目前戶內供暖系統由垂直系統向單戶成環一戶一表的供暖方式轉變，以適應每個居住單元內供暖溫度可由用戶自行調節，并按其耗熱量計量收費的供暖要求。為保證熱用戶在一定范圍內自行調節供熱負荷，保證調節部件安全使用，二級管網上的每個熱力用戶入口均安裝了自力式壓差控制閥，以確保戶內系統在一定流量范圍內在設定的壓差下工作。

     本文對自力式壓差控制閥的特性和選用進行探討。

     2自力式壓差控制閥的特性

     （1）自力式壓差控制閥的作用

     當閥內供暖系統介質流量在閥門限定的流量范圍內任意變化時，無需外界動力僅靠被控介質自身能量，通過改變自力式壓差控制閥的流通截面，自動保持閥內供回水管壓差等于閥門的設定值。

     （2）自力式壓差控制閥的工作原理

     壓差控制閥一般安裝在用戶入口回水管上，閥下導壓管與入口處供水管相接，P₁為供水壓力，P₂為閥內回水壓力，P₃為閥外回水壓力。

     設閥內系統壓差△P_i（△P_i=P₁-P₂）為閥門壓差設定值時，閥門下膜室壓力P₁與P₂加上彈簧被壓縮變形產生的推力相平衡，從而確定了流體流過閥門的流通截面積A和流量系數。當流量改變時，上述力的平衡使閥門的流通截面積和流量系數發生變化，但△P₁保持不變。

     當流體性質、管徑、當量阻力系數確定后，單管阻力計算公式可近似寫為：

     △P=Kq_m²

      式中：△P—— 管路總阻力；
             K  —— 管路阻抗；
             q_m—— 流量。

     由上式可知管路阻力與質量流量的二次方管路阻抗成正比。當流量變化時使上膜室壓力P₂變化導致閥芯上下移動，使A及相應的流量系數均改變來調整閥內系統總阻力的變化，使△P₁基本保持不變。

     （3）自力式壓差控制閥的工作特性曲線

     閥門理論上的工作特性曲線是一條水平線，但由于閥門制作精度及流體流動特性所限，閥門實際上的工作特性是一條曲線（見圖1）。使用不同的彈簧及不同的加工精度，不同的閥門口徑，不同的閥門壓差設定值及不同的閥外管網壓差△P_e，其曲線的變化趨勢是相同的，但閥門的工作特性曲線都是略有不同的。

     圖1為一個口徑DN50mm的壓差控制閥在設定值△P_i.a為0.02MPa，閥外管網壓差△P_e分別為0.05，0.10，0.15MPa的工作特性曲線，圖2為同一個口徑的壓差控制閥在閥外管網壓差值△P_e為0.10MPa時，閥門設定壓差值△P_i.a分別為0.01，0.02，0.03MPa的工作特性曲線，圖中的壓差△P_i等于閥內（戶內）管路系統的總阻力。

     （4）自力式壓差控制閥的實際工作特性

     1）壓差控制閥設定的壓差只是推薦*佳工作點（區域），閥門的實際壓差是隨閥內管路系統的流量變化而沿其工作特性曲線變化的。
     2）壓差控制閥的流量在閥門口徑、閥門設定的壓差、閥外管網壓差一定的條件下僅與閥內（戶內）管路系統的阻力有關，在上述條件限定的范圍內。隨閥內（戶內）管路系統的阻力的變化而變化。壓差控制閥在一定范圍內只控制壓差，不控制流量。
     3）壓差控制閥運行工況是隨閥外管網壓差的變化而變化的。

     3自力式壓差控制閥的選用

     （1）壓差控制閥應與閥外管網壓差相配套

     由圖1可知，閥外管網壓差不同，壓差控制閥工作特性曲線是不同的。因此，在設計選用和管網實際運行時，應保證閥門安裝位置點的管網壓差在閥門允許的范圍內變化。實際壓差過大或過小都將使彈簧失效，導致閥門無法正常工作。

     （2）壓差控制閥設定壓差的選取

     壓差控制閥設定壓差應與閥內管路系統在設計流量下的阻力相匹配，以保證閥門在其*佳工作區域工作。二者相差過大將導致閥內管路系統實際流量過大，從而造成閥外管路系統水力失調或導致閥內管路系統實際流量過小影響供熱效果。

      （3）壓差控制閥口徑的選取

     不同口徑的壓差控制閥控制的流量范圍不同。在選用閥門時，應根據閥門工作特性曲線將閥內管路系統設計流量取在閥門控制流量范圍的*佳工作區域內偏大側較好。選取閥門口徑過小，使閥門在其控制流量范圍的高端工作，極易產生噪聲。選取閥門口徑過大，使閥門在其控制流量范圍的低端工作，系統流量變化范圍過大，易造成閥外管路系統水力失調，同時也造成經濟上的浪費。一般閥門口徑較閥內管路系統接口管徑相等或小一號較好。

     （4）壓差控制閥不能代替流量控制閥

     使用壓差控制閥的目的是使熱用戶能夠在一定范圍內根據用熱需要調節流量，使用壓差控制閥的供熱系統是一個變流量系統。但目前多數供熱管網是根據供暖的基本需要確定的，管網系統實際很難做到按需無限制供熱，勢必造成管網系統水力失調，特別是在只安裝壓差控制閥而未裝熱表的供熱系統中，水力失調現象尤為嚴重。在目前由滿足基本供暖需要向按需供熱轉變的過渡階段，解決這個矛盾有兩種方式：①加大管網流量；②在熱力入口處或在支干線上限制流量。限制流量的方法為設置流量控制閥。流量控制閥可選用自力式流量控制閥，使管網能自動平衡流量。在每個熱力入口均設置自力式流量控制閥，這種方式費用較高，因此較少使用。另一種方式是在支干線上設置自力式流量控制閥。目前絕大多數熱力入口使用鎖閉式流量控制閥，這就要求在管網投運初期必須以人工方式做好初調節工作，這項工作費時、費力，較為復雜，不易適應熱網工況的變化。但這是一種經濟的保證供熱管網水力平衡的措施。

      4 結語

     自力式壓差控制閥是為滿足按需供熱的供暖系統而設置的一種熱力入口自控裝置，可在一定范圍內起到相對控制流量的作用，該自控裝置允許戶內供暖系統中的實際流量大于根據供暖的基本需要而確定的設計流量。而這種熱用戶超流量現象在供熱管網中同時出現可能性系數目前尚無法確定，這就給管網的設計和運行管理帶來了困難。因此在使用自力式壓差控制閥的供暖系統中應特別注意做好管網投運初期的初調節工作。

原創作者：上海艾迪爾自控儀表有限公司