一些風(fēng)量調(diào)節(jié)閥廠家宣傳其風(fēng)閥壓降非常低,只有20-30 Pa,而有些風(fēng)閥的壓降要100 Pa甚至200 Pa以上。低阻力可以節(jié)約風(fēng)機電耗,但是風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的壓降越低越好嗎?
工作壓差vs全開壓降
風(fēng)閥在額定風(fēng)量(最大設(shè)計風(fēng)量)下的阻力通常是風(fēng)閥處于全開時的壓降。該阻力值對于評價關(guān)斷閥(如密閉閥、防火閥、止回閥)有意義。然而,對于調(diào)節(jié)閥我們更關(guān)心的是它能實現(xiàn)控制時的工作壓差。因為無論是蝶閥還是文丘里閥,風(fēng)閥在全開時的調(diào)節(jié)性能是不理想的。對于文丘里閥,錐形體的彈簧必須處于受壓狀態(tài)才能工作。而對于蝶閥,開度在10-80%之間才會有比較理想的調(diào)節(jié)特性。所以,正常工作的調(diào)節(jié)閥的開度不是
在全開位置。通常,控制閥的工作壓差需要150 Pa或更大。
調(diào)節(jié)閥工作時的壓降占所在支路壓降的比值被稱為閥權(quán)度。閥權(quán)度越大,風(fēng)閥對該支路風(fēng)量的控制效果越好。相反,風(fēng)閥工作時的壓降太小,它的話語權(quán)就非常小,其閥片調(diào)節(jié)時對其所在支路風(fēng)量的改變就很小。只有在風(fēng)閥開度很小時才能明顯改變風(fēng)量,而且繼續(xù)關(guān)小后,風(fēng)量陡降。這種風(fēng)閥呈現(xiàn)出明顯的快開特性,屬于關(guān)斷閥,不適合作為控制閥使用。
通常閥權(quán)度小于20%對控制是不利的。對于凈化空調(diào)系統(tǒng),送風(fēng)和排風(fēng)上安裝了HEPA過濾器,通常其初阻力約100-250 Pa,終阻力會達到500 Pa. 所以,調(diào)節(jié)閥需要足夠的工作壓差來保持良好的控制。
系統(tǒng)耦合與風(fēng)閥抗干擾
通常風(fēng)系統(tǒng)會有多個并聯(lián)的支路,一個支路的風(fēng)閥進行開度調(diào)節(jié)會對其他支路的風(fēng)量控制產(chǎn)生干擾。當某個支路的阻力太小的時候,其風(fēng)量受到的擾動會比較大。
比如化學(xué)實驗室的通風(fēng)系統(tǒng)中有若干臺變風(fēng)量排風(fēng)柜,當某臺排風(fēng)柜移門高度的變化時,相應(yīng)地排風(fēng)閥就要進行開度調(diào)節(jié),主排風(fēng)道的靜壓會隨之波動,從而影響其他排風(fēng)柜的排風(fēng)量。這種現(xiàn)象被稱謂耦合。耦合對系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性提出了比較大的挑戰(zhàn)。如果風(fēng)閥的壓降過小,那么排風(fēng)柜之間容易相互干擾,嚴重時難以保證排風(fēng)量的穩(wěn)定控制,甚至可能導(dǎo)致有害物外溢。
我們把風(fēng)閥所在某一支路的設(shè)計壓降與離風(fēng)機最近支路資用壓降的比值稱謂平衡度。平衡度越低,支路之間越容易出現(xiàn)相互干擾。提高支路平衡度的方法有兩個:一是減小主管道阻力,二是提高支路阻力。當然,最有效的方法就是后者。也就是說,適當提高調(diào)節(jié)閥的工作壓差可以提高支路平衡度,提高系統(tǒng)抗干擾能力。
結(jié)論
調(diào)節(jié)閥的首要目的是控制風(fēng)量或壓差,不是降低阻力、節(jié)省風(fēng)機能耗。工作壓降太低的風(fēng)閥不僅難以控制其所在支路的風(fēng)量,而且不利于克服支路之間的相互干擾。工程設(shè)計人員應(yīng)在風(fēng)閥選型、風(fēng)道阻力計算和風(fēng)機選型時,需要給與調(diào)節(jié)閥足夠的設(shè)計工作壓差,以保證各末端風(fēng)閥的閥權(quán)度和支路的平衡度,從而實現(xiàn)系統(tǒng)風(fēng)量和壓差的可調(diào)節(jié)性和穩(wěn)定性。
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