自平衡鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

主要用于（不超過7米的）長柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件加載試驗(yàn)，反力架立柱高度8m，試件安裝平面尺寸1mx1.5m，反力系統(tǒng)豎向設(shè)計(jì)承載力為5000kN；作動(dòng)器推力5000kN，拉力2000kN，行程200mm；作動(dòng)器加載端配萬向球鉸及加載板，作動(dòng)器下置；作動(dòng)器活塞桿端標(biāo)配5000kN柱式拉壓力傳感器，試驗(yàn)力直接測量，4-20mA標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)輸出；伺服閥直接安裝在作動(dòng)器上；加載頻率0—1Hz；配水冷卻。加載波形：正弦波、方波、三角波；支持力控制、位移控制加載方式，試驗(yàn)過程中可進(jìn)行各加載模式的平滑切換；可實(shí)現(xiàn)液壓加載系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換，保證加載數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)同步。 2100433B

反力系統(tǒng)豎向設(shè)計(jì)承載力為5000kN；，加載波形：正弦波、方波、三角波；支持力控制、位移控制加載方式，試驗(yàn)過程中可進(jìn)行位移控制與力控制模式的平滑切換。

動(dòng)態(tài)平衡閥動(dòng)態(tài)平衡

動(dòng)態(tài)平衡閥正確地理解應(yīng)為水力工況平衡用閥。從這一觀念出發(fā)一切用于水力工況平衡的閥門如調(diào)節(jié)閥、減壓閥、自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥都應(yīng)看成水力工況平衡用閥——平衡閥。而市場上稱為平衡閥的產(chǎn)品，僅是附加了流量測試功能的一種手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

靜態(tài)平衡閥是指手動(dòng)調(diào)節(jié)閥或手動(dòng)平衡閥。動(dòng)態(tài)平衡閥是指自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥。自力式流量控制閥也曾稱作自力式流量控制器、自力式平衡閥。自力式壓差控制閥在北歐也稱為Automotic Balamce Valve即自動(dòng)平衡閥。

動(dòng)態(tài)平衡閥工況平衡

一般地說供熱、空調(diào)的管網(wǎng)都是閉路循環(huán)的管網(wǎng)，其水力工況是指系統(tǒng)各點(diǎn)的壓力，各管段的流量、壓差。由公式△P=SG2

△P——壓差或稱阻力損失

S——管段或系統(tǒng)的阻力系數(shù)

G——管段或系統(tǒng)的流量

可知，流量和壓力是相關(guān)參數(shù)，流量和壓力的調(diào)控互為手段和目的。減壓手段是減少上游管路的流量;減少流量也必湎是減少管路前點(diǎn)的壓力或增加管路后點(diǎn)的壓力。流量變化必然導(dǎo)致壓力的變化;S值不變的系統(tǒng)，壓差的變化必然起因于流量的改變。因此說沒有一咱不影響壓力的流量控制閥，也沒有一種不影響流量的壓力控制閥。

水力工況平衡是指流理的合理分配。在供熱和空調(diào)管網(wǎng)中，水是熱載體介質(zhì)，水流量的合理分配是熱力工況平衡的基礎(chǔ)。以供熱系統(tǒng)為例，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行水力工況計(jì)算時(shí)在各分支流量為設(shè)計(jì)值的假想情況下進(jìn)行的。由于管材及最高流速成的限制，設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)水力平衡幾乎是不可能的。這樣勢必造成近端阻力系數(shù)不能達(dá)到設(shè)計(jì)理想狀態(tài)，形成近端流量過大，遠(yuǎn)端流量不足的失調(diào)現(xiàn)象。

由于水力工況設(shè)計(jì)成了一個(gè)設(shè)計(jì)水壓圖，而實(shí)際運(yùn)行時(shí)這一水壓圖必須由閥門平衡調(diào)節(jié)而形成。用閥門調(diào)節(jié)水力工況的過程是建立合理水壓圖的過程，在設(shè)計(jì)合理的情況下，這兩個(gè)水壓圖會(huì)會(huì)合得很好。

由于運(yùn)行水力工況是水泵的工作曲線與外網(wǎng)特性曲線交點(diǎn)形成的。

對于外網(wǎng)特性曲線△P=SG2，由于并聯(lián)的近端支路S值會(huì)小于設(shè)計(jì)值，造成總S值遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，循環(huán)水泵在小揚(yáng)程大流量工況下運(yùn)行，使水泵在大軸功率，低效率點(diǎn)運(yùn)行。嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)軸功率大于電機(jī)銘牌功率，電機(jī)超額定電流，直至燒電機(jī)事故發(fā)生。

調(diào)網(wǎng)的過程就是用平衡閥增加近端阻力，使近端支路S值增大至設(shè)計(jì)值，總S值增大至設(shè)計(jì)值。使遠(yuǎn)近流量分配均勻合理，循環(huán)水泵在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，達(dá)到節(jié)熱、節(jié)電，提高供熱質(zhì)量的目的。

運(yùn)行崗們工作者常對一些水力工況失衡現(xiàn)象形成誤解：

(1)水泵出力不足，水泵實(shí)際揚(yáng)程小于銘牌揚(yáng)程，導(dǎo)致辭末端過不去水。

實(shí)際上是由于近端支線阻力小、流量大，造成遠(yuǎn)端流量小，水泵工作點(diǎn)偏移在大流量、小揚(yáng)程、低效率的工作點(diǎn)。

(2)鍋爐或換熱器阻力大，所有鍋爐或換熱器廠商標(biāo)稱阻力都遠(yuǎn)小于實(shí)際阻力。

實(shí)際上總循環(huán)水量的加大必然導(dǎo)致辭鍋爐換熱器等阻力加大。水流量增大40%，阻力增加100%。

(3)鍋爐出力不足,實(shí)際上流量加大后供回水溫差不可能更大。當(dāng)然煤質(zhì)和風(fēng)系統(tǒng)不正常也可能造成鍋爐出力問題。

動(dòng)態(tài)平衡閥安裝位置

調(diào)網(wǎng)的過程是利用平衡閥使各分支達(dá)到合理流量的過程。近端資用壓頭大于用戶需用壓頭必然導(dǎo)致流量過大。必須用閥門消耗富裕壓頭富裕壓頭=資用壓頭-需用壓頭)，如果用戶供水管安裝平衡閥調(diào)網(wǎng)，則P3近似等于P4，P2壓力線，近乎平行P4。如果用戶回水管安裝平衡閥調(diào)網(wǎng)，則P2近似等于P1，P3壓力線近乎平行P1。

戶內(nèi)實(shí)際供水壓力為P2，回水壓力為P3。如果壓力過低會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行倒空，壓力過高導(dǎo)致耐壓等級較低的元件(如散熱器)的壓力破壞。

因此對地形高差大的管網(wǎng)應(yīng)按上述因素考慮平衡閥的安裝位置。即在地形低洼處樓群平衡閥宜安裝于供水，以保證戶內(nèi)不起壓;在地形較高位置平衡閥宜安裝于回水，以保證用戶不倒空。

對于大型直聯(lián)管網(wǎng)，如電廠凝汽供熱管網(wǎng)，供熱半徑很大，外網(wǎng)供回水壓差很大，因此對平衡閥安裝位置應(yīng)作特殊考慮。

回水壓差52米水柱，考慮散熱器耐壓能力，末端回水壓力設(shè)定為0.35MPa(35米水柱)，前端回水壓力僅為0.1MPa(10米水柱)，而前端供水壓力高達(dá)0.62MPa(62米水柱)，如果平衡閥安裝在回水管上，被控用戶的回水壓力P3可能接近0.6MPa，必將造成散熱器的壓力破壞;如果平衡閥安裝于供水管上，近端用戶的供水壓力P2只有十幾米水柱必然導(dǎo)致運(yùn)行倒空。因此從設(shè)計(jì)上應(yīng)采取供回水都安裝平衡閥的方案。

具體作法是入戶口供水管安裝自力式流量控制閥，在地形高差不超出10米的建筑群的分支回水管上安裝手動(dòng)的平衡閥。這里自力式流量控制閥負(fù)責(zé)控制分配流量;手動(dòng)平衡閥調(diào)整壓力，使閥前壓力達(dá)到0.25MPa的滿水運(yùn)行工況。自力式流量控制閥只依據(jù)流量大小“肓目”控制壓力，如果安裝回水管上，不待手動(dòng)調(diào)整壓力，已經(jīng)出現(xiàn)壓力破壞事故。自力閥安裝在供水未手動(dòng)調(diào)整壓力時(shí)，可能出現(xiàn)運(yùn)行倒空而影響供熱效果，不可能發(fā)生事故。

動(dòng)態(tài)平衡閥概念

對于供熱系統(tǒng)在傳統(tǒng)的供熱體制下是一種平均分配的供熱模式，這種供熱模式一般采取定流量的質(zhì)調(diào)節(jié)供熱方式。也有少數(shù)大型管網(wǎng)出于節(jié)約運(yùn)行電能的目的，采取質(zhì)量并調(diào)方式。但在平均代熱的前提下，流理的變化僅決定于室外氣溫變化，因此其控制方式，僅考慮采用室外溫度單一參數(shù)控制熱源循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)變流量運(yùn)行。這種變流量運(yùn)可定義為熱源主動(dòng)變流量方式。

在熱計(jì)量收費(fèi)的運(yùn)行方式下，供熱負(fù)荷及循環(huán)水流量的變化取決于用戶需求，系統(tǒng)總循環(huán)流量的變化決定于用戶的變化，這種變流量機(jī)制可定義為用戶主動(dòng)變流量方式。

有一些業(yè)內(nèi)人士提出計(jì)量收費(fèi)的室內(nèi)系統(tǒng)采用水平跨越管式系統(tǒng)，企圖沿用定流量方式運(yùn)行，這里估且不論水平跨越是否可實(shí)現(xiàn)流量運(yùn)行，單就定流量運(yùn)行方式浪費(fèi)運(yùn)行電能這一項(xiàng)就應(yīng)予以廢止。

這種計(jì)量收費(fèi)流量控制方案，以下述方案為最佳可行方案：取3—5個(gè)末端供回水壓差信號(hào)為熱循環(huán)流量的控制信號(hào)，當(dāng)全部壓差信號(hào)都大于設(shè)定值時(shí)循環(huán)水泵降低轉(zhuǎn)速，當(dāng)任意一個(gè)壓差小于設(shè)定值時(shí)，循環(huán)水泵增加轉(zhuǎn)速。

中文名稱

自平衡裝置

英文名稱

self-balancing device

定　　義

在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，對不平衡的變化能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置。

應(yīng)用學(xué)科

機(jī)械工程（一級學(xué)科），試驗(yàn)機(jī)（二級學(xué)科），平衡機(jī)（三級學(xué)科）

自平衡電橋電橋的關(guān)鍵部分是平衡模塊。由于電橋本身并存在不 平衡，即使在傳感器輸入為零的情況下，電橋的輸出也不會(huì)為零，而是一個(gè)固定的信號(hào)，這個(gè)固定的不平衡信號(hào)大約為幾毫伏至幾十毫伏，有時(shí)甚至比傳感器信號(hào)要大得多。在水分檢測過程中，這個(gè)固定信號(hào)會(huì)使放大器較早地達(dá)到飽和，從而影響電容傳感器信號(hào)的放大。為了進(jìn)一步放大傳感器信號(hào)，必須抑制掉這一不平衡信號(hào)。

平衡模塊設(shè)計(jì)是水分檢測系統(tǒng)提高檢測微小信號(hào)能力的關(guān)鍵。平衡的調(diào) 節(jié)方式可以是手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以是自動(dòng)調(diào)節(jié)。另外，借助自動(dòng)平衡模塊還可以實(shí)現(xiàn)測量范圍的移動(dòng)，即在敏感電容值附近實(shí)現(xiàn)相對測量，從而極大地提高檢測精度。因此，自動(dòng)平衡模塊的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)在 線高精度檢測的關(guān)鍵 。自動(dòng)平衡電路原理如圖1所示。

電橋檔位選擇后（或者設(shè)定相對檢測電容后），空載傳感器的信號(hào)進(jìn)入自動(dòng)平衡模塊，并被分解為水平相位信號(hào)和垂直相位信號(hào)。水平相位信號(hào)和垂直相位信號(hào)分別通過零比較器控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向。當(dāng)比較器輸出為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)；當(dāng)比較器輸出為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器增計(jì)數(shù)。水平相位信號(hào)有正負(fù)之分，如果水平相位信號(hào)為正，當(dāng)平衡按鍵按下時(shí)，計(jì)數(shù)器開始減計(jì)數(shù)，使得數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出逐漸減小，這樣水平相位信號(hào)也就逐漸減小，直到減小為零。

如果水平相位信號(hào)為負(fù)，當(dāng)平衡按鍵按下時(shí)，計(jì)數(shù)器開始增計(jì)數(shù)，使得數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出逐漸增大，這樣水平相位信號(hào)也就逐 漸增大，直到增大到零。垂直相位信號(hào)的調(diào)整也同理。調(diào)整的最終結(jié)果是使得水平相位信號(hào)和垂直相位信號(hào)逐漸向零點(diǎn)靠近，從而完成自動(dòng)平衡過程，使空載傳感器的輸出為零。