁通阀，其旁通管管径的确定以及旁通调节阀的选择未经详细计算，这样做在实际运行中冷水机组流量的稳定性往往与设计有较大差距，旁通装置一般无法达到预期的效果，为讲来的运行管理带来了不必要的麻烦，本文就压差旁通调节阀的选型计算方法结合实际工程做一简要分析和说明。

01.差压旁路调节装置的工作原理。

差压调节装置由差压控制器、电动执行器、调节阀、压力计和旁通管组成。其工作原理是压差控制器通过测压管检测中央空调节系统回水管的压差，根据结果与设定压差的比较，电动执行器输出控制信号，通过控制阀杆的行程或转角来改变调节阀的开度，从而控制供水管和回水管之间的旁通管的冷冻水流量，最终保证系统压差恒定在设定值。当系统运行压差高于设定压差时，压差控制器输出信号，使电动调节阀开启或加大开度，增加旁路管道内的水量，使系统压差趋于设定值。当系统压差低于设定压差时，电动调节阀的开度减小，旁路流量减小，使系统压差保持在设定值。

02.选择旁路控制阀应考虑的因素。

调节阀的直径是选择和计算中最重要的因素之一。调节阀的选择过小，可能在最大负荷时不能提供足够的流量，过大，可能经常处于小开状态。调节阀开度过小，会导致阀塞频繁振荡、过度磨损，系统不稳定，增加工程造价。

计算的调节阀应在10%-90%的开度范围内调节，并应避免使用小于10%的调节阀。

此外，在安装调节阀时，应考虑阀门容量PV(即阀门上的压差与阀门全开时管段总压差的比值)。从调节阀的压降分析，在选择调节阀时必须考虑调节阀前后的管道。当PV值小于0.3时，具有线性流量特性的调节阀的流量特性曲线会严重偏离理想流量特性，类似于快开特性，不适合阀门调节。

03.调节阀的选择和计算。

调节阀的大小由其流量决定，流量是指当调节阀两端压降为105Pa，调节阀全开时流体密度为1g/cm3时，每小时流经调节阀的流体立方米数。进口调节阀的流量通常有两种表示方式:cv和kv，其中kv=c，cv指调节阀全开时每分钟通过阀门的流量，当阀门两端压力降至1b/in2时，cv=1.167kv。

压差调节装置如下:

(1)确定调节阀的压差(⊿P).

如上图所示，作用在调节阀上的压差为E和F之间的压差，由于C-D旁路管道的阻力与经过最终用户的D-U-C管道的阻力相等，所以E和F之间的压差应等于D-U-C管道的压差(最终用户最不利回路压差)减去C-E管道段和F-D管道段之间的压差。

(2)计算要旁路的调节阀的最大和最小流量。

对于单机空调度系统，可以根据最终用户实际使用的最小负荷确定最小负荷所需的流量，从而确定最大旁路流量。公式是G=(Q-Qmin)*3.6/CP*⊿T(1).

公式中，g为流量单位(m3/h)，q为冷水机组制冷量(KW)，Qmin空为调节系统最小负荷(KW)，CP为水的比热，CP=4.187kJ/kg.oC，⊿T为冷冻水供回水温差，一般为5oC。

根据实际可调比RS = 10 (PV) 1/2 (2)，可以计算出调节阀的最小旁通流量。

(3)计算压差调节阀所需的循环能力c。

C=316G*(⊿P/ρ)-1/2(3)

在公式中，ρ是密度(g/cm3)，g是流量(m3/h)，⊿P是调节阀两端的压差(Pa)。根据计算出的c值，选择调节阀，使其循环能力大于并最接近计算值。

(4)检查调节阀的开度和可调比。根据所选控制阀的c值，计算控制阀处于最小开度和最大开度时的可调比是否满足要求，根据计算出的可调比计算最大流量和最小流量，并与控制阀处于最小开度和最大开度时的流量进行比较，反复检查直至合格。

04.调节阀选择示例。

一栋办公楼共12层，建筑面积约1.1万平方米，层高3.6米。采用xx螺杆式冷水机，制冷量1122KW。

(1)压差的测定。

根据水力计算，系统在最小负荷(旁通管处于最大负荷)下的总阻力损失h约为235千帕。在系统冷冻水供回水主管路上设置压差旁路控制装置。旁通管冷源侧水管阻力损失为80KPa，末端最不利回路阻力损失为155KPa。

(2)调节阀水量的计算:

通过计算可知空调节系统的负荷为最小负荷，约为总负荷的35%。根据公式(1)，g = (q-qmin) * 3.6/cp * ⊿ t，计算最大旁路流量为125.4m3/h，则最不利回路压差为125.4 m3/h。

(3)循环能力的计算。

根据公式(2)，计算出c = 316g * (⊿ p/ρ)-1/2，C=100.6。

(4)调节阀的选择。

下表为xxx泵阀制造有限公司生产的ZDLN电子电动直通双座调节阀技术参数表，C=100.6由公式(2)计算，调节阀固有流量特性为线性等百分比特性。根据等百分比特性，选择最接近的c值，管径为DN80，c值为110，满足选择要求。

(5)检查调节阀的开度和可调比。

　　旁通管段总长为6m，查得当C=110时，由公式（4）⊿P=ρ（316G/C）2得到⊿P＝129.8KPa，当旁通管道采用与调节阀相同的管径时，当旁通管道最大水量为125.4m3/h，经过水力计算，总沿程损失为42.8KPa，总局部损失为23KPa，调节阀两端压差为129.8－42.8－23=64KPa