水力失调和水力平衡的概念

这篇文章应该对大家有用一、水力失调和水力平衡的概念在热水供热系统以及空调冷冻水系统中各热（冷）用户的实际流量与设计要求流量之间的不一致性称为该用户的水力失调。

水力失调的程度可以用实际流量与设计要求流量的比值X来衡量，X称水力失调度。

X = QS/QJ （QS用户的实际流量，QJ:用户的设计要求流量）水力平衡是指网路中各个热用户在其它热用户流量改变时保持本身流量不变的能力，通常用热用户的水力稳定性系数r来表示。

r =1/ XMAX = QJ/ QMAX（QJ:用户的设计要求流量，QMAX用户出现的最大流量）二、水力失调和水力平衡的分类：1、静态水力失调和静态水力平衡：由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比与设计要求管道特性阻力数比值不一致，从而使系统各用户的实际流量与设计要求流量不一致，引起系统的水力失调，叫做静态水力失调。

静态水力失调是稳态的、根本性的，是系统本身所固有的，是当前我国暖通空调水系统中水力失调的重要因素。

通过在管道系统中增设静态水力平衡设备（水力平衡阀）对系统管道特性阻力数比值进行调节，使其与设计要求管道特性阻力数比值一致，此时当系统总流量达到设计流量时，各末端设备流量均同时达到设计流量，系统实现静态水力平衡。

2、动态水力失调和动态水力平衡：当用户阀门开度变化引起水流量改变时，其它用户的流量也随之发生改变，偏离设计要求流量，从而导致的水力失调，叫做动态水力失调。

动态水力失调是动态的、变化的，它不是系统本身所固有的，是在系统运行过程中产生的。

通过在管道系统中增设动态水力平衡设备（流量调节器或压差调节器），当其它用户阀门开度发生变化时，通过动态水力平衡设备的屏蔽作用，使自身的流量并不随之发生变化，末端设备流量不互相干扰，此时系统实现动态水力平衡。

三、变流量水力平衡分析：由于人们对系统品质的要求以及节能意识的不断提高，变流量水力系统在暖通空调工程中占据越来越重要的位置。

变流量系统在运行过程中各分支环路的流量是随着外界环境负荷的变化而变化的。

由于暖通空调工程在一年运行的大部分时间均处于部分负荷运行工况，因此变流量系统大部分时间系统流量都是低于设计流量的。

因此这种系统是实时、灵敏、高效、节能的。

变流量系统一般既存在静态水力失调，也存在动态水力失调，因此必须采取相应的水力平衡措施来实现系统的水力平衡。

1、静态水力平衡的实现：通过在相应的部位安装静态水力平衡设备，使系统达到静态水力平衡。

实现静态水力平衡的判断依据是： 当系统所有动态水力平衡设备均设定到设计参 数位置（设计流量或压差），所有末端设备的温度控制阀门（温控阀、电动二通 阀和电动调节阀等） 均处于全开位置时 （这时系统是完全定流量系统， 各处流量 均不变），系统所有末端设备的流量均达到设计流量。

从上可以看出， 实现静态水力平衡的目的是保证末端设备同时达到设计流量， 即 设备所需的最大流量。

避免了一般水力失调系统一部分设备还没有达到设计流量， 而另一部分已远高于设计流量的问题。

因此它解决的是静态平衡和系统能力问题， 即保证系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备。

变流量系统静态水力平衡设备的选择可参照定流量系统的描述来进行， 但是，末 端设备在大部分时间是不需要这么大的流量的。

因此，系统不但要实现静态水力 平衡，还要实现动态水力平衡。

2、风机盘管动态水力平衡的实现： 通过在相应部位安装动态水力平衡设备， 使系统达到动态水力平衡。

它包含二方 面内容：①、当系统其它环路发生变化时，自身环路关键点压差并不随之发生变化， 身的动态阀门（如温控阀、电动调节阀）开度不变时，流量保持不变；如图 所示，当C D 点压差变化时，通过动态水力平衡设备（压差调节器 PV 作用，使A B 二点压差并不发生变化，如果各支路电动二通阀 度保持不变，则流经风机盘管FP1、FP2的流量保持不变； ②、当外界环境负荷变化导致系统自身环路变化时， 通过动态水力平衡设备的作 用，使关键点压差并不发生变化，此时自身其它并联支路的流量也不发生变化。

如图4,当风机盘管FP1所在房间负荷变化导致电动二通阀 FM1由开启到关闭， 由于压差调节器PV1的作用，A 、B 二点的压差并不随之发生变化，这样，风机 盘管FP2的流量保持不变。

由上可知，变流量系统动态水力平衡一般是通过动态水力平衡设备将双管并联系 统关键点压差恒定在设计压差来实现的。

因此变流量动态水力平衡系统也可叫做 变流量定压差系统。

压差调节是变流量系统的主要调节方式。

实际上， 动态水力 平衡的另一关键设备流量调节器也是通过阀体内部关键点恒定压差 （关键点间的 节流装置开度不变）来保持流量不变的（固定阀胆式除外）。

3、带动态平衡电动调节阀的空气处理机组（柜式换热机组）变流量水力平衡的 实现： 动态平衡电动调节阀是一种新颖高效、 调节性能极佳的电动调节阀， 它实质上是 压差调节器与电动调节阀的集成。

如图 10 所示，当系统其它管路的特性发生变 化时，由于动态平衡电动调节阀内置压差调节器的作用，使 A B 二点的压差保当自 4 的调节 VM1 VM 2 •…开风温度相比较，输出一个水流量，保证回风温度与设定温度一致。

在电动调节阀动作时，由于压差调节器 的作用，电动调节阀二端压差(A B 二点)保持不变，因此这种调节是灵敏高 效的，且调节阀流量特性曲线与理想的流量特性曲线一致，没有变形。

这种电动调节阀比普通的电动调节阀具有更好的调节特性。

空调水系统平衡阀原理2010-1-1 中国设备网 文字选择: 空调水系统原理空调水系统平衡阀分手动平衡阀和自力式平衡阀。

无论手动平衡阀还是自力式平衡阀，它 们的作用都是使供热系统的近端增加阻力，限制实际运行流量不要超过设计流量；换句话说，其作用就是 克服供热系统近端的多余资用压头，使电动调节阀或温控阀能在一个许可的资用压头下工作。

因此，手动 平衡阀和自力式平衡阀，它们都是温控阀或电动调节阀的辅助流量调节装置，但又是非常重要的，如果选 型不当，或设计不合理，电动调节阀或温控阀都不能很好工作。

1、手动平衡阀1.1手动平衡阀的工作原理手动平衡阀是一次性手动调节的，不能够自动地随系统工况变化而变化阻力系数，所以称静态平 衡阀。

手动平衡阀作用的对象是阻力，能够起到手动可调孔板的作用，来平衡管网系统的阻力，达到各个 环路的阻力平衡的作用。

能够解决系统的稳态失调问题：当运行工况不同于设计工况时，循环水量多于或 小于设计工况，由于平衡阀平衡的是系统阻力，能够将新的水量按照设计计算的比例平衡的分配，使各个 支路的流量将同时按比例增减，仍然满足当前负荷下所对应的流量要求1.2手动平衡阀的选型与设计中应注意的问题 (2)(1)阀门特性曲线决定了阀门的调节性能，如截止阀的流量曲线，如果认为95%〜100%之间的流 量变化是没有意义的，那么开度从 0〜5%即实现了流量的全程变化，这样的阀门是不能作为水利工况平衡调节使用的。

由于阀门理论特性曲线实在顶压差下测定的，而实际工况只要阀权度不为线阀门前后压差大，大开度是阀前后压差小，导致阀 dG/dC 值在小开度变大，在大开度时变小，使阀门实 际工作曲线向较快打开的方向偏移，阀权度越小其偏移越大，对于直线特性的阀门由于实际性能的偏移会 导致阀门的有效调节的得开度空间变小，因此阀门的理论性曲线以下弦弧如等百分比特性为好。

等百分比 特性曲线阀门，在阀权度 0.3〜0.5时实际工作曲线可能接近直线特性。

(2)通常阀门在小开度情况下阀门的流速过高， 在阀后会形成旺盛紊流的涡旋区，涡旋区和新压力很低，该处压力低于水温对应的饱和压力时水蒸气的闪发挥导致汽水击现象：严重的噪音，阀门及管道的 振动，阀门、管道、管支架的破坏。

防治这种事故的发生首先在阀们流道设计上考虑阀塞和阀座在小开度 时形成狭长的节流通道，约束旺盛紊流涡旋的形成；其次选用阀门时尽量加大阀权度，以避免阀门在小开VM 开度不变，则通过空气处理机组的水流量保持不变。

T 发生变化时，输入到调节计的测量回风温度与设定回 4-20mA 的控制信号去控制电动调节阀的开度，以调节 持不变。

如果电动调节阀 当空气处理机组回风温度1则阀门在小开度度下运行。

另外，在不牵涉压力工况问题时尽量碱平衡阀安装在水温较低的回水管道上。

2、自力式平衡阀2.1 自力式平衡阀工作原理自力式平衡阀则可在没有外接电源的情况下，自动实现系统的流量平衡。

自力式平衡阀是通过保持孔板（固定孔径）前后压差一定而实现流量限定的，因此，也可称定流量阀。

定流量阀作用对象是流量，能够锁定流经阀门的水量，而不是针对阻力的平衡。

他能够解决系统的动态失调问题：为了保持单台制冷机、锅炉、冷却塔、换热器这些设备的高效率运行，就需要控制这些设备流量固定于额定值；从系统末端来看，为了避免动态调节的相互影响，也需要在末端装置或分支处限制流量。

在设计中应注意的问题自力式流量控制阀的缺点是在于阀门有最小工作差的要求，一般产品要求最小工作压差20KPa，如果安装在最不利回路上，势必要求循环水泵多增加 2 米水柱的工作扬程，所以应采取近端安装，远端不安的方法。

用户离热源距离大于供热半径的80％时就不要安装这种自力式流量控制阀。

四、差压调节阀1、差压调节阀的原理差压调节阀的原理，本质上和自力式平衡阀是一样的。

只不过自力式平衡阀中，孔板是作为一个部件存在于阀体中的；而差压调节阀中没有孔板这一部件，而是把差压调节阀后面的系统看作一个孔板，因此，调节阀的差压值实际指的是其后系统出入口压力差值。

从差压调节阀的结构可以看出：这种调节阀，目的是控制其后系统出入口压力差值固定不变。

基本功能是根据热用户热负荷的需求，自动调整热用户的运行流量。

当一幢建筑，由于有的热用户要求室温降低，则相应房间温控阀的开度变小，导致差压调节阀的压差值变大，超过设定值，此时压差调节阀自动关小阀芯，增大节流作用，使其系统压差值减小，直至恢复为设定值。

最终的效果是减少流量，适应热用户的需热要求，借以减轻温控阀的频繁操作。

热用户要求提高室温时，压差调节阀的作用正好相反(3) 。

2、在设计时应注意的问题有人认为在各户内系统或立管上，都应装置压差调节阀。

经过模拟计算：如果在建筑物的热入口，统一安装了平衡阀（含手动、自力式）或压差调节阀（但设计要合理），则室内温控阀在任何调节范围内，其前后压差都不会超过6〜10mH2 O即温控阀都能在合理的条件下工作。

因此，过多安装压差调节阀没有必要，也是不经济的。

五、循环水泵变流量运行时，流量调节阀的选择这里主要指手动平衡阀、自力式平衡阀和压差调节阀的选择。

在循环水泵变流量运行时，手动平衡阀呈等比失调，最有利于温控阀的运行；但其缺点是手工操作太多，难以实现理想调节。