自平衡鋼結構節(jié)點動態(tài)加載實驗系統(tǒng)主要功能

主要用于（不超過7米的）長柱結構構件加載試驗，反力架立柱高度8m，試件安裝平面尺寸1mx1.5m，反力系統(tǒng)豎向設計承載力為5000kN；作動器推力5000kN，拉力2000kN，行程200mm；作動器加載端配萬向球鉸及加載板，作動器下置；作動器活塞桿端標配5000kN柱式拉壓力傳感器，試驗力直接測量，4-20mA標準型號輸出；伺服閥直接安裝在作動器上；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，試驗過程中可進行各加載模式的平滑切換；可實現(xiàn)液壓加載系統(tǒng)與動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)實時交換，保證加載數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)同步。 2100433B

反力系統(tǒng)豎向設計承載力為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，試驗過程中可進行位移控制與力控制模式的平滑切換。

動態(tài)平衡閥動態(tài)平衡

動態(tài)平衡閥正確地理解應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節(jié)閥、減壓閥、自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥都應看成水力工況平衡用閥——平衡閥。而市場上稱為平衡閥的產品，僅是附加了流量測試功能的一種手動調節(jié)閥。

靜態(tài)平衡閥是指手動調節(jié)閥或手動平衡閥。動態(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即自動平衡閥。

動態(tài)平衡閥工況平衡

一般地說供熱、空調的管網都是閉路循環(huán)的管網，其水力工況是指系統(tǒng)各點的壓力，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，流量和壓力是相關參數(shù)，流量和壓力的調控互為手段和目的。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的壓力或增加管路后點的壓力。流量變化必然導致壓力的變化;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。在供熱和空調管網中，水是熱載體介質，水流量的合理分配是熱力工況平衡的基礎。以供熱系統(tǒng)為例，設計者在進行水力工況計算時在各分支流量為設計值的假想情況下進行的。由于管材及最高流速成的限制，設計上實現(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)不能達到設計理想狀態(tài)，形成近端流量過大，遠端流量不足的失調現(xiàn)象。

由于水力工況設計成了一個設計水壓圖，而實際運行時這一水壓圖必須由閥門平衡調節(jié)而形成。用閥門調節(jié)水力工況的過程是建立合理水壓圖的過程，在設計合理的情況下，這兩個水壓圖會會合得很好。

由于運行水力工況是水泵的工作曲線與外網特性曲線交點形成的。

對于外網特性曲線△P=SG2，由于并聯(lián)的近端支路S值會小于設計值，造成總S值遠小于設計值，循環(huán)水泵在小揚程大流量工況下運行，使水泵在大軸功率，低效率點運行。嚴重時可能出現(xiàn)軸功率大于電機銘牌功率，電機超額定電流，直至燒電機事故發(fā)生。

調網的過程就是用平衡閥增加近端阻力，使近端支路S值增大至設計值，總S值增大至設計值。使遠近流量分配均勻合理，循環(huán)水泵在設計工況下運行，達到節(jié)熱、節(jié)電，提高供熱質量的目的。

運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，水泵實際揚程小于銘牌揚程，導致辭末端過不去水。

實際上是由于近端支線阻力小、流量大，造成遠端流量小，水泵工作點偏移在大流量、小揚程、低效率的工作點。

(2)鍋爐或換熱器阻力大，所有鍋爐或換熱器廠商標稱阻力都遠小于實際阻力。

實際上總循環(huán)水量的加大必然導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,實際上流量加大后供回水溫差不可能更大。當然煤質和風系統(tǒng)不正常也可能造成鍋爐出力問題。

動態(tài)平衡閥安裝位置

調網的過程是利用平衡閥使各分支達到合理流量的過程。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網，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網，則P2近似等于P1，P3壓力線近乎平行P1。

戶內實際供水壓力為P2，回水壓力為P3。如果壓力過低會導致運行倒空，壓力過高導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應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，如電廠凝汽供熱管網，供熱半徑很大，外網供回水壓差很大，因此對平衡閥安裝位置應作特殊考慮。

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致運行倒空。因此從設計上應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的平衡閥。這里自力式流量控制閥負責控制分配流量;手動平衡閥調整壓力，使閥前壓力達到0.25MPa的滿水運行工況。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，不待手動調整壓力，已經出現(xiàn)壓力破壞事故。自力閥安裝在供水未手動調整壓力時，可能出現(xiàn)運行倒空而影響供熱效果，不可能發(fā)生事故。

動態(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調節(jié)供熱方式。也有少數(shù)大型管網出于節(jié)約運行電能的目的，采取質量并調方式。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)泵的轉速，實現(xiàn)變流量運行。這種變流量運可定義為熱源主動變流量方式。

在熱計量收費的運行方式下，供熱負荷及循環(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，這種變流量機制可定義為用戶主動變流量方式。

有一些業(yè)內人士提出計量收費的室內系統(tǒng)采用水平跨越管式系統(tǒng)，企圖沿用定流量方式運行，這里估且不論水平跨越是否可實現(xiàn)流量運行，單就定流量運行方式浪費運行電能這一項就應予以廢止。

這種計量收費流量控制方案，以下述方案為最佳可行方案：取3—5個末端供回水壓差信號為熱循環(huán)流量的控制信號，當全部壓差信號都大于設定值時循環(huán)水泵降低轉速，當任意一個壓差小于設定值時，循環(huán)水泵增加轉速。

中文名稱

自平衡裝置

英文名稱

self-balancing device

定　　義

在正常運轉過程中，對不平衡的變化能自動進行補償?shù)难b置。

應用學科

機械工程（一級學科），試驗機（二級學科），平衡機（三級學科）

自平衡電橋電橋的關鍵部分是平衡模塊。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，電橋的輸出也不會為零，而是一個固定的信號，這個固定的不平衡信號大約為幾毫伏至幾十毫伏，有時甚至比傳感器信號要大得多。在水分檢測過程中，這個固定信號會使放大器較早地達到飽和，從而影響電容傳感器信號的放大。為了進一步放大傳感器信號，必須抑制掉這一不平衡信號。

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

電橋檔位選擇后（或者設定相對檢測電容后），空載傳感器的信號進入自動平衡模塊，并被分解為水平相位信號和垂直相位信號。水平相位信號和垂直相位信號分別通過零比較器控制計數(shù)器的計數(shù)方向。當比較器輸出為高電平時，計數(shù)器減計數(shù)；當比較器輸出為低電平時，計數(shù)器增計數(shù)。水平相位信號有正負之分，如果水平相位信號為正，當平衡按鍵按下時，計數(shù)器開始減計數(shù)，使得數(shù)模轉換器的輸出逐漸減小，這樣水平相位信號也就逐漸減小，直到減小為零。

如果水平相位信號為負，當平衡按鍵按下時，計數(shù)器開始增計數(shù)，使得數(shù)模轉換器的輸出逐漸增大，這樣水平相位信號也就逐 漸增大，直到增大到零。垂直相位信號的調整也同理。調整的最終結果是使得水平相位信號和垂直相位信號逐漸向零點靠近，從而完成自動平衡過程，使空載傳感器的輸出為零。