风阀开度对AHU机组的影响

[摘 要]AHU机组是一种由各种空气处理功能段组合的空气处理设备，是用来调节空气温度、湿度、洁净度的设备。在AHU机组中风阀开度的不同除了调节AHU机组进出风量的大小外，还会对AHU机组性能产生不同的影响――风机性能曲线、各个功能段阻力及机组箱体承压的变化等。本文在重点介绍风阀流量特性的基础上，分析风阀开度大小变化时，机组的承压变化，通过列举某厂家前向式离心风机以及后向式离心风机两个实例，得出适合AHU机组开机时送、回风风阀的风阀开度。

[关键词]风阀开度；流量特性；AHU机组；影响

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0144-02

前言

风量调节阀是AHU机组控制元件中一种常用的形式，对其开度进行调节，机组的通风面积发生变化，从而对AHU机组的性能产生不同的影响。风量调节阀主要由两部分组成，分别是执行机构和阀体（叶片）。风阀可简单分成两种：手动风阀和电动风阀。电动风阀通过执行机构根据接收到的信号大小，产生一定的力矩，从而推动叶片的运动；通过叶片的开度对节流面积进行调节，从而控制空气流量。不同的风阀开度对应不同的流量特性，风阀的流量特性与阀门的尺寸、压力、流体的性质等有关，分析风阀的流量特性是研究风阀开度对AHU机组影响的基础。通过具体分析风阀开度对AHU机组的影响，会对AHU机组的安装调节起到一定的指导作用。

1. 调节阀的流量特性

调节阀的流量特性主要有四种，分别为直线、对数、抛物线以及快开特性。在研究风阀开度对机组的影响时，通常的方法是，通过研究阀门的控制指标来研究流量特性。下面对调节阀几种主要的流量特性进行介绍：

1.1 直线特性

调节阀流量特性的直线特性是指流量与调节阀的开度之间成线性关系，其曲线斜率不变，图形为一条直线，由此可以得出其放大系数不变。举例说明：分别取相对行程等于20%、60%、90%的三点，因曲线斜率不变，当行程变化20%的时候，相对流量随之变化20%，当行程变化60%的时候，相对流量随之变化60%，以此类推。

1.2 对数特性

调节阀流量特性的对数特性是指，在不同的流量下，当发生单位行程的改变的时候，其变化与该点的流量成正相关的关系。举例说明：当各点的行程变化10%时，行程L等于10%的流量变化值分别为1.9%，行程L等于50%的流量变化值分别为7.4%。由此可见，开度越大其放大系数越大，当调节阀开度小时，放大系数比较小，过程较为平缓；当调节阀的开度较大时放大系数增大，工作过程灵敏。

1.3 抛物线特性

调节阀流量特性的抛物线特性是指，单位相对行程的变化会引起的相对流量发生改变，改变值随着流量值平方根的增大而增大，恰好与其成正比关系。其特性接近对数阀特性，但是具有此种特性的阀芯，加工工艺复杂，在实际中应用较少。

1.4 快开特性

风阀流量特性的快开特性是指在阀门开度小时，流体流量的变化较大，反之，流体的流量变化却不明显。开度不同，放大系数和灵敏度也随开度的变化而变化。如果对设备的使用要求不高，所处的环境也较为简单，设备在开机的时候则可以选择较大的风阀开度，产生的振荡比较小。

AHU机组所使用的风阀其流量特性为对数特性。

2. 风阀的流量特性分析

风阀的尺寸大小不同、结构形式不同、通过空气的性质以及压力的不同，都会对风阀的流量特性产生影响，给研究带来较大的难度。因此在对风阀的流量特性进行研究的时候，将其假定为理想状态的空气，理想状态下的流量特性不受尺寸、压力等的影响，仅与风阀的开度有关，随着风阀开度的变化而变化。

对叶片角度进行改变，气流流通时接触到的叶片面积也会随之发生改变，此面积与风阀全开时气流接触到的叶片面积的比值（A/ Amax），就是风阀开度，为了简便起见，可以直接用风管轴线以及叶片之间的夹角来表示。相应的，开度改变之后，风量也会发生变化，通过的风量与开度为100%时风量的比值，就是风量比，用Q/Qmax来表示。风阀的流量特性是指流量与开度之间所对应的关系，用风阀的相对开度与相对流量之间的比值来表示，下面就来推导风阀的具体流量特性公式。

通过风阀的风量用Q来表示，从式（2-4）中可以看出，风量比Q/Qmax与开度不同时的动压比P/Pmax的平方根相等。由此可知，要想得知风阀的流量特性，只需要对开度不同情况下的动压值进行测量。通过实验测量出的流量特性如图2-1所示：

从图2-1中可以看出，风阀的相对流量随着相对开度的增大而增大，两者呈对数关系，该对数曲线也叫等百分比曲线。对该曲线进行分析可知，相对行程与相对流量之间不是直线关系，流量变化时候的百分比是一样的。风阀具有该种特性，说明调节精度不受开度变化的影响，对风阀开度进行变化，调节精度仍然相等。

3. 风阀开度对AHU机组的影响分析

风阀开度从0%～100%（0度到90度）变化的过程中，风量的大小按一定的百分比从零增加到额定风量。当风阀开度为0时，风机的动压接近0，机组的阻力最大，此时机组承受的压力最大，如果超过机组的最大承压临界值，那么机组的箱体就会发生一定程度的变形；当风阀开度逐渐增加到某一开度时，机组的承压刚好达到临界点，由于不同AHU机组的组合、承压均不同，但风机的转速在运行过程中是保持不变的，根据不同风机的性能曲线大体可推算出，风机全压随着风量变化而发生的变化，且在变化过程中存在最大值。

下面将举例说明风阀开度变化时，机组受到的影响变化，假设所选风机在某一转速下的选型风量为风机的最大有效工作风量，则风阀开度从0%～100%打开时，风机的风量从0到最大有效工作风量：

实例一：以某厂家前向式离心风机SYD系列中SYD500为例，如图2-2为相应的风机性能曲线。

从图2-2中可以看出，当风机在某一转速时，例如700rpm时，A点是该风机的选型点（该转速下的最大有效工作风量），所对应的风量值大约是30000m3/h，风量从0变化到B点时，风机的全压最大，对应的风量值大约是18000m3/h。也就是说，风阀开度大约在60%左右时机组的承压最大。对于前向式SYD系列离心风机来说，其风阀开度与压力的变化曲线基本相似，因此建议该系列的开机风阀开度操控在60%以上。

实例二：以某厂家前后式离心风机SYQ系列中的SYQ500为例，如图2-3为相应的性能曲线。

从图2-3中可以看出，当风机的转速为1000rpm时，A点是该风机的选型点（该转速下的最大有效工作风量），所对应的风量值大约是15000m3/h，风量从0变化到B点时，风机的全压最大，对应的风量值大约是7500m3/h。也就是说，风阀开度大约在60%左右时机组的承压最大。对于后向式SYQ系列离心风机来说，其风阀开度与压力的变化曲线基本相似，因此建议该系列的开机风阀开度操控在60%以上

结语

风阀对机组的控制有着非常重要的作用，风阀的开度会对空气相对流量的变化产生影响，本文首先对调节阀的流量特性进行了分析，在此基础上分析出了风阀所具有的的流量特性为对数特性，通过列举前向式离心风机SYD500型号以及后向式离心风机SYQ500型号两个实例，最终得出机组在开机时，其送风风阀以及回风风阀必须保证60%以上的开度，这工程机组调试中有一定的指导意义。

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