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平衡阀调节原理

平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙（即开度），改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。平衡阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件，平衡阀接管截面积一定（即对某一型号的平衡阀），阀门前后压降P1-P2不变时，流量Q仅受平衡阀阻力影响而变化。平衡阀的阻力系数增大（阀门关小时），Q减小；反之，平衡阀的阻力系数减小（阀门开大时），Q增大。平衡阀就是以改变阀芯的开度来改变阻力系数，达到调节流量的目的。

Kv为平衡阀的阀门系数。它的定义是：当平衡阀前后差压为1bar（约1kgf/cm2）时，流经平衡阀的流量值（m3/h）。平衡阀全开时的阀门系数相当于普通阀门的流通能力。如果平衡阀开度不变，则阀门系数Kv不变，也就是说阀门系数Kv由开度而定。通过实测获得不同开度下的阀门系数，平衡阀就可做为定量调节流量的节流元件。

在管网平衡调试时，用软管将被调试的平衡阀的测压小阀与专用智能仪表连接，仪表可显示出流经阀门的流量值（及压降值），经与仪表人机对话，向仪表输入该平衡阀处要求的流量值后，仪表通过计算、分析、得出管路系统达到水力平衡时该阀门的开度值。

2）平衡阀适用场合

1. 在锅炉房（或冷水机房）中，水流量平衡

在锅炉房（或冷水机房）中，一般并联安装几台机组，由于各机组之间具有不同的阻力，引起通过各机组的流量不一致，使机组不能发挥装机的最大出力。此时应在每台锅炉（或冷水机组）处安装平衡阀（见图１），使每台机组都能获得设计流量，保证每台机组安全、正常运行。冷水机组连接多台冷却塔时，每台冷却塔也应安装平衡阀（见图２）。

2、热力站的一、二次环路水流量平衡

在热电站或集中锅炉房向若干热力站供热水的系统中，为使各热力站获得要求的水流量，宜在各热力站的一次环路侧回水管上安装平衡阀。为保证各二次环路水流量为设计流量，热力站的各二次环路侧也应安装平衡阀。

3、小区供热管网水流量平衡

小区供热水管网往往由一个锅炉房（或热力站）向若干幢建筑供热。由总管、若干条干管以及各干管上与建筑入口相连的支管组成。由于每幢建筑距热源远近不同，如果缺乏有效设备来消除近环路剩余压头，将使流量分配不符合设计要求，近端过热，远端过冷。应在每条干管及每幢建筑的入口安装平衡阀，保证小区中各干管及各幢建筑间流量的平衡（见图３）。

4、建筑物内供热（冷）管网水流量平衡

对于要求较高的供热（冷）管网系统，需要保证所有的立管（甚至支管）达到设计流量，这时在总管、干管和立管（及支管）上都要安装平衡阀（见图４）。

3）平衡阀安装使用

1、安装位置

平衡阀可安装在供水管路上，也可安装在回水管路上（每个环路中只需安装一处）。对于热力站的一次环路侧来说，为方便平衡调试，建议将平衡阀安装在水温较低的回水管路上。总管上的平衡阀，宜安装在供水总管水泵后（水泵下游），以防止由于水泵前（阀门后）压力过低，可能发生水泵气蚀现象。

2、尽量安装在直管段上

由于平衡阀具有流量计量功能，为使流经阀门前后水流稳定，保证测量精度，在条件允许的情况下应尽量将平衡阀安装在直管段处。

3、注意新系统与原有系统的平衡

当安装有平衡阀的新系统连接于原有供热（冷）管网时，必须注意新系统与原有系统水量分配平衡问题，以免安装了平衡阀的新系统（或改造系统）的水阻力比原有系统高，而达不到应有的水流量。如图５所示，（a）为新系统连接于原有系统的末端；（b）为新系统连接于原有系统的中间位置，应在原有系统的入口处加设平衡阀。

4、不应随意变动平衡阀开度

管网系统安装完毕，并具备测试条件后，使用专用智能仪表对全部平衡阀进行调试整定，并将各阀门开度锁定，使管网实现水力工况平衡。在管网系统正常运行过程中，不应随意变动平衡阀的开度，特别是不应变动开度锁定装置。

5、不必再安装截止阀

在检修某一环路时，可将该环路上的平衡阀关闭，此时平衡阀起到截止阀截断水流的作用，检修完毕后再回复到原来锁定的位置。因此安装了平衡阀，就不必再安装截止阀。

6、系统增设（或取消）环路时应重新调试整定

在管网系统中增设（或取消）环路时，除应增加（或关闭）相应的平衡阀之外，原则上所有新设的平衡阀及原有系统环路中的平衡阀均应重新调试整定（原环路中支管平衡阀不必重新调整）。

4） KPF-3型平衡阀性能参数和安装尺寸

格	公称通径 (mm)	连接方式	流通能力 Kv (m³/h)	全开阻力系数 ξ	安装尺寸						螺栓孔中心圆直径 d₁(mm)	螺栓孔径 d₂(mm)	螺栓孔数 (n)	阀门重量 (kg)
格	公称通径 (mm)	连接方式	流通能力 Kv (m³/h)	全开阻力系数 ξ	A (mm)	B (mm)	C (mm)	D (")	E (mm)	F (mm)	螺栓孔中心圆直径 d₁(mm)	螺栓孔径 d₂(mm)	螺栓孔数 (n)	阀门重量 (kg)
DN15	15	管螺纹	4.0	5.06	90	113	97	1/2	-	40	-	-	-	0.6
DN20	20		5.5	8.46	96	118	97	3/4	-	40	-	-	-	0.7
DN25	25		8.5	8.64	105	124	97	1	-	50	-	-	-	0.9
DN32	32		11.2	13.37	120	130	103	1¹/4	-	50	-	-	-	1.3
DN40L	40		19.0	11.34	132	136	107	1¹/2	-	50	-	-	-	2.1

DN40F	40	法兰	37.5	2.91	200	217	225	-	145	-	110	18	4	8.1
DN50	50		61.4	2.65	230	240	229	-	160	-	125	18	4	10.1
DN65	65		85.0	3.95	290	-	237	-	180	-	145	18	4	14.5
DN80	80		97.0	6.96	310	-	241	-	195	-	160	18	8	20.3
DN100	100		170.0	5.53	350	-	262	-	215	-	180	18	8	28.5
DN125	125		268.0	5.43	400	-	303	-	245	-	210	18	8	46.0
DN150	150		303.0	8.82	480	-	306	-	280	-	240	22	8	62.0
DN200	200		595.0	7.23	380	-	370	-	340	-	295	22	12	110
DN250	250		890.0	7.88	440	-	410	-	405	-	355	26	12	180
DN300	300		1374.0	6.86	480	-	450	-	460	-	410	26	12	230
DN350	350		1863.0	6.91	490	-	450	-	520	-	470	26	16	260
DN400	400		2429.0	6.94	540	-	550	-	580	-	525	26	16	400
DN450	450		3016.0	7.21	610	-	580	-	640	-	585	30	20	500
DN500	500		3773.0	7.02	680	-	610	-	715	-	650	33	20	850
DN600	600		5368.0	7.19	740	-	630	-	840	-	770	39	20	1000

5） KG-C2型平衡阀智能仪表

1.仪表结构与功能

仪表由两部分构成，即差压变送器和仪表主机。差压变送器选用体积小、精度高和响应快的半导体差压传感器，并配以联通阀和测压软管。仪表主机由微机芯片A／D变换、电源和显示等部分组成。差压变送器和仪表主机之间用连接导线连接。

仪表主机面板如图8所示，为交直流两用，交流为220V，直流用4节1号可充电电池。4位7段数显，数显右边从上至下排列的4个指示灯用于单位选择，分别为流量T/h(m3/h)和L/S；差压kPa和kgf/cm2。按键共有16个，0～9为数字，.为小数点键；U为单位转换键；M为调试方法转换键；和为功能变换键；R为执行键。键上方有9个灯，M键上方的1个灯为方法指示灯，按M键使灯亮时为比例法；使灯灭时为计算机法。其余从左向右1排的8个灯为功能状态指示灯，代表不同的功能，其中：P0是读零，修正变送器零点；Vm为读入阀门型号；△P为测差值；Qd为读入设计流量，4个双功能灯在M灯灭时分别是：Q1为测第1个开度的流量；Q2为测第2个开度的流量；Td为按设计流量求开度；M1为乘法运算。M灯亮时其分别为：K1为求第1个开度下实际流量与设计流量的比例值；K2为求第2个开度下的比例值；KT为在要求的比例下求得的阀门应取的开度值；DV为除法运算。

2.主要技术指标

总压头5000kPa;差压测量范围1--160kPa;差压相对误差1%。

3.测量步骤

(1) 将被调试平衡阀置于适当开度(不能全关)，将差压变送器上的联通阀拨到开的位置；

(2) 用连接导线将仪表主机与差压变送器相连；

(3) 用测压软管将差压变送器的两个测压接口与平衡阀上的前后测压阀相连，变送器“+”端（变送器上标有红点的端）接进水方向的测压阀上，“-”端接出水方向的测压阀上；

(4) 接仪表后面板上的电源开关，给仪表通电。此时功能指示灯指在Po处，差压和流量单位指在常用的单位kPa和T/h上；

(5) 按R键2至3次（有一定间隔），直到连续2次以上所示值相近，则说明传感器已稳定，此值为其0点值；

(6) 打开差压变送器上的联通阀；（此步骤切不可遗漏，以免在下一步骤打开平衡阀上的单侧测压阀时，使差压传感器一侧受压过大而损坏。）

(7) 打开平衡阀上的测压阀，确定两个测压阀都已通水后，关上差压变送器的联通阀，便可以进行测量；

(8) 按或键，Vm灯亮，输入阀门编号（01为DN15，02为DN20，依次顺延）；

(9) 按或键，使Q1或Q2灯亮，用数字键和小数点键输入阀门开度，再按R键，即可测得此时的流量，并显示在仪表盘上；

(10) 如使△P灯亮，按R键即可得差压测量值；

(11) 停止测量的操作顺序为：打开差压变送器上的联通阀（此步骤切不可遗漏，以免在关闭平衡阀上的单侧测压阀时，使差压传感器一侧受压过大而损坏。）；关机；关闭平衡阀上的测压阀，拆下软管。

4.平衡调试步骤

(1)简易法（计算机法）

a.重复测量步骤的(1)--(8);

b.按或键，使Q1灯亮，调整阀门到一个开度，用数字键输入此开度值，然后按R键，可得此时的流量值，若此值很接近于设计流量便可结束此阀的调整；

c.使Q2灯亮，调整一下阀门开度，重复上一个步骤得到此开度下的流量值，若此值很接近设计流量值，可结束调整；

d.使Td灯亮，用数字键输入设计流量值（T/h，4位数以内），按R键，可得应取的开度值，按此开度值调整阀门，即可完成此阀的调整。

e.结束步骤同测量步骤（11）。

(2)比例法

a.同简易法步骤a；

b.按或键使Qd灯亮，用数字键输入设计流量值（T/h，4位数以内），按R键，此值便被读入；

c.按M键使其上方指示灯亮，则后4个双功能指示灯指示比例法功能；

d.使K1灯亮，按简易法步骤b进行，可得此开度下实际流量与设计流量的比值；

e.使K2灯亮，调整一个阀门开度，重复上一步骤可得此时的比例值；

f.如上两个比例值均不满足要求，可按或键使KT灯亮，用数字键输入要求的比例

（4位数以内），按R键，便可得应取的开度值，按此开度值调整阀门即可；

g.结束步骤同简易法步骤e。

6）流体流量测量喷嘴

◆采用国家标准GB/T 2624

◆等效采用国际标准ISO 5167

◆符合美国供热制冷和空调工程师协会标准ASHRAE 51

◆ 符合美国空气流动和调节协会标准ANCA 210

充满管道的流体流经管道内的节流装置，流束将在节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差（或称压差）。流体的流速越大，在节流件前后产生的压差也越大，所以可通过测量压差来衡量流体流过节流装置时的流量大小，这种测量方法是以能量守恒定律和流动连续性方程为基础的。

喷嘴是一种应用广泛的节流装置。用喷嘴可方便准确地测量流经管道的流体流量。

本公司生产的喷嘴采用国家标准GB/T 2624—93《流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量》制造，等效采用国际标准ISO 5167—（1991）《用压差装置测量流量第一部分：安装在充满流体的圆形截面管道中的孔板、喷嘴和文丘里管》，本标准也符合美国供热空调制冷工程师协会和美国空气流动和调节协会标准。喷嘴的结构型式为上述标准中规定的长径低比值喷嘴（0.20≤d/D≤0.50，d—喷嘴喉部直径；D—上游管道内径.)

喷嘴技术数据表

喉部直径d （mm）	材料	流量范围（m³/h）	D_a1 （mm）	D_a2 （mm）	H （mm）	h （mm）	L （mm）	n
15	黄铜 H62	10—22	36	44	10	3	25.5	3
25		27—62	59	67	10	3	41.5	3
30		38—89	70	78	10	3	49.5	3
40		68—158	94	104	10	3	65.5	3
50	铸铝 L104	106—247	117	129	10	3	82	3
70		208—485	164	180	10	3	114	4
80		271—663	187	207	15	7	130.5	4
100		424—990	234	254	18	7	162.5	6
110		513—1197	257	277	18	7	178.5	6
150		954—2227	350	372	18	7	242.5	6
189		1515—3535	440	462	18	7	305	6

流量计算方法

式中：

Q—通过喷嘴的流体流量（m3/h）; 喷嘴流量系数，见下表(根据雷诺数查出流量系数)；

A—喷嘴喉部面积（m2）;

Δp—喷嘴前后的静压差（Pa）;

ρ—喷嘴喉部的流体密度（kg/m3）;

喷嘴流量系数表

Re	14720	15491	16314	17195	18137	19148	20234	21402
C	0.95	0.951	0.952	0.953	0.954	0.955	0.956	0.957
Re	22661	24021	25492	27086	28817	30701	32758	35006
C	0.958	0.959	0.960	0.961	0.962	0.963	0.964	0.965
Re	37472	40184	43174	46482	50153	54242	58815	63948
C	0.966	0.967	0.968	0.969	0.970	0.971	0.972	0.973
Re	69736	76295	83765	92320	102180	113620	126992	142743
C	0.974	0.975	0.976	0.977	0.978	0.979	0.980	0.981
Re	161500	184032	211428	245182	287409	341172	411057	504164
C	0.982	0.983	0.984	0.985	0.986	0.987	0.988	0.989
Re	631966	813986	1085643	1516727	2260760	3712194
C	0.990	0.991	0.992	0.993	0.994	0.995

多喷嘴测量流量

采用多个喷嘴测量流量时，可按下图制做流量测量装置，将喷嘴安装在隔板上，隔板前后有静压测孔，并连成静压环，喷嘴前后加装整流孔板。

通过流量测量装置的流体流量等于各个喷嘴所测流量之和：Q=∑Qi

, mso-bidi-font-family: 宋体">18

14.5

DN80

97.0

6.96

310

241

195

160

20.3

DN100

100

170.0

5.53

350

262

215

180

28.5

DN125

125

268.0

5.43

400

303

245

210

46.0

DN150

150

303.0

8.82

480

306

280

240

62.0

DN200

200

595.0

7.23

380

370

340

295

110

DN250

250

890.0

7.88

440

410

405

355

180

DN300

300

1374.0

6.86

480

450

460

410

230

DN350

350

1863.0

6.91

490

450

520

470

260

DN400

400

2429.0

6.94

540

550

580

525

400

DN450

450

3016.0

7.21

610

580

640

585

500

DN500

500

3773.0

7.02

680

610

715

650

850

DN600

600

5368.0

7.19

740

630

840

770

1000