【摘要】随着自动调节控制在空调系统中的广泛应用，特别是变流量空调系统出现，调节阀将会日益得到广泛的应用。空调系统选择恰当的调节阀门尤为重要，因为调节阀是控制循环的实现部分，并且是最后的调节元件，它的选择、安装、调试正确与否关系到整个调节系统是否正常运行，能否达到节省人力和能源的目的。它应同控制循环的功能选择和测控仪器的选择具有同等重要的地位。作为安装和调试者要对它的工作原理、选型、安装、调试有一个深刻的理解，才能保证工程项目的顺利运行。
1 定义和工作原理
调节阀由执行机构和调节机构组成，它通过外部调节装置的信号控制阀门的开启度使流经阀门的流量调整。在空调系统上就是在末端设备（盘管）处用二通阀，依据室内恒温器的信号或送风温度的信号，控制执行器的动作，从而推动阀杆使阀芯上下移动，改变阀芯与阀座之间的流通面积，从而实现调节流量的目的，满足用户的要求，连接如图1。
2 选择阀门应考虑的因数
正确选择阀门应考虑如下参数：阀门的流通能力、汽蚀和闪蒸、阀门的流量特性、阀体种类、阀门的执行器的大小等。
2.1根据阀门的流通能力确定阀门的尺寸
阀门的直径大小是阀门最重要的选项之一。阀门选型如果太小，在最大负荷时可能不能提供足够的流量，如果太大可能超过调节点，阀门的开启度过小会导致阀塞的过度磨损，并且系统不稳定而且会增加工程造价。
调节阀门的尺寸由计算的流通能力所决定。流通能力是指当阀门全开时，阀两端压力降为
对于一个紊流流动，计算流通能力的公式如下：
C--阀门的流通能力，m3/h；
W--水流量，m3/h；
ΔP--阀门前后压差，kg/cm2；
ρ--水的密度，kg/m3。
通过计算得到阀门的直径还应满足如下两条：
（1）阀门尺寸不要小于管道直径的一半。
（2）避免使用低于10%或高于80%的行程，阀门最容易在10%~80%的开启度区间进行调节。
阀门尺寸的选择还要考虑要求的压力降参数，这要考虑调节过程和设备本身的结构。通常阀门的压降应占到全部系统压降的25%~35%。为了提供适当的调节范围，流通能力应考虑到在一些极端情况下的状况。通常，考虑到一些额外的流量，在计算时，应选择在阀门开度90%时有最大流通能力，阀门的开启度为10%~15%应有最小的流通能力。
还有一种建议选择阀门压力降时的经验公式是当全部的压力降小于1.38×105pa，统一用一个压力降3.4×104pa。当系统的全部压降大于1.38×105pa，靠近泵的最近位置阀门的压力降为泵的压头50%。并且在最远点位置阀门的压力降为泵的压头的25%，但不要超过阀门的压力承受能力。
2.2 避免汽蚀和闪蒸现象
当流体流过阀门时压力会下降，由于这个原因流体可能部分会发生汽化，这种汽化对于控制阀门有严重的破坏作用。同时，在运行调节过程中，会引起很强的噪音。
如图2所示，流体流过阀芯与阀口的狭窄处，速度增加压力减少，出口处压力增加速度减少。如果减少的流体压力靠近汽化点，气泡会在流体中产生。流体通过最狭窄处，速度降低压力增加，气泡迅速破裂，产生噪音并破坏金属表面，这种现象叫汽蚀。对于一个给定流速和两端压力降的调节阀门应校核是否会产生汽蚀现象。
以下给出校核汽蚀参数的计算[1]公式：
δ--汽蚀参数（无量纲）；
P1--阀门的进口压力，pa；
Pv--液体的汽化压力，pa；
ΔP-阀门的前后压力差，pa..
δ值在10~15时流体不发生汽蚀，δ=2.7时开始初始汽蚀，此时用仪器可以检测出来；δ=2.3时开始持续汽蚀，这也是设计所要控制的点。
如果在阀门的出口压力仍然低于流体的汽化压力，气泡将仍然在系统的下游存在，这个过程叫“闪蒸”。“闪蒸”具有很强的破坏性，可以侵蚀阀门的内部结构，磨损金属壁面，表1给出常用的不同水温时的汽化压力值。
表1 不同水温时的饱和蒸汽压力
|
项目 |
参数 |
||||
|
水温（℃） |
5 |
10 |
15 |
50 |
100 |
|
饱和蒸汽压头（m） |
0.09 |
0.125 |
0.175 |
1.272 |
2.066 |
|
饱和蒸汽压力（kPa） |
0.89 |
1.23 |
1.71 |
12.33 |
19.92 |
2.3 阀门的流量特性
阀门的基本流量特性如图3。
在控制中一般是采用线性控制，因为根据盘管的特性刚开始小的流量输入会引起盘管大的输出，而等百分比阀门在刚开启时只能提供小的流量，两者可以相互抵偿，复合后成线性，这是在控制上比较容易实现的，如图4。因此在需要流经盘管的流量可调控时，采用等百分比阀门。在控制阀只需有选择通、断两种状态时宜选择快开特性的阀门。
2.4 阀门的本体
空调系统常用的阀体各种特性总结如表2。
表2 常用调节阀门特性总结
|
|
截止阀 |
球阀 |
蝶阀 |
|
流通能力 |
一般 |
好 |
好 |
|
流量特性 |
多种选择 |
一种（等百分比） |
一种（线形） |
|
噪音控制方法 |
好 |
受限 |
没有 |
|
汽蚀预防 |
好 |
受限 |
没有 |
|
压降 |
大 |
一般 |
小 |
|
关断能力 |
好 |
好 |
好 |
|
不可调范围 |
大 |
一般 |
小 |
|
造价 |
最高 |
中等 |
最低 |
2.5阀门的执行器的选择
空调系统中常采用电动执行器，选择执行器的考虑因素如下。
动力源、调节器失效后阀门所处的状态、其他调节的附件、运行速度、运行的频率、工作环境、阀门的尺寸、系统组件的花费、系统的维护等。
当阀门的控制器失灵时，阀芯应设计为停留在最安全的位置，通常是全开或全闭或停留在原位置。这个位置的选择应结合实际的需要仔细的分析。分支阀门的压力变化范围可能很大，通常阀门执行器的关断能力为泵扬程1.5倍的压头。大的阀门例如大于UN80的阀门即使阀门两端很小的压差也需要很大的执行器来关断。
3 调节阀的安装
（1）在调节阀的附近管道设置旁通。调节阀需要定期的维护以检查漏点、噪音、震动、调节范围等等，因此关键的部位应设旁通以保证系统在检修、调节阀关断时能正常运行，如图5。
（2）阀门前后直管段的要求。阀门前端水流进口处有10~20倍管道直径的直管段，出口有3~5倍管道直径的直管段。
（3）执行器的安装。必须保证阀杆垂直升降，执行器必须在阀杆的正上方，另外阀门必须与其他设备有足够的空间距离以保证维修。调节阀两端设关断阀便于维修时取出调节阀
（4）在调节阀的上游加设Y型过滤器，因为管道中含有的杂质可能会破坏阀门的正常运行。
（5）调节阀有方向性，按箭头指示方向安装。
（6）通常固定流量的系统阀门安装在盘管的上游，变流量系统阀门应尽量安装在盘管的下游，使盘管始终处于正压状态。阀门安装在上游在关断时盘管可能处于负压，空气会通过盘管小的泄漏点进入盘管，影响盘管的运行效率。
（7）调节阀应靠近需要控制的设备。
（8）支架固定牢靠，设置防止管道伸缩对阀体影响的措施。
4 系统调试
调节阀的调试除了与普通阀门的检测一样，还要在系统调试中进行检测。当固定流量环路系统调试平衡时，通常是使所有分支的控制阀全开，而调试变流量系统时，过程正好相反。具体步骤如下：
（1）让压力降可能最大的分支盘管阀门全开，其他盘管阀门均关闭。
（2）调整压差控制器直到通过这一分支流量达到设计值。
（3）关闭这个盘管分支阀门，使泵全速转动，检测流经此阀门的流量是否为0，在泵的最大压头时，执行器能否严密关闭阀门。
（4）同样检查每一个分支确保其压降都不大于首支支路和执行器能将所有阀门关闭严密。
（5）如果另一分支有一个更高的压降，重设压差控制器直到流量满足要求。
5 结语
作为安装者了解调节阀的构造、原理、运行知识很有必要。只有做到正确的认识，才能对安装、调试中出现的噪音、震动、系统运行不稳定等情况对症下药。找到合理的解决办法，做到事前和事后的控制。
参考文献：
[1] William
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[2] Ron Wilkinson，PE.Control Va1ves：Installthose valves right[J].Equipment Notebook， November 2000.
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[4] GilAvery， PE.Desigrung&ConunissioningVariable flow hy-dronic Systems
[J].ASHRAE JOURNAL，July 1993.
[5] 付祥钊.流体输配管网[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.9.
[6] 李平.汽蚀和闪蒸现象及对策研究[J].炼油化工自动化.1997.5