0 前言

    在供熱外網(wǎng)系統(tǒng)中，由于自力式控制閥的廣泛應(yīng)用，有效地克服了二次網(wǎng)的水力失調(diào)，使繁瑣費時的供熱二次網(wǎng)初調(diào)節(jié)變得簡單而高效，供熱二次網(wǎng)水力失調(diào)的現(xiàn)象明顯改善，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

    供熱二次網(wǎng)中使用的自力式控制閥主要分為兩種：自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥。自力式流量控制閥，可以吸收網(wǎng)路的壓力波動，維持被控環(huán)路的流量恒定，但由于僅適用于定流量系統(tǒng)，一旦流量改變就需重新進行流量設(shè)定，給運行管理帶來很大不便，所以很少采用。自力式壓差控制閥可以在一定的流量范圍內(nèi)，吸收網(wǎng)路的壓力波動，同時克服內(nèi)擾（被控環(huán)路內(nèi)部的阻力變化），維持被控環(huán)路的壓差恒定，故而廣泛采用。因此可以說，自力式壓差控制閥適用于變流量系統(tǒng)，但此講法并不確切，具體分析如下。

    1 自力式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(diào)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(wǎng)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(nèi)，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(guān)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 自力式壓差控制閥不適用于以換熱站為主動變流量運行的熱網(wǎng)

    水泵變頻時，各等效點上參數(shù)之間的關(guān)系。當水泵變頻轉(zhuǎn)速變化時，流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚程與轉(zhuǎn)速的平方成正比。因此，揚程與流量的平方成正比，流量減少則揚程變小，流量增加則揚程變大。

圖 樓棟用戶與自力式壓差控制閥圖示

    以換熱站為主動變流量運行時（如圖1所示），若二次網(wǎng)的流量減少，樓棟熱力入口處的壓差（P₁-P₂）減小，被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）也相應(yīng)減小，自力式壓差控制閥的自動閥芯就會開大，利用自力式壓差控制閥自身壓差（P₂-P₃）的減小，使被控環(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，由于自力式壓差控制閥的開大，近端樓棟的流量增加，受影響的只是遠端樓棟，使遠端樓棟流量嚴重不足。二次網(wǎng)近端樓棟和遠端樓棟不能隨著總流量變化而等比變化，不能保持水力工況平衡，二次網(wǎng)出現(xiàn)動態(tài)水力失調(diào)。反之，換熱站循環(huán)水泵根據(jù)室外氣溫降低，需要增加循環(huán)水量時，樓棟熱力入口處的壓差（P₁-P₂）變大，被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）也相應(yīng)變大，自力式壓差控制閥的自動閥芯就會關(guān)小，利用自力式壓差控制閥自身壓差（P₂-P₃）的變大，使被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）變小，來維持被控環(huán)路的最初壓差值（P₁-P₂）不變，由于自力式壓差控制閥的關(guān)小，使被控環(huán)路的流量增不上去。所以，自力式壓差控制閥不適用于以換熱站為主動變流量運行的熱網(wǎng)。

    為便于理解以上內(nèi)容，可以按數(shù)學公式（P₁-P₃）=（P₁-P₂）+（P₂-P₃），簡化理解為：樓棟熱力入口處的壓差（P₁-P₃）減小，要想維持被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂）不變，自力式壓差控制閥自身壓差（P₂-P₃）應(yīng)變小。反之，同理。

    以換熱站為主動變流量運行的熱網(wǎng)中，自力式壓差控制閥與水泵變頻之間的關(guān)系。水泵變頻時，流量減少則揚程變小，流量增加則揚程變大。當換熱站供應(yīng)的流量（揚程）過少時，由于自力式壓差控制閥的作用，二次網(wǎng)近端樓棟和遠端樓棟出現(xiàn)冷熱不均的現(xiàn)象；當換熱站供應(yīng)的流量（揚程）過多時，由于自力式壓差控制閥的作用，供應(yīng)的流量增不上去，換熱站水泵白做無用功，浪費能源，不符合節(jié)能要求。除非換熱站的水泵供應(yīng)的流量恰好滿足用戶的流量要求，可用戶的流量卻又是隨時會因用戶的調(diào)節(jié)而發(fā)生改變，變頻水泵較難與其協(xié)調(diào)配合。如果換熱站供應(yīng)的流量（揚程）的改變，不超出自力式壓差控制閥自身的調(diào)節(jié)范圍，雖不夠節(jié)能，尚可維持水力工況平衡；如果換熱站供應(yīng)的流量（揚程）的改變，超出自力式壓差控制閥自身的調(diào)節(jié)范圍，將導(dǎo)致自力式壓差控制閥的失效，水力失調(diào)不可避免。這種以換熱站為主動變流量，用戶被動變流量的運行方式較難控制并不可取。

    3 自力式壓差控制閥適用于以用戶為主動變流量運行的熱網(wǎng)

    以用戶為主動變流量運行有個前提，用戶戶內(nèi)需安裝溫控閥等自控裝置，樓棟熱力入口處安裝自力式壓差控制閥，換熱站循環(huán)水泵采用變頻控制才能實現(xiàn)。

    自力式壓差控制閥支持被控環(huán)路內(nèi)部的自主調(diào)節(jié)。如圖1所示，若開始時（P₁-P₂）不變，此時環(huán)路內(nèi)部阻力發(fā)生變化，比如支路①關(guān)斷，在這個瞬間P₂減小，（P₁-P₂）增大，感壓膜受力平衡被打破，閥瓣下移，關(guān)小閥口，從而使P2又回升到原來的大小，即（P₁-P₂）不變。對于支路②來講，其流量G=KV（P₁-P₂），在支路①關(guān)斷前和關(guān)斷后，其開度KV不變，（P₁-P₂）由于自力式壓差控制閥的控制，在支路①關(guān)斷前和關(guān)斷后也恒定不變，則流量G不變，所以被控環(huán)路內(nèi)部某一支路流量變化，不會影響其它支路。

    樓棟熱力入口處自力式壓差控制閥的作用。其實，對于自力式壓差控制閥恒定壓差的理解，應(yīng)該是恒定被控環(huán)路的壓差（P₁-P₂），對于整個二次網(wǎng)系統(tǒng)來說，由于自力式壓差控制閥自身壓差（P₂-P₃）的影響，樓棟熱力入口處（包括自力式壓差控制閥在內(nèi)）的壓差（P₁-P₃）是變化的，也就是說自力式壓差控制閥閥前壓差（P₁-P₂）是恒定的，閥后壓差（P₁-P₃）是變化的。

    以用戶為主動變流量運行的熱網(wǎng)中，自力式壓差控制閥與水泵變頻之間的關(guān)系。當用戶熱負荷減少，溫控閥關(guān)小，被控環(huán)路阻力增大，壓差增加時，作用其上的自力式壓差控制閥也關(guān)小，增加自身阻力抵消被控環(huán)路用戶壓差的增加，以維持被控環(huán)路壓差（P₁-P₂）不變。但此時，對整個供熱二次網(wǎng)系統(tǒng)來說，由于自力式壓差控制閥的關(guān)小，自力式壓差控制閥自身的壓差（P₂-P₃）增大，樓棟熱力入口處（包括自力式壓差控制閥在內(nèi)）的阻力是增加的，壓差（P₁-P₃）是增加的，流量是減少的，換熱站循環(huán)水泵接到信號后，可以通過變頻調(diào)節(jié)減少揚程和流量，反饋到被控環(huán)路表現(xiàn)為資用壓力不足，此時，自力式壓差控制閥開大，自身阻力減少，壓差減少，以補償被控環(huán)路用戶壓差的變化，維持被控環(huán)路壓差恒定。如此反復(fù)便構(gòu)成了，換熱站循環(huán)水泵變頻-自力式壓差控制閥-溫控閥的反饋控制。為防止用戶流量的變化，超出自力式壓差控制閥自身的調(diào)節(jié)范圍，導(dǎo)致自力式壓差控制閥的失效，換熱站運行時可采用根據(jù)室外溫度的變化，改變二次網(wǎng)供水溫度的做法；根據(jù)用戶流量的變化，換熱站接到反饋信息，水泵被動變頻改變二次網(wǎng)供水流量的做法，即換熱站的被動質(zhì)-量綜合調(diào)節(jié)。

    自力式壓差控制閥特別適用于分戶計量或自動控制系統(tǒng)中，用戶戶內(nèi)安裝溫控閥，樓棟熱力入口處安裝自力式壓差控制閥，換熱站循環(huán)水泵采用變頻控制。這種以用戶為主動變流量，換熱站被動變流量的運行方式是今后的發(fā)展方向，也是最節(jié)能的。

    4 結(jié)論

    使用自力式壓差控制閥，被調(diào)節(jié)對象主要是自力式壓差控制閥閥前被控環(huán)路的工況參數(shù)。在以換熱站為主動變流量調(diào)節(jié)時，對閥前、閥后管網(wǎng)的工況參數(shù)往往不能同時兼顧（不能等比變化）；而在以用戶為主動變流量調(diào)節(jié)時，換熱站能夠?qū)﹂y前被控環(huán)路自動進行補償，所以不存在問題。

    綜上所述，自力式壓差控制閥不適用于以換熱站為主動變流量運行的熱網(wǎng)，適用于以用戶為主動變流量運行的熱網(wǎng)，換熱站變頻水泵應(yīng)隨用戶的熱負荷變化而相應(yīng)變化，才最節(jié)能。