平衡阀系列产品的介绍

平衡阀系列产品在空调、供暖的应用越来越广泛，大家对平衡阀的了解越来越深入。怎样使用好其系列产品是目前广大设计人员、安装人员及生产厂商的共同话题。我们只有借助国外的经验，根据我们的国情，探讨在我国实际水力工况下具体的应用。根据系统运行的实际需要，使控制设备确实有效、稳定的工作，达到系统的节能有效运行。相关专家也进行了很大的努力，国家相关部门也很重视，正在制定相关的政策和规范。让我们共同努力，建设好美丽的家园。节能意识的增强，舒适环境的要求也是我们社会发展的体现。

下面分几部分介绍一下平衡阀系列产品。（因篇幅有限，有不慎详细的地方请大家多多原谅）

首先请允许我介绍一下公司的基本情况。公司坐落在河北省献县，1993年和沈阳三环真空研究所研制开发了国家首台斜杆暗升降，并具有开度百分比显示的数字锁定平衡阀。当时国内有建研院的爱康和沈阳的华松,他们所生产的平衡阀都是直杆直尺外升降的，并且DN150以上都是蝶阀形式。和清华大学热能系石兆玉教授联合开发了平衡阀的实验装置。最近我们从铸造方面引进了消失模铸造，使产品外观及阀体内在结构有了进一步的改进，为完善产品奠定了坚实的基础。随着国家经济发展生活水平的提高，产品不断的升级1998年根据市场的需求研发了自力式流量控制阀，也就是大家所熟悉的动态流量平衡阀。并且结构尺寸符合截止阀的长度，首创自动阀芯套筒式结构，压差控制范围较宽，给自力式流量控制阀的应用带来了宽泛的空间。2003年参加了行业标准的起草。1995年国家搞分户计量的试点工作，试验的城市有北京，天津，烟台，长春等，改福利供热为计量收费。根据计量收费的特点，系统从原来的定流量改变为变流量。1999年着手研制自力式压差控制阀。从研制到正式出厂历经了一年半的时间。经过了数千次的试验。2000年7月首先通过了天津十几位行业专家的认可，然后才真正推向市场。在2001年通过了省级新产品签定。当时到公司鉴定的北京专家团里有北京建筑设计院原总工曹越。中国建筑研究院空调所所长徐伟、清华设计院原总工叶瑞芳等。产品受到了大家的一致好评。在2002年7月份获得了国家重点新产品和北京市节能产品认证。公司的总工崔笑千（清华大学的硕士生）提出了“末端主动变流量的水力工况平衡”的研究课题，为系统的稳定控制和有效的运行打下了良好的基础。2002年公司着重研发了旁通压差控制阀我们叫做自力式自身压差控制阀。用于分、集水器之间的控制设备。解决了阀门不能减静压的问题和对电的依赖。公司的崔总和广州大学钟潮安教授作技术交流，钟教授提出了并联水泵控制扬程的概念，根据钟教授的建议相继开发了限流止回阀。保护水泵在高效区运行的专用阀门。2003年正式推向市场。2004年建设部设计院的李娥飞总工在3月8号编写的《暖通空调设计与通病分析》186页写到并联水泵运行时，水泵出口应该配备流量限定装置。近期该产品被例入国家重点新产品授予名称：自力式水泵扬程自动控制器。近期公司从外观、实验装置进行了更新，引进了静电喷涂设备，为外观的改善奠定了基础。实验装置从原来的最大流量800m3/h增加到1200m3/h。

公司专门成立了阀门开发应用技术研究所，特聘国内十几位专家、学者为我公司研究所的研究员，潜心研究，使产品不断创新，并始终保持在国内领先水平。公司已通过ISO9001国际质量体系认证。建立了完善的售前、售中、售后服务队伍。公司有六项自己的专利，年产量20余万台。聘用专业技术人员作质量跟踪服务工作。保证了产品性能更有效的发挥。

我们秉承互惠双赢的原则，和国内外厂商精诚合作，2004~2005与丹佛斯谈判历经一年多的时间，因某些原因最终没有达成共识。和瑞典TA公司，霍尼韦尔等国外公司有相关的业务来往，和国内各大公司（如上海的冠龙，天津的瓦特斯，北京的艺创等）都有过密切业务接触，技术咨询等等。

为什么进行水力平衡。

首先为了提高系统的控制精度，达到系统的稳定运行。必须满足下述要求：

1．所有控制设备均具有系统设计者所计算的Kvs值。

2．所有水泵应该提供准确的水泵扬程。

3．所有末端装置的压降要符合设计者的要求。

在实际应用时只能在标准型号中或市场上所供应的选用控制阀、水泵及末端装置等

控制阀：大部分生产厂家控制阀的Kvs值，每档Kvs值约比前一档高60%，因而不大可能选到正好为要求的Kvs值。

Kvs 1.0 1.6 2..5 4.0 6.3 10 16 ……

水泵：由于型号的原因，供选用水泵的流量可能与要求相差10～40%。为了确保足够的流量，通常水泵选用比要求高10%有时达25%。

风机盘管及其它末端设备：这些设备也只能根据市场供货选用，实际上，没有人会选用型号偏小的风机盘管及末端设备，因为有流量过低的风险。

总之，为了避免流量过大，提高系统的稳定性。应用自力式压差控制阀可以容易的限定最大流量以达到设计里流量。

在末端采用电动调节阀，虽然经过仔细计算，你会发现所要求Kvs值的控制阀在市场上是找不到的，结果大部分控制阀都是过大的。在很多情况下，控制阀都要完全打开。比如：在启动过程中；出现大的波动时；供热中供水温度太低（制冷中供水温度太高）；温度调节装置为最大值或最小值；或者风机盘管太小等。在这些情况下，当没有平衡设备控制时，将在一些回路中出现过流，而在其他回路中会出现欠流的情况。

一些朋友认为，只要在设计图纸时指出设计流量，就完全能够在管中获得实际需要流量。但是，要得到所需要的水流量，必须进行测量和调节，才能够真正的满足设计要求。这也是为什么水力平衡的关键所在。通过仔细选择设备，能够获得正确的水流量吗？理论上是这样，但实际上，这只是人们所期望的。有些同志会想到，在设计设备时考虑一些高成本的安全因素，会阻止大多数问题的产生，其实，即使一些问题通过这种方式得以解决，但会造成其他问题，特别是控制端，实际使用的设备尺寸过大是无法避免的，因为必须从现有的市场范围内来购买设备。他们一般情况下与设计参数不相同，而且，在设计阶段，一些部件的特性是未知的，这是由于承包人在最后阶段才选定它们，因此，要进行校正，同时要考虑到实际安装，该过程和初始设计总是会产生一定的差异。

目前，有些工程师对平衡阀的了解不够充分，甚至有些砥柱情绪。造成这种原因的情况是多方面的，市面上确实有大部分假冒伪劣产品，这些产品根本就不具备调节功能，更谈不上经过流量检测试验，只是普通截止阀改改名字而已。更有甚者是照着葫芦画瓢。设计人员对平衡阀的应用不是特别清晰，图纸上画上平衡阀，造成施工方选型困难。造成的原因是国家缺少相关的规范和标准。有朋友还认为，哪个地方效果不好就安装平衡阀。这种观点是错误的，毕竟平衡阀不能提供动力。正好相反，当我们知道哪个地方效果不好时，我们可以把它选用参照阀门，平衡阀是将效果好的控制到能够满足需要的情况，让效果不好的地方多得到些流量。其次控制方式的选择，首先要把复杂的水力系统细分为多个单元，多个层次，逐个层次的控制方式，注意选择好参照阀门和合作阀门，这样才能更好有效地实现对系统精确控制。另外，有些专家对散热器温控阀寄予的希望值过高，以为装上温控阀就能节能了。大家知道，每一种设备需要一定工作条件或工作环境。温控阀的作用是吸收一定的自由热，但它的工作压差最大是

25KPa.利用好温控阀的首要条件，解决好系统的水力平衡问题，保证温控阀在需要的环境下工作。怎样解决好这个问题在后面我们要仔细探讨。

水力失调分析

水力失调有两方面的含义：一是指虽然经过水力计算并达到规定要求，但在运行后，各用户的实际流量与设计要求不符，这种水力失调是稳定的、根本性的。如不加以解决影响将始终存在。我们称之为稳态失调。二是指系统中，当一些用户的水流量改变时（关闭或调节时），会使其他用户的流量随之变化。这涉及到水力稳定性的概念。对其它用户影响小，则水力失调程度小，水力稳定性好，我们称之为动态（稳定性）失调。

尽管设计者作了仔细的设计计算及平衡计算。但在实际运行时，各环路及末端装置中的水流量并不按设计要求输配，而且系统总流量远大于设计流量。分析原因主要有几个方面，一是缺乏消除环路剩余压头的定量调节装置。因为有利环路的剩余压头较难由管径变化档次来消除。而节流孔板往往难以计算准确；二是水泵实际运行点偏离设计运行点，由于实际阻力往往低于设计阻力，水泵工作点处于水泵特性曲线的右下侧，使实际水量偏大。三。选用设备时，只能根据市场所能供应的选用。

平衡阀的分类

平衡阀分动态平衡阀、静态平衡阀。

动态平衡阀分动态流量平衡阀、动态压差平衡阀等；

静态平衡阀也就是我们常说的手动平衡阀、数字锁定平衡阀、水力平衡阀等（本文称水力平衡阀）。

动态流量平衡阀亦称自力式流量控制阀、自力式平衡阀、定流量阀、自动平衡阀等。2003年10月建设部相关标准出台定为自力式流量控制阀。

动态压差平衡阀亦称自力式压差控制阀、差压控制器、稳压变量同步器、差压平衡阀等。（本文称自力式压差控制阀）。

产品介绍

一．.水力平衡阀

水力平衡阀源于早期的截流孔板，实际上水力平衡阀是一个可以调节的截流孔板，并连接智能仪表检测出阀门的压差、流量和系统存在的问题。

水力平衡阀属于调节阀范畴。其工作原理：通过改变阀芯与阀座的间隙（即开度），来改变流经阀门的流动阻力，已达到调节流量的目的。

水力平衡阀的作用对象是系统的阻力。特点是能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时增减，仍然满足当前气候需要下的部分负荷的流量需求，起到平衡的作用。

特色：1.开度的百分比显示，清晰知道阀塞的位置。

2.为了防止阀门的气蚀振动。在阀门流道设计上考虑阀塞和阀座的小开度时形成狭长的节

流流道。约束旺盛絮流涡旋的形成。

3．理论流量特性为等百分比特性。

水力平衡阀的应用：

供热（制冷）系统，所有需要保证设计流量的环路都应安装水力平衡阀。

1.每台锅炉及冷水机组处分别安装水力平衡阀用于：调整锅炉或冷水机组之间的流量分配达到正确

值，确认任何锅炉或冷水机组不存在流量过大或过小现象，检验与输配系统的水量协调

性。

2.所有干管、立管及支管的回水或供水管处分别安装水力平衡阀用以：调整流量配均衡，检验输配环

路与区域控制环路水量的协调性。

3.所有具有二次泵的区域控制环路中分别水力安装平衡阀用以均衡补偿型号尺寸过大的

控制阀、二次泵及盘管，检验输配环路与区域环路水量间的协调性。

4.在散热器或者冷却盘管系统中，应对它们分别安装水力平衡阀，用以对每一台末端装置单独调整流

量。

5.平衡控制回路；用以消除末端的流量过大，因而创造了区域阀门的良好工作条件，用以检验及调节

一、二次环路水量协调一致，以确保末端装置总能提供出设计功率。

水力平衡阀的选用：

1.流量特性的选择。

水力平衡阀的流量特性的选择主要是针对末端设备或被控系统的流量特性曲线而定。我们的目的末端装置与水力平衡阀的开度成线性关系，这样末端设备与控制器的信号成比例关系，使得控制回路稳定性不取决于负荷，从而使比例带可以设定成最小值。这样才能达到系统的精确控制。

流量特性：直线型，等百分比特型，对数型，快开型等。

可以根据系统控制设备的实际需要选择。一般情况下选择等百分比的特性居多。

2.阻力特性的选择

Ⅰ。水力平衡阀的阻力应为系统总阻力的10%至30%之间，选用时应参照水压图进行

Ⅱ。在选择水力平衡阀时，对于同口径的平衡阀，应优先选用阻力较大的。

Ⅲ。在选择水力平衡阀时，为了增加水力平衡阀所站系统总阻力的百分比，可适当选择比管径小的水力平衡阀

3.控制方式细分单元，形成单元控制。层次划分的越细控制效果越好。

4.口径的选择Kv= 316Q/ √ˉ△p

Q 流量单位 m 3/h

△p 压差 Pa

5.流通能力选择建议Kvs 在60

—90%选用阀门

6.检测阀门口径300KPa ＞△p ≥3KPa 阀门的口径合适 △p=ξ（V 2??ρ/2）

△P 阀门前后的压差Pa

ξ 局部阻力系数

ρ 密度1000kg/ m 3

V 流速米/秒

用水力平衡阀可以解决稳态失调的系统。主要针对冷（热）源变流量，用户定流量的系统。例如：采暖系统中，初末寒时水泵启用的台数少，严寒时水泵启动的台数多；空调系统也一样，在初末夏时水泵启用的台数少，盛夏时水泵启用的台数多。系统提供的总循环水量是主动变化的。

二． 自力式流量控制阀

自力式流量控制阀是由手动调节部分和自动调节部分(自力式压差控制阀)组成。

手动调节部分设定每一个开度对应一个Kv 值，由自动调节部分（自力式压差控制阀）控制手动调节部分的前后压差不变。

自力式流量控制阀的基本定义：依靠被调工作介质因流量变化而产生的压差变化，来自动调节阻力大小，控制流量不变，从而消除压差变化产生的影响，稳定流量的一种装置。其作用对象是系统的流量。当外网压力波动时被控系统不受影响。

基本要求：最小工作压差30KPa

工作压差范围：30—400KPa

应用：

1. 适用于大型的热力管网上是流量分配变得简单快捷。

2. 适用于逐年并网的系统，新系统地加入不影响原来的系统。

3. 适用于风机盘管和空气处理机冷却机、冷水机、冷却塔等设

备的定流量运行。

4. 单管跨越式系统的立管的流量控制

选型： 1.通过计算出需要的水流量，按样本提供的数据参考设备

的口径。和对该规格阀门的流量是否满足要求。

2．选择适当的压差范围。计算水系统的阻力，得出阀门需要的吸收压差，据此来确定该阀们的

压差范围。

3．根据计算的流量和压差范围，以及技术要求选择适当的型号和口径

4．自力式流量控制阀的压降等与其工作范围的最小压降值。

5．也可根据流量和压差要求选择阀门，Kv 值在75%选取阀门口径。

注意： a.自力式流量控制阀的阻力等于手动调节阀阻力加上自力式压差控制阀阻力。

b.自力式流量控制阀担负着压力储备的角色，设计时必须保证该阀两端有足够大的压降，以保

证最不利情况下自力式流量控制阀仍有效工作。

c.单层次控制方式，杜绝多层次重复控制。例如：立管安装自力式流量控制阀，分支或总管就

没必要再加流量控制阀。

d.超过供热半径2/3的地方，尽量不装自力式流量控制阀。

特色：每台阀门都经过单独检测。

此种阀门适合解决第一种动态失调。

恒定被控系统的流量，适用于定流量系统 。

三、自力式压差控制阀

自力式压差控制阀的作用对象是被控系统的压差。

基本定义：在水力工况下，一定的流通能力范围内，

恒定被控系统的压差。它是用压差作用来调节阀门的开

度，利用阀芯变化来弥补管路阻力的变化，从而使在水

力工况发生变化时保持被控系统的压差不变。

基本条件：最小资用压差（最小启动压差）。

基本功能：1.消耗掉多余压头，保证资用压头。

2.满足配套设备的正常工作，以消除系统流量

（压力）变化对压力的影响。

3.为控制阀提供良好的工作条件（最佳状态下

工作）。

4.保证通过流量限制在最大流量范围内

采用自力式压差控制阀的好处：

1. 不需要对自力式压差控制阀的上端安装平衡设备。

2. 单个不稳定环路不会导致其他控制环路的振荡。

3. 每个支管可独立平衡，如果大楼需要扩建，现有环路不必进行平衡。

4. 易于平衡多因素下的系统，在小区供热和供冷系统中，新的设备可投入使用而不影响所有其他

服务中的设备。

5. 为控制阀提供优越的控制条件，延长其使用寿命。

6. 限制系统的最大流量，避免了浪费现象。

选择计算参考水力平衡阀

控制范围：自力式压差控制阀的控制范围 10—160KPa.

最大特点：1。在不影响控制精度的前提下，调节被控系统的压差达到需要值。

2．每台阀门都经过单独检测。

3．限制被控系统的最大流量。

和进口产品比较：优势：调节范围比较宽。并且调节被控系统的压差时不影响控制精度。

最大口径到450mm.。

劣势：外观不够漂亮。

进口自力式压差控制阀调节被控系统压差时，调节的是弹簧力。调节弹簧力同时阀门的阻力特性是变化的。并且口径最大到250mm 。

应用：

*供热系统

1． 用于一次系统主要是，保证热力站或热力站某一阀口或设备的压差为定值。

适用于多个二次换热站运行时限制其最大流量，达到各个二次换热站的自动平衡。

2． 用于二次系统控制某一控制阀或系统的某一部分（如某根立管或包含几个恒温阀的某个双管散热器

环路）的压差为定值。

*空调系统

1． 每根立管使用自力式压差控制阀

在空调系统中，水泵扬程可能过高或者相对于末端控制阀来说变化幅度太大。因此通过立管的压差控制阀使每根立管压差可稳定在一个合适值，每根立管都可以相互独立的小系统。自动达到立管与立管之间的平衡状态，增加和减少立管或分支其他系统不受影响。

2． 每个控制阀或末端控制设备使用自力式压差控制阀

根据设备的设计要求，在带负荷情况下，回路的压差变化很大，为获得并维护恰当的控制阀特性，并保证精确且稳定的控制，控制阀的压差通过自力压差控制阀进行稳定。

3． 每个支路使用自力式压差控制阀

如果每个支路的压差稳定下来，则供给末端上的压差是合适的。因此，每个支路独立平衡与其他

支路无关，这种解决方案在技术上优于立管采用的自力式压差控制阀的方式，因为各支路的压差可能各不相同，而且立管的压降不同引起的立管内部压差变化可以自动补偿。

*控制设备

1．为散热器温控阀提供良好的工作条件，避免由外网引起的波动，造成温控阀的频繁动作。散热器温控阀最大承压25Kpa，超过此压差温控阀就会产生震动和噪音。

例如：某用户负荷减少其温控阀关小，相对应的管路流量减少，因此总流量减少。系统的水压图发生变化如图中的实线表示温控阀没有调整之前的水压分布，⊿P为用户所需求的资用压头，虚线表示温控阀调整滞后的水压分布。由于总

流量减少，干管上压力损失也减少，外网给用

户处所提供的资用压头提高到了⊿P’，如果

该用户没有安装自力式压差控制阀，则由于外

网提供的资用压头增大，温控阀又会进一步关

小，如此反复形成正反馈，使温控阀无法正常

发挥其功能。但如果安装自力式压差控制阀，

自力式压差控制阀可以根据压差的变化而自

动调节关小，自力式压差控制阀消耗掉2倍⊿

P“，使外网提供给用户资用压头（⊿P’--2

⊿P”）基本不变，仍等于⊿P，这样就不会对

温控阀形成正反馈的影响。

2．为电动调节阀创造良好的工作条件。电动调节阀的选型遵循两个基本条件：①设计流量所对应的开度为90%左右。②阀权度不小于0.3。对于第一个条件往往难以满足，因为同一型号电动调节阀相邻两种口径的流通能力大约相差60%，所以很难找到正好符合设计要求的口径。选其流通能力偏大的话，就会造成电动调节阀较多的时间在小开度下工作，使电动阀的控制性能不稳定，不精确，甚至出现噪音；另一个是全开状态不可避免（比如系统启动时或大的干扰出现时），而全开将使被控系统负载出现过流。一个简单的办法是与电动调节阀串联一个水力平衡阀，消耗一部分压差，从而使电动调节阀在90%开度时为设计流量。但这样处理，有时会出现电动调节阀的阀权度过小的情况，即电动阀工作时的压差变化范围过大，造成电动阀的工作特性严重偏离理论特性，使其控制精度变差。如果阀权度小于0.3，可以与电动调节阀串联一个自力式压差控制阀（水力平衡阀不用装设），用自力式压差控制阀控制电动阀的进出口的压差，使其基本恒定。而外网的压力波动和负荷的压降变化，均由自力式压差控制阀吸收。3. 为自力式流量控制阀良好的工作奠定了基础。在垂直单管跨越式系统中，常规做法入口不加任何控制，依靠每组立管的自力式流量控制阀使系统正常工作。只不过自力式流量控制法同时存在内外扰动，工作条件差一些，极端情况下调节失灵。建议在这样的情况下热力总入口加装自力式压差控制阀。4．为自力式温度控制阀的良好工作奠定了基础，由于自力式温度控制阀同时受外网波动和内部温度变化的影响，工作条件差一些。建议自力式温度控制阀或含自力式温度控制阀的系统安装自力式压差控制阀，避免了自力式温度控制阀的频繁动作。延长其使用寿命，保证其温度基本很定。

5.水力平衡阀串联一个自力式压差控制阀，就起到定流量的作用。

6. 热力站或空调系统的分集水器之间安装一个自力式压差控制阀，恒定了热力站或制冷设备之间的压差。保证了锅炉或制冷机所需的最小流量，使其稳定安全运行。

7. 水泵的旁通管上安装自力式压差控制阀，形成定扬程的水泵。保证流量相对稳定。

最后有一个问题和大家探讨一下，现在空调系统普遍使用的末端安装电动阀，支路安装手动平衡阀。从概念上讲没用太大的问题。在实际应用中存在着：1。电动阀应该限制最大流量。2。电动阀需要一个良好的控制环境。3。电动阀的选型是相当困难的，因为在某些情况下会造成全开。建议大家在支路上安装自力式压差控制阀，用压差控制阀限制其最大流量，并能给电动阀提供良好的工作条件。当你的末端相差悬殊（最大末段与最小末端相差50%时）每个末端装置再加装一个水力平衡阀，其目的是保证各个电动阀的阀权度，这样其他支路检修或解列不会影响其它支路正常运行。更没有必要在每个末端刻意安