液壓平衡閥概述

       液壓平衡閥是平衡回路中的關(guān)鍵元件,在現(xiàn)代工程機(jī)械尤其是在起重機(jī)械中應(yīng)用廣泛。起重設(shè)備中的提升、變幅及伸縮等機(jī)構(gòu)在下降時(shí),在運(yùn)動(dòng)方向與負(fù)載作用方向相同的情況下,必須在回油處設(shè)置平衡閥,用以平衡負(fù)載,保證執(zhí)行元件平穩(wěn)運(yùn)行,從而提高液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。平衡閥對液壓平衡回路系統(tǒng)整體的工作平穩(wěn)性、可靠性和系統(tǒng)效率有重要的影響。本文采用了理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,對板式平衡閥和螺紋插裝式平衡閥的工作原理、閥口面積計(jì)算、內(nèi)部流場及動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析比較與計(jì)算,研究主要參數(shù)對其性能的影響,為高性能平衡閥設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

   主要內(nèi)容如下: 第1章,闡述了本課題研究的背景和意義;概述了液壓平衡閥的研究現(xiàn)狀和存在的問題;概括了本文的主要研究內(nèi)容。

         第2章,介紹幾種常用的液壓平衡閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及存在的問題,并對板式平衡閥和螺紋插裝式平衡閥做了分析比較。

       第3章,對板式平衡閥和螺紋插裝式平衡閥的閥口面積進(jìn)行了數(shù)值解析,得到這平衡閥閥口面積的曲線;利用Fluent軟件對板式平衡閥和螺紋插裝式平衡閥的內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值解析,得到平衡閥在不同閥口開度下的壓力、流速分布情況,并對數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析比較。

       第4章,運(yùn)用AMESim軟件建立帶有板式平衡閥的液壓平衡回路的AMESim仿真模型,得到板式平衡閥在各種工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線。仿真分析了油缸負(fù)重和平衡閥內(nèi)阻尼孔、主閥芯節(jié)流槽類型、彈簧剛度主要參數(shù)對平衡閥及其回路動(dòng)態(tài)特性的影響。結(jié)果表明油缸負(fù)重、平衡閥內(nèi)阻尼孔和節(jié)流槽類型對活塞桿下行運(yùn)動(dòng)的速度平穩(wěn)性具有重要影響。

        第5章,建立了帶有螺紋插裝式平衡閥的液壓平衡回路的AMESim仿真模型,仿真分析了油缸負(fù)重和平衡閥內(nèi)阻尼孔、閥口錐角、彈簧剛度等主要參數(shù)對平衡閥及其回路動(dòng)態(tài)特性的影響。結(jié)果表明油缸負(fù)重、平衡閥內(nèi)阻尼孔和閥口錐角等對油缸下行運(yùn)動(dòng)的速度平穩(wěn)性產(chǎn)生重要影響,本研究為螺紋插裝式平衡閥的設(shè)計(jì)及平衡回路參數(shù)匹配提供了指導(dǎo)。并與第四章中影響板式平衡閥動(dòng)態(tài)特性參數(shù)進(jìn)行分析及比較,得出兩者在影響平衡閥結(jié)構(gòu)及平衡閥回路系統(tǒng)性能的區(qū)別。 后,對本論文的研究工作和成果進(jìn)行了總結(jié),展望了下一步的研究工作。
     平衡閥是一種特殊功能的閥門，它具有良好的流量特性，有閥門開啟度指示，開度鎖定裝置及用于流量測定的測壓小閥。利用智能儀表，輸入閥門型號和開度值，根據(jù)測得的壓差信號就可直接顯示出流經(jīng)該平衡閥的流量值，只要在各支路及用戶入口裝上適當(dāng)規(guī)格的平衡閥，并用智能儀表進(jìn)行一次性調(diào)試，就可使各用戶的流量達(dá)到設(shè)定值。 平衡閥是在水力工況下，起到動(dòng)態(tài)、靜態(tài)平衡調(diào)節(jié)的閥門。如：靜態(tài)平衡閥，動(dòng)態(tài)平衡閥。靜態(tài)平衡閥亦稱平衡閥、手動(dòng)平衡閥、數(shù)字鎖定平衡閥、雙位調(diào)節(jié)閥等，它是通過改變閥芯與閥座的間隙（開度），來改變流經(jīng)閥門的流動(dòng)阻力以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的，其作用對象是系統(tǒng)的阻力，能夠?qū)⑿碌乃堪凑赵O(shè)計(jì)計(jì)算的比例平衡分配，各支路同時(shí)按比例增減，仍然滿足當(dāng)前氣候需要下的部份負(fù)荷的流量需求，起到熱平衡的作用。動(dòng)態(tài)平衡閥分為動(dòng)態(tài)流量平衡閥，動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，自力式自身壓差控制閥等.平衡閥屬于調(diào)節(jié)閥范疇，它的工作原理是通過改變閥芯與閥座的間隙（即開度），改變流體流經(jīng)閥門的流通阻力，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。平衡閥相當(dāng)于一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件，對不可壓縮流體，由流量方程式可得。 與其它閥門相比，平衡閥主要有以下特點(diǎn)：    
(1)直線型流量特性，即在閥門前后壓差不變情況下，流量與開度大體上成線性關(guān)系；   
(2)有的開度指示；   
(3)有開度鎖定裝置，非管理人員不能隨便改變開度；表連接，可方便地顯示閥門前后的壓差及流經(jīng)閥門的流量。盡管平衡閥具有很多優(yōu)點(diǎn)，但它在空調(diào)水系統(tǒng)的應(yīng)用還存在不少問題。如果這些問題解決不好，平衡閥的特點(diǎn)并不能充分顯現(xiàn)出來。平衡閥的作用是為了調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)，各個(gè)分配點(diǎn)的（如每一個(gè)樓座）的預(yù)定流量。每一座樓的入口處都安裝平衡閥，可以使供暖系統(tǒng)的總流量得到合理分配。    
平衡閥的原理是閥體內(nèi)的反調(diào)節(jié)，當(dāng)入口處壓力加大時(shí)，自動(dòng)減小通徑，減少流量的變化，反之亦然。如果反接，這套調(diào)節(jié)系統(tǒng)就不起作用。而且起調(diào)節(jié)作用的閥片，是有方向性的，反向的壓力甚至可以減少甚至封閉流量。 既然安裝平衡閥是為了更好的供暖，就不存在反裝的問題。如果是反裝，就是人為的錯(cuò)誤，當(dāng)然就會(huì)糾正。平衡閥屬于調(diào)節(jié)閥范疇，它的工作原理是通過改變閥芯與閥座的間隙（即開度），改變流體流經(jīng)閥門的流通阻力，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。平衡閥相當(dāng)于一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件，對不可壓縮流體，由流量方程式可得。   
Kv為平衡閥的閥門系數(shù)。它的定義是：當(dāng)平衡閥前后差壓為1bar（約1kgf/cm2）時(shí)，流經(jīng)平衡閥的流量值（m3/h）。平衡閥全開時(shí)的閥門系數(shù)相當(dāng)于普通閥門的流通能力。如果平衡閥開度不變，則閥門系數(shù)Kv不變，也就是說閥門系數(shù)Kv由開度而定。通過實(shí)測獲得不同開度下的閥門系數(shù)，平衡閥就可做為定量調(diào)節(jié)流量的節(jié)流元件。    

在管網(wǎng)平衡調(diào)試時(shí)，用軟管將被調(diào)試的平衡閥的測壓小閥與智能儀表連接，儀表可顯示出流經(jīng)閥門的流量值（及壓降值），經(jīng)與儀表人機(jī)對話，向儀表輸入該平衡閥處要求的流量值后，儀表通過計(jì)算、分析、得出管路系統(tǒng)達(dá)到水力平衡時(shí)該閥門的開度值。平衡閥屬于調(diào)節(jié)閥范疇，它的工作原理是通過改變閥芯與閥座的間隙，改變流體流經(jīng)閥門的流通阻力，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。    
1.不應(yīng)隨意變動(dòng)平衡閥開度管網(wǎng)系統(tǒng)安裝完畢，并具備測試條件后，使用智能儀表對全部平衡閥進(jìn)行調(diào)試整定，并將各閥門開度鎖定，使管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)水力工況平衡。在管網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中，不應(yīng)隨意變動(dòng)平衡閥的開度，特別是不應(yīng)變動(dòng)開度鎖定裝置。   
2.不必再安裝截止閥。在檢修某一環(huán)路時(shí)，可將該環(huán)路上的平衡閥關(guān)閉，此時(shí)平衡閥起到截止閥截?cái)嗨鞯淖饔?，檢修完畢后再回復(fù)到原來鎖定的位置。因此安裝了平衡閥，就不必再安裝截止閥。

3.系統(tǒng)增設(shè)（或取消）環(huán)路時(shí)應(yīng)重新調(diào)試整定在管網(wǎng)系統(tǒng)中增設(shè)（或取消）環(huán)路時(shí)，除應(yīng)增加（或關(guān)閉）相應(yīng)的平衡閥之外，原則上所有新設(shè)的平衡閥及原有系統(tǒng)環(huán)路中的平衡閥均應(yīng)重新調(diào)試整定（原環(huán)路中支管平衡閥不必重新調(diào)整）。在空調(diào)及采暖系統(tǒng)中，作為輸配能量的水循環(huán)系統(tǒng)的水力平衡是非常重要的。一個(gè)平衡的水力系統(tǒng)是滿足用戶需求、節(jié)約運(yùn)行能耗的基礎(chǔ)。 在空調(diào)及采暖系統(tǒng)中，冷（熱）媒由閉式管路系統(tǒng)輸配到各用戶。對于一個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)良的管網(wǎng)系統(tǒng)，各用戶在末端控制閥（電控閥、溫控閥等）的開度為99%時(shí)應(yīng)該均能獲得設(shè)計(jì)水量，而各用戶在末端控制閥的開度改變時(shí)既可得到所需的流量又互不干擾。這樣的水系統(tǒng)是一個(gè)水力平衡的系統(tǒng)，否則就是水力不平衡系統(tǒng)，水力不平衡又稱水力失調(diào)。這種水力失調(diào)是隨機(jī)變化的、動(dòng)態(tài)的。這種失調(diào)現(xiàn)象靜態(tài)平衡閥無法解決，只能用動(dòng)態(tài)平衡閥來解決。如還想了解更多閥門資料，請點(diǎn)擊減壓閥查看。