闭式水循环系统几种局部控制方式的水力稳定性分析

    闭式水循环系统(如热水供暖系统、空调冷冻水系统等)目前常见的局部控制方式有:①恒流量控制,在环路入口处装设流量控制阀;②恒压差控制,在环路入口处装设压差控制阀;③无自动控制装置,在环路入口处装设手动调节阀(如平衡阀等)。前两种情况,控制阀可以自动地调整开度,以实现恒定流量和恒定压差的需要,即具有实现动态平衡的功能。第③种控制方式不具有自动控制的功能,而只能保证设计工况的静态平衡,与前两种控制方式相较,其主要不同是在系统运行过程中调节装置的开度固定不变,因而本文为叙述的方便,称其为调节装置的恒开度控制。控制方式不同,被控环路的水力稳定性有很大的差别,正确认识这种差别,对于正确选择控制方式和控制装置,是必要的。本文对这三种控制方式被控环路的水力稳定性进行对比分析。

    1　分析模型

    图1所示为系统中的一个环路。控制阀可以是流量控制阀、压差控制阀和手动调节阀。环路的进口和出口所连接的管路称为上级管路。环路入口压差PA-PB恒定不变。

    环路中有若干个支路。无论发生内扰或外扰,环路总流量的改变与各支路流量的改变显然有如下关系:

式中:ΔGz———环路总流量的改变量;ΔGi———第i个支路的流量改变量。

    2　被控环路对上级管路供回水压差波动的反应

    恒流量控制是锁定被控环路的流量,上级管路的压差波动被流量控制阀吸收。恒压差控制是锁定被控环路的压差,上级管路的压差波动也被压差控制阀吸收。在压差恒定的情况下,若被控环路内部阻力没有改变,那么流量也是恒定的。因此在上级管路的供回水压差出现波动的情况下,无论是恒流量控制或恒压差控制,被控环路的流量都将保持不变,亦即恒流量控制和恒压差控制均可保障被控环路不受上级管路供回水压差波动的影响。

    显然,恒开度控制则不能阻止上级管路的压差波动对被控环路的影响,环路的总流量将随上级管路供回水压差的增减而增减,各支路的流量则与环路总流量以相同的比率增减。

    3　被控环路内部各支路间的调节干扰

    3.1　恒流量控制

    对于恒流量控制,若被控环路中某个支路进行流量调节,使环路阻抗(不包括控制阀)改变,则流量控制阀可以自动调整开度,进行补偿,使环路阻抗和控制阀的阻抗之和保持不变,从而保持环路总流量不变。因此,当某个支路进行调节时,其流量的改变必将全部转移到其他支路。

    譬如环路中有A,B,C三条支路,若A支路关闭,则其他两条支路的流量增加,增加之和为A支路关闭前的流量。若A,B两条支路关闭,则C支路的流量增大,其增加量为A,B关闭前的流量之和。