第3章建筑設(shè)備自動(dòng)化中的監(jiān)控設(shè)備第3章建筑設(shè)備自動(dòng)化中的監(jiān)控設(shè)備本章的主要內(nèi)容：3.1傳感器

3.2控制器

3.3執(zhí)行器

3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算重點(diǎn)與難點(diǎn)：掌握HVAC傳感器要點(diǎn)；模擬控制器和軟件控制器；常用執(zhí)行器的技術(shù)特點(diǎn)；調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算3.4.1調(diào)節(jié)閥的流量特性

調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與調(diào)節(jié)閥的相對(duì)開度之間的關(guān)系，即一般說來，改變調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座之間的流通面積，便可控制流量。但實(shí)際上由于各種因素的影響，在節(jié)流面積變化的同時(shí)，還會(huì)引起閥前、后壓差的變化，從而使流量也發(fā)生變化。1.理想流量特性調(diào)節(jié)閥在前后壓差固定情況下的流量特性稱為理想流量特性。閥門的理想流量特性由閥芯的形狀所決定，閥芯形狀有柱塞閥和開口形閥兩類。

kg/s3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算將上式積分可得調(diào)節(jié)閥可調(diào)比調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)（1）直線流量特性直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)開度成直線關(guān)系，即單位行程變化所引起的流量變化是常數(shù)。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算經(jīng)整理可得直線流量特性調(diào)節(jié)閥單位行程變化所引起的流量變化是相等的?，F(xiàn)分別在行程的10%、50%和80%三點(diǎn)處算出行程變化10%所引起的流量相對(duì)值變化，分別為：線性流量特性（R=30）3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算可見，雖然直線流量特性調(diào)節(jié)閥的單位行程變化所引起流量變化是相等的，但流量的相對(duì)值變化不同，即流量小時(shí)，相對(duì)流量變化大，而流量大時(shí)，相對(duì)流量變化小。特點(diǎn)：閥在小開度時(shí)控制作用太強(qiáng)，不易控制，易使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩；而在大開度時(shí)，控制作用太弱，不夠靈敏，控制難于及時(shí)。直線特性的閥門適用于負(fù)荷變化小的場合。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算（2）等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性

等百分比流量特性是指單位相對(duì)行程變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系，即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)隨相對(duì)流量的增加而增大。調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算將上式積分可得經(jīng)整理得3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算等百分比流量特性（R=30）等百分比特性流量調(diào)節(jié)閥單位行程變化所引起的流量變化是不等的。在行程的10%、50%、80%三點(diǎn)處算出行程變化10%所引起的流量相對(duì)值的變化分別為3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥在行程小時(shí)，流量變化小；在行程大時(shí)，流量變化大。行程變化相同所引起的相對(duì)流量變化率總是相等，因此稱為等百分比。

特點(diǎn)：此種閥的放大系數(shù)隨行程的變化而遞增，在開度小時(shí)，相對(duì)流量變化小，工作緩和平穩(wěn)，易于控制；在開度大時(shí)，相對(duì)流量變化大，工作靈敏度高，有利于控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定。等百分比特性的閥門適合于負(fù)荷變化大的場合。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算（3）拋物線流量特性拋物線流量特性調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)開度的二次方成比例關(guān)系，即

對(duì)上式積分代入邊界條件后得介于直線和等百分比特性之間。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算（4）快開流量特性調(diào)節(jié)閥在開度較小時(shí)就有較大流量，隨開度的增大，流量很快就達(dá)到最大，故稱為快開特性?？扉_特性的閥芯形狀是平板的，適用于快速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。一般不用于調(diào)節(jié)。

3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算1－直線2－等百分比3－拋物線4－快開直線調(diào)節(jié)閥理想流量特性3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算三通調(diào)節(jié)閥的理想流量特性1－直線2－等百分比3－拋物線1、直線特性調(diào)節(jié)閥在任何開度時(shí)，通過兩閥芯流量之和不變。2、等百分比特性的三通調(diào)節(jié)閥總流量是變化的，在50％開度處總流量最小。3、拋物線特性介于兩者之間。三通調(diào)節(jié)閥的理想流量特性3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算2.工作流量特性調(diào)節(jié)閥在前后壓差隨負(fù)荷變化的工作條件下，其相對(duì)流量與相對(duì)開度之間的關(guān)系稱為工作流量特性?？照{(diào)系統(tǒng)一般采用串聯(lián)管道。串聯(lián)管道系統(tǒng)的阻力與通過管道的介質(zhì)流量成平方關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)總壓差為一定時(shí)，調(diào)節(jié)閥一旦動(dòng)作，隨著流量的增大，串聯(lián)設(shè)備和管道的阻力亦增大，這就使調(diào)節(jié)閥上壓差減小，結(jié)果引起流量特性的改變，理想流量特性變?yōu)楣ぷ髁髁刻匦浴g/s3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算假設(shè)在無其他串聯(lián)設(shè)備阻力的條件下，閥全開時(shí)的流量為qmax，有串聯(lián)設(shè)備阻力條件下，閥全開的流量為q100，兩者關(guān)系可用下式表示S為閥全開時(shí)，閥上壓差與系統(tǒng)總壓差之比值，稱S為閥門能力。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算閥門能力調(diào)節(jié)閥的實(shí)際可調(diào)比串聯(lián)管道可調(diào)比特性Q增大，S降低3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算

顯然，隨著串聯(lián)阻力的增大，S值減小，則q100會(huì)減小，這時(shí)閥的實(shí)際流量特性偏離理想流量特性也就越嚴(yán)重。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算

可見：當(dāng)S＝1時(shí)，理想流量特性與工作流量特性一致；隨著S值的降低，q100逐漸減小，實(shí)際可調(diào)比R減小，直線特性調(diào)節(jié)閥趨于快開特性閥，等百分比特性閥趨于直線特性閥，這就使得調(diào)節(jié)閥在小開度時(shí)控制不穩(wěn)定，大開度時(shí)控制遲緩，嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量。

在實(shí)際使用時(shí)，對(duì)S值要嚴(yán)加限制，一般希望不低于0.3～0.5。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算3.4.2調(diào)節(jié)閥的流通能力

調(diào)節(jié)閥流通能力定義為：閥兩端壓差為105Pa，流體密度為ρ＝1g/cm3，調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的流量（m3/h），上式適用于空調(diào)系統(tǒng)中的冷、熱水控制。對(duì)于蒸汽閥，由于蒸汽密度在閥前后不同，因此必須考慮密度變化。最大體積流量3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算氣體、蒸汽C值的計(jì)算

臨界狀態(tài)3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算3.4.3調(diào)節(jié)閥的選擇1.流量特性選擇流量特性的選擇方法一般有數(shù)學(xué)計(jì)算分析法和經(jīng)驗(yàn)法，工程上常采用經(jīng)驗(yàn)法。為了使系統(tǒng)保持良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，希望開環(huán)總放大系數(shù)保持為常數(shù)。一般情況下，除加熱（冷卻）器的放大系數(shù)的變化外，還應(yīng)使調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)作相應(yīng)變化。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算1）根據(jù)管道系統(tǒng)壓降變化情況來選擇（工藝配管）

配管狀態(tài)S＝1～0.6S＝0.6～0.3S<0.3實(shí)際工作流量特性直線等百分比直線等百分比調(diào)節(jié)不適宜所選流量特性直線等百分比等百分比等百分比2）根據(jù)負(fù)荷變化情況來選擇當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化較大時(shí)，選擇

；當(dāng)所選調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度時(shí)，宜選

，便于微調(diào)，不易引起振蕩。

當(dāng)系統(tǒng)很穩(wěn)定，而閥位移動(dòng)范圍較小，閥的特性對(duì)系統(tǒng)影響很小時(shí)，可選

或

。等百分比等百分比等百分比直線3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算2.調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇選用時(shí)要考慮被測介質(zhì)的工藝條件、流體特性及生產(chǎn)流程。當(dāng)閥前后壓差較小，要求泄漏量也較小時(shí)，應(yīng)選

，如末端裝置所用調(diào)節(jié)閥。當(dāng)閥前后壓差較大，并允許有較大泄漏量時(shí)，應(yīng)選

，如供回水總管間的壓差控制旁通閥。在比值控制或旁路控制時(shí)，應(yīng)選

。當(dāng)介質(zhì)為高壓時(shí)，應(yīng)選

。直通單座閥直通雙座閥三通調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算3.調(diào)節(jié)閥開閉形式的選擇電動(dòng)調(diào)節(jié)閥有電開與電關(guān)兩種形式。

調(diào)節(jié)閥開閉形式的選擇主要從生產(chǎn)安全角度考慮。一般在能源中斷時(shí)，應(yīng)使調(diào)節(jié)閥切斷進(jìn)入被控制設(shè)備的原料或熱能，停止向設(shè)備外輸送流體。4.調(diào)節(jié)閥工作范圍的選擇

（1）介質(zhì)種類建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程中，調(diào)節(jié)閥常用于水和蒸汽，對(duì)閥件無特殊要求。應(yīng)選電開型。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算（2）工作壓力和范圍與閥的材質(zhì)有關(guān)，使用時(shí)應(yīng)不超過廠家生產(chǎn)樣本中額定的工作壓力和溫度。

對(duì)于蒸汽閥應(yīng)注意：由于閥的工作壓力與工作溫度與某種蒸汽的飽和壓力和飽和溫度不一定是對(duì)應(yīng)的，因此應(yīng)在溫度與壓力的使用范圍中取較小者來作為其應(yīng)用的限制條件。例如:一個(gè)閥的額定工作壓力為1.6MPa,

工作溫度為180℃,則此閥不能用于1.6MPa的蒸汽系統(tǒng)(溫度204℃)之中。

可用于1.0MPa的蒸汽系統(tǒng)(溫度180℃)。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算5.調(diào)節(jié)閥口徑的選擇合理選擇調(diào)節(jié)閥的口徑，對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來講是一個(gè)很重要的問題。如果過多地考慮流量裕度，選閥口徑偏大，不但經(jīng)濟(jì)上造成浪費(fèi)，更不利的是閥門經(jīng)常工作在小開度，可調(diào)范圍顯著減小，使調(diào)節(jié)閥性能變壞，甚至引起振動(dòng)和噪聲，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及閥門使用壽命。

調(diào)節(jié)閥的口徑是根據(jù)工藝要求的流通能力來確定的，先計(jì)算出C值后，查調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品樣本，確定調(diào)節(jié)閥公稱直徑。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算例題某一高粘度油管的最大體積流量為40m3/h,流體密度為0.5g/cm3,閥前后壓差△P=0.2MPa,試選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸。解：根據(jù)式3-22可得調(diào)節(jié)閥的流體能力為查表可見，可選擇公稱直徑和閥門直徑均為40mm的單座閥，因?yàn)楦哒扯取?/p>

3.4.4調(diào)節(jié)風(fēng)閥的選擇

1.風(fēng)閥的流量特性（1）固有特性在等壓降和無外部阻力部件（過濾器、盤管等）條件下，風(fēng)閥葉片開度和通過風(fēng)閥風(fēng)量之間的關(guān)系。（2）工作特性（安裝特性）風(fēng)閥串接部件（如風(fēng)管、風(fēng)口）的阻力使風(fēng)閥壓降隨著風(fēng)閥葉片開度變化而改變，故而風(fēng)閥的工作特性與基于恒定的風(fēng)閥壓降的閥的固有特性是不同的。3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算風(fēng)閥的工作特性與閥權(quán)（特性比）有關(guān)。風(fēng)閥的閥權(quán)為風(fēng)閥全開時(shí)的阻力與系統(tǒng)阻力之比，系統(tǒng)阻力不含風(fēng)閥阻力。在工程運(yùn)用時(shí)，要根據(jù)使用條件選擇合適的風(fēng)閥。

當(dāng)多個(gè)風(fēng)門配合工作，希望總風(fēng)量不變時(shí)，采用

風(fēng)門，如新、回風(fēng)閥門。線性工