城市热网电动调节阀设计选型分析

1 城市热网电动调节阀设计选型分析概述

如何保证热用户的流量和温度是热网工程设计中一个非常关键的问题，除了管网的保温外，调节设备的合理选择与安装就显得非常重要了。本文将在调节阀的选型及选用的基础上，探讨其在热力站内的应用和常见故障的分析。

电子式电动直通单座调节阀,配用3601L系列电子式直行程电动执行机构.具有结构紧凑、重量轻、动作灵敏、阀容量大、流量特性精确、拆装方便等优点.广泛应用于精确控制气体、液体、蒸汽等介质的工艺参数如压力、流量、温度、液位保持在给定值.特别适用于压差较大,允许泄漏量也较大且不是很清洁的介质场合.
　　本系列产品有标准型、波纹管密封型、夹套保温型等多种品种.产品公称压力等级有PN16、40、64;公称通径范围DN25~400.适用流体温度有-250℃~+560℃范围内多种档次.泄漏量标准为Ⅱ级或Ⅳ级.流量特性为线性或等百分比.多种多样的品种规格可供选择

2城市热网电动调节阀设计选型分析 电动调节阀设置基本情况

为了解决在供热系统中水力失调、冷热不均等问题，提高管理运行水平，改善供热效果，计算机监控系统应用得越来越多，电动调节阀作为重要的调节手段，在热力站得到广泛的应用。我分公司口前有258座热力站，共有450套系统，每套系统的一次网回水上会加设一台电动调节阀来控制流量。

3 城市热网电动调节阀设计选型分析电动阀构造及工作原理

电动调节阀是在自控系统中进行流量调节的设备。一般在热力站中一次网回水管上加装，通常作为训一算机监控系统的执行机构6f}J节流量)。电动调节阀是供热系统中流量调节的*主要设备。
调节阀作为*终执行元件，在控制系统中起着关键作用。合理的选型和正确的计算，是阀门长期稳定运行的基础。
调节阀是工业过程控制中很重要的元件，生产上控制各种流体的流量、流速，大多是由调节阀实现的。
   调节阀由阀体和执行器两部分组成，阀体的种类多种多样，常见的有单座阀、双座阀、三通阀、套筒阀（有的厂家称之为鼠笼式动平衡单座阀）、球阀、蝶阀等，但所有的阀本体都必须配上执行器才能称之为调节阀。
   执行器又称执行机构，是调节阀的驱动机构，常见的有电动执行器、气动执行器、液压执行器等。
传统的电动调节阀（包括智能型）只配备伺服放大器，早期的一、二代产品还需要另外加装伺服放大器。这些电动调节阀不具备自主调节的能力，它们必须和调节仪（多为PID调节仪）共同组成控制系统，典型的模式如下：

          传感器 + 调节仪 + 电动调节阀      调节仪--——中控系统
   传感器的导线从控制现场引到配电房内的调节仪上，调节仪的控制信号线再从配电房引到控制现场的电动调节阀，它们组成一个闭环回路。由于信号线是长距离的走线，所以容易受到外界环境的干扰。如果要将该控制单元纳入中控机，则要根据调节仪和中控机都认可的协议和通信方式来实现。
   这种控制方式比较繁杂，成本高。调节阀的控制信号受干扰严重，容易引起执行机构的不稳动作，从而增加了控制的难度，甚至会损坏执行器。 智能自控电动调节阀，配套使用ZY-ETB电动执行器，内部集成了伺服放大器、PID调节仪、现场总线通信模块、传感器数据采集模块，组成了一体化电动调节阀，这种电动调节阀具有相当强的工控环境适应性。它的典型应用模式如下：         传感器 + 自控调节阀——中控系统
   传感器的导线直接引入控制现场的自控调节阀，这样便形成了完整的闭环回路，设置所需参数（包括标定值SV、实测值PV、P、I、D参数等）后即可工作。如果需要中控室监控，则可用双绞线从RS485接口引入中控机，通迅协议是标准Modbus RTU，参考产品的寄存器列表，将各组态点连入工程组态。
   这种控制方式比较简单，成本低，安装省时、省事。由于外部引线少，所以有效地减轻了外界环境的干扰。

3. 1 基本组成及工作原理

电动调节阀由电动执行器与调节阀阀体构成（如图1所示)。上部是执行机构，也叫电动阀头，它需要外部一个供电，一般是24 V或220V，通过接收PLC内模块输出的电流或电压信号，来驱动阀体改变阀芯和阀座之间的流通而积大小控制调节换热器一次侧的流量，实现场PLC控制或远程自动控制，进而改变提供给热用户的供热量。以等百分比特性为，具有调节稳定，调节性能好等特点。

3. 2 城市热网电动调节阀设计选型分析的设计选型

电动调节阀的设训一选型很重要，直接影响系统调节效果的好坏。但在实际运行中，电动调节阀常出现运行效果不理想，甚至无法进行正常调节，调节阀损坏过快。其原因是多方而的，其中一个重要的原因就是电动调节阀的设训一选型不当，电动阀的选型是一个复杂的计算过程，并且需要反推，验算选型是否合理。

1)首先根据热力站供热负荷以及一次侧的供回水温度训一算电动调节阀的流量:

其中，G为设计流量，m3/h;Tg为供水温度，0C ; Th为回水温度，0C;Q为供热负荷。

2)再根流量和阀前后压差确定KV值:

式中:KV—阀门的KV值，m3/h;

P—介质密度，kg/m3;

△P—阀前后压差，bar,阀前后压差是由设训一院根据水压图和热力站阻力损失得来，根据供热系统的实际情况确定。

当阀门全开时获得*大的流通能力，此时的KV值*大，称为KVs。KVs值是*大流通能力（定值)，由厂家提供阀门的设备参数中选取，查看选型样本中的允许压差、允许温度并*后根据KVs值进行调节阀的选型，根据KVs选择调节阀的口径。

确定调节阀型号后，根据调节阀在满足*大关闭压差的情况下，反推验证所选型号是否能满足工况，来*终确定电动阀的选型。

由于热力站距离热源的远近不同，系统提供的资用压头不同、压力变化范围大，影响电动调节阀正常运行，电动调节阀属于仪表阀，其*佳运行区间为开度50%一80%之间。比如近端用户，资用压头过大，流量过高，电动阀已经关闭到非常小的开度二网温度始终难以调节下来，为改善这种情况，常采取措施使调节阀尽量工作在相对开度合适的范围内，以提高调节功能，常用串联手动调节阀或压差控制阀。我分公司根据实际情况，在工程应用中常采用将一次网上除了道和*后一道球型阀门之外的阀门来进行限制流量，消耗部分压降，来保证电动调节阀的工作压降范围，电动调节阀在合适的压差下工作，为电动调节阀提供恒定压差，使其能保持良好工作状态。

城市热网电动调节阀设计选型分析规格与技术参数

城市热网电动调节阀设计选型分析主要技术性能指标：

城市热网电动调节阀设计选型分析允许压差：

注：双座、套筒阀一般可承受≤公称压力，单座调节阀差压可参考上表。

4 城市热网电动调节阀设计选型分析常见故障及处理方法

在实际的运行过程中，由于现场环境复杂，电动调节阀经常会出现一些故障，下而对常见的故障进行分析并进行处理。

4. 1 电动阀无法自检

电动阀在安装或站内停电并恢复供电时，电动调节阀都会进行自检，来保证其自身正常，达到运行的要求。但有时会遇到电动阀不进行自检，无法执行相应的开度要求。这种情况下首先观察电动阀执行器的电源指示灯是否正常，如果指示灯不亮:

1)测量给电动调节阀供电的开关电源的电压是否正常，如果输出异常或为零，则需更换开关电源;

2)检查PLC及电动调节阀阀头两侧的电源线，是否有松动，将松动的固定紧即可;

3)如万用表测得电动调节阀执行器供电正常，但指示灯依然不亮，有可能是电路板损坏，需更换。

还有一种情况执行器的指示灯亮，但不自检，这种是死机现象，时常在临时停电后恢复供电时出现，需在电动阀执行器上的电路板找到复位键或按钮进行复位，重新自检即能恢复正常;如果还不能自检，可在断电的情况下，用工具手动将电动阀的全行程走一圈，再上电即可恢复正常;还有一种情况就是阀体内部机械故障或电路板故障，需联系厂家进行处理。

4. 2 城市热网电动调节阀设计选型分析给定值与反馈值不一致

出现这种情况，首先用万用表去测量给定的电压值与反馈的电压值是否相等。如果相等，则需要检查线路是否松动或PLC模块通道是否损坏。如果线路松动，固定紧即可恢复正常，如果是模块通道损坏，就需换个通道或更换模块。如果不相等，则可能是执行机构的行程乱，需要将电动调节阀阀体进行自检。

还有一种情况就是，受现场环境的影响，会存在干扰问题使电动调节阀不能按给定值去执行，这就需要用一些抗干扰的手段来干预，如信号线使用屏蔽线或对变频器增加抗干扰模块等来减少或消除存在的干扰。
4. 3 电动阀实际行程与说明书不一致在实际操作中，发现有的电动阀控制效果不明显，阀门根据要求开到的开度后，尤其是将阀门关至较小位置后，流量、温度等数据没有明显变化，失去控制温度的意义。这种情况一般是:

1)阀体内部有杂物或内部生锈，致使阀杆无法顺利的打开或关闭，需要将阀体打开清除干净后并进行自检，即可使用;

2)电动阀执行器内部元件老化，达不到开关阀体的扭力，需要更换执行器。

5 城市热网电动调节阀设计选型分析结语

纵观口前的供热行业，电动调节阀被广泛应用在热力站的一次侧调节供热流量。电动调节阀的正常使用，对整个供热系统的统筹管理有着非常重要的作用，在实际使用情况中，调节阀的设训一选型和出现故障后的维护显得非常重要。

随着自控技术智能化程度不断提高，电动调节阀的使用还有很大的应用提升空间，在节能方而还有很大的潜力。总之应用自动控制技术发展集中供热已成为当下节能技术的主要手段之一。