一、概述
自力式流量控制阀是目前国内解决供热系统水利失调的有力武器，很多供热公司在使用它进行供热系统的流量控制之后，多年不热的用户热了，冬季开窗户的少了。但是，也有不少供热公司，在使用自力式流量控制阀之后，出现原来热的用户反而不热的现象。这样的问题出现之后，供热公司或说产品有问题，或说自力式流量控制阀本身就不好用，而自力式流量控制阀的生产厂家则说供热公司的供热系统有问题，最终谁也说不清真正的原因。为了解释这种现象，也为了更好地促进自力式流量控制阀行业的健康发展，为了让更多的人充分认识自力式流量控制阀，为了让更多的供热公司用好自力式流量控制阀，有必要对自力式流量控制阀进行深入的探究。要深入的探究自力式流量控制阀，就必须研究它的性能参数及特性曲线。
二、自力式流量控制阀的由来
我国第一台自力式流量控制阀，在一九九零年由位于河北省廊坊市的原中油管道局动力实业总公司环保节能设备厂张炳礼先生发明，批量生产后名称为“自力式流量控制器”，注册商标为“爱能”，至今已经有十多年的历史了。后来，国内也有人将其叫做“自力式流量控制阀”、“自动平衡阀”、“动态平衡阀”、“恒流量阀”、“流量平衡阀”。２００３年，在建设部相关部门的推动下，以“爱能牌”自力式流量控制阀的企业标准为基础，在固安县爱能供热设备有限公司制定了自力式流量控制阀的行业标准草案，获得建设部批准，标准号是ＣＪ／Ｔ１７９－２００３。行业标准中，将其名称指定为“自力式流量控制阀”。自此，自力式流量控制阀的发展迈上了一个新台阶。
二、自力式流量控制阀的现状
目前，国内生产自力式流量控制阀的厂家很多，大体可将其分为三种：第一种是专业生产自力式流量控制阀的厂家；第二种是原来生产调节阀、平衡阀等其他水力调控阀门的厂家，现在增加了自力式流量控制阀的生产；第三种是生产普通关断阀的厂家，增加了自力式流量控制阀的生产。从市场上各个厂家自力式流量控制阀的性能来看，也可分为三类：第一类性能好的，各项性能指标均能达到或超过行业标准要求，本文中称其为Ａ类产品；第二类质量一般的，各项性能指标中个别指标没有达到行业标准要求，其它指标达到行业标准要求，本文中称其为Ｂ类产品；第三类性能低下的，各项性能指标中多数指标没有达到行业标准要求，个别指标达到行业标准要求，本文中称其为Ｃ类产品。一般来说，专业生产自力式流量控制阀的厂家，其产品性能要好些。
四、自力式流量控制阀的性能参数
自力式流量控制阀的最大特点是：当自力式流量控制阀进口、出口压差变化时，通过自力式流量控制阀的流量恒定不变。
自力式流量控制阀的性能参数有：流量控制精度、工作压差范围、启动压差。
流量控制精度指的是自力式流量控制阀的控制流量的误差，行业标准中的误差要求小于等于8％，A类产品的误差小于等于5％。流量控制精度的高低取决于自力式流量控制阀的设计、加工和材质。
工作压差范围指的是当自力式流量控制阀进口、出口压差变化在多大范围时，能保持通过自力式流量控制阀的流量恒定不变。行业标准中规定工作压差范围0.03－0.3MPa，A类产品工作压差范围达到0.03－0.4MPa。工作压差范围的大小取决于自力式流量控制阀的设计。
启动压差指的是自力式流量控制阀达到设定流量时所需要的最小压差。这个参数是一个重要参数，它实际上就是工作压差范围中的最小压差值。按照行业标准工作压差的规定，这个启动压差是0.03MPa。启动压差的大小取决于自力式流量控制阀的设计和加工。
如何识别自力式流量控制阀的好坏呢？从自力式流量控制阀的外观上，只能大概的看出自力式流量控制阀启动压差的高低。一般来讲，阀体大、阀体重的，其启动压差比较低，工作压差范围也大；阀体轻、阀体小的，其启动压差比较大，工作压差范围也小。但是流量精度从外观上根本看不出来，现场使用时，由于安装环境所限，使用超声波流量仪也不容易检测出来。要知道某一厂家自力式流量控制阀产品的性能如何，只有到厂家的试验台上进行实地检测才能知道。而大多数用户在选购自力式流量控制阀时，只是通过厂家的样本、厂家业务员的介绍了解其产品，不到厂家进行实地考察。正是因为这个原因，劣质和假冒的自力式流量控制阀才有机可乘。
三、自力式流量控制阀的特性曲线
应用于流体工程中的水力元件，都有其相应的特性曲线，自力式流量控制阀也不例外。下面以“爱能”牌自力式流量控制阀的特性曲线进行介绍。
图一
在自力式流量控制阀的特性曲线图中，横坐标表示自力式流量控制阀的进、出口压差，也就是自力式流量控制阀所产生的阻力，或者说是自力式流量控制阀所消耗的压头，单位是KPa。纵坐标表示流量值，单位是ｔ／ｈ。
图一中的5条特性曲线是“爱能牌”ＤＮ６５型自力式流量控制阀的特性曲线，“爱能牌”ＤＮ６５型自力式流量控制阀上共有９条流量刻度，本图只是绘出了其中5条流量曲线。“爱能牌”ＤＮ６５型自力式流量控制阀流量控制范围是３－１8ｔ／ｈ，压差工作范围是30－400KPa，启动压差是30Kpa，流量控制误差是小于等于5％。由于图形绘制原因，特性曲线图只绘制到115KPa。（行业标准中，ＤＮ６５型自力式流量控制阀的流量控制范围是3－15ｔ／ｈ，压差工作范围是30－300Kpa，流量控制误差是小于等于8％）。
从特性曲线图中可以看到，在自力式流量控制阀的工作压差范围内，自力式流量控制阀的每一流量开度的特性曲线都是一条近似直线，这即是自力式流量控制阀的流量恒定性能的表现。从0－30KPa的压差范围，不在自力式流量控制阀的正常工作范围之内，此时的各条流量特性曲线都不是直线，而是一条条的曲线。
四、不同性能的自力式流量控制阀特性曲线对比
不同厂家之间，自力式流量控制阀的性能是有所不同的，相应的其特性曲线也不同，图二列举了三种不同性能的自力式流量控制阀的特性曲线：
在图二中，从３０Kpa开始流量曲线比较平坦的一条，是“爱能牌”自力式流量控制阀的曲线，具有该特性曲线的产品属于Ａ类产品。特性曲线平坦，说明其流量控制精度高，从３０Kpa开始流量曲线成直线说明其启动压差比较低。
从６０Kpa开始流量曲线起伏较大的一条，属于性能一般的自力式两控制阀的曲线，具有该特性曲线的产品属于Ｂ类产品。曲线起伏较大，说明流量控制精度差一些，从６０Kpa开始流量曲线呈直线说明启动压差过大。
从６０Kpa开始流量曲线呈一条向上不断延伸的曲线，属于性能低下的自力式流量控制阀的曲线。特性曲线不断向上延伸，说明这不是真正的自力式流量控制阀，而是一个阻力很大普通阀门。具有该特性曲线的产品严格来讲属于阻力较大的普通调节阀。
五、不同性能的自力式流量控制阀在实际使用中的差异
为了使用好自力式流量控制阀，充分发挥自力式流量控制阀的功能，必须明了自力式流量控制阀的特性曲线，特性曲线对自力式流量控制阀的安装和使用具有指导意义。不同性能的自力式流量控制阀，或者说不同特性曲线的自力式流量控制阀，在具体的使用中，有哪些不同，请看Ａ类产品和Ｂ类产品性能曲线的对比：
图二
图三中，绘制了DN65型A类和B类两种不同类别的自力式流量控制阀最大流量开度时的特性曲线。其中，A类产品采用的是“爱能牌”自力式流量控制阀的特性曲线。从图中可以看出，“爱能”牌自力式流量控制阀的最大流量是18t／h，启动压差是30Kpa。同种规格的B类自力式流量控制阀的最大流量是15t／h，启动压差是60Kpa。
图四中，绘制了DN65型A类和B类两种不同类别的自力式流量控制阀在流量开度12t／h时的特性曲线。从３０Kpa开始，特性曲线呈直线的是性能好的Ａ类产品，另一条特性曲线是性能一般的Ｂ类产品。
就目前国内供热系统而言，二次网的热力站供、回水压差一般在100Kpa左右，即整个供热系统总的资用压头在100Kpa左右，除去干线和支线的阻力，最近端热用户的资用压头一般不大于70Kpa，再除去热用户的自身阻力，最近端热用户的富裕压头一般不大于60Kpa，也就是说，自力式流量控制阀实际的工作压差范围大多在20－60Kpa之间（末端用户可以不装自力式流量控制阀）。参见图二、图三和图四，这样低的富裕压头，除了A类自力式流量控制阀以外，还没有达到B类和C类自力式流量控制阀正常工作压差，即不在B类和C类产品的工作压差范围之内。这是很关键的一点，这正是一些供热公司使用自力式流量控制阀出现问题的原因所在。
图三
图四
为了方便表述，举例如下：
例：一个热力站，一共有４０个热用户，每个热用户面积4０００平米，每个热用户设计循环水量１2ｔ／ｈ，单位循环水量是3kg／m2，外网的供回水压差１２０Kｐａ，每栋楼的资用压头均为10Kｐａ。根据设计水量，选用规格DN65的自力式流量控制阀。下面以列表的形式说明不同性能的自力式流量控制阀在供热系统安装和使用中有什么不同（由于计算上过于复杂，同时由于涉及到技术秘密，本文没有给出相关数据具体的计算过程，请读者谅解）。
表一中的数据是安装A类自力式流量控制阀的情况。A类自力式流量控制阀的启动压差是30Kpa。对于资用压头大于30Kpa的用户，自力式流量控制阀的流量刻度调至12ｔ／ｈ，资用压头15Kpa －30Kpa的用户自力式流量控制阀的流量刻度调至16ｔ／ｈ，资用压头15Kpa以下的末端用户不加自力式流量控制阀。
表二中的数据是按照安装A类自力式流量控制阀的方法安装B类自力式流量控制阀的情况。B类自力式流量控制阀的启动压差大多是60Kpa。对于资用压头大于30Kpa的用户，自力式流量控制阀的流量刻度调至12ｔ／ｈ。资用压头15Kpa －30Kpa的用户自力式流量控制阀的流量刻度调至15ｔ／ｈ。资用压头15Kpa以下的末端用户不加自力式流量控制阀。
表三中的数据是另一种安装B类自力式流量控制阀方法下的情况。资用压头大于30Kpa的用户自力式流量控制阀的流量刻度调至12ｔ／ｈ，资用压头25Kpa－45Kpa的用户自力式流量控制阀的流量刻度调至15ｔ／ｈ，资用压头25Kpa以下的末端用户不加自力式流量控制阀。
热用户数量（个） 设计流量（t／h） 未加流量阀时流量（t／h） 资用压头（Kpa） 流量阀 流量阀刻度调节 加流量阀时流量（t／h） 资用压头（Kpa） 流量阀工作压差（Kpa） 流量比例
5 12 32 70 加 12 12.0 75 65 1.00
5 12 29 60 加 12 12.0 65 55 1.00
5 12 27 50 加 12 12.0 55 45 1.00
5 12 24 40 加 12 12.0 45 35 1.00
5 12 21 30 加 12 11.2 35 25 0.94
5 12 17 20 加 16 11.6 25 15 1.03
5 12 12 10 不加 14.7 15 1.23
5 12 8 5 不加 12.0 10 1.00
合计 96 170 97.5 1.02
表一
热用户数量（个） 设计流量（t／h） 未加流量阀时流量（t／h） 资用压头（Kpa） 流量阀 流量阀刻度调节 加流量阀时流量（t／h） 资用压头（Kpa） 流量阀工作压差（Kpa） 流量比例
5 12 32 70 加 12 12.0 75 65 1.00
5 12 29 60 加 12 11.6 65 55 0.96
5 12 27 50 加 12 10.6 55 45 0.89
5 12 24 40 加 12 9.6 45 35 0.80
5 12 21 30 加 12 8.5 35 25 0.71
5 12 17 20 加 15 8.6 25 15 0.72
5 12 12 10 不加 14.7 15 1.23
5 12 8 5 不加 12.0 10 1.00
合计 96 170 87.7 0.91
表二
热用户数量（个） 设计流量（t／h） 未加流量阀时流量（t／h） 资用压头（Kpa） 流量阀 流量阀刻度调节 加流量阀时流量（t／h） 资用压头（Kpa） 流量阀工作压差（Kpa） 流量比例
5 12 32 70 加 12 12 75 65 1.00
5 12 29 60 加 12 11.6 65 55 0.96
5 12 27 50 加 12 10.6 55 45 0.89
5 12 24 40 加 15 11.6 45 35 0.96
5 12 21 30 加 15 10.2 35 25 0.85
5 12 17 20 不加 19.0 25 1.59
5 12 12 10 不加 14.7 15 1.23
5 12 8 5 不加 12.0 10 1.00
合计 96 170 101.8 1.06
表三
先看表一，表一是使用Ａ类自力式流量控制阀的情况，各用户的流量分配基本均匀，除了资用压头１５Kpa的用户室温稍高一点外（实际流量比设计流量大23％），各个用户都在比较理想的水平。
表二中Ｂ类自力式流量控制阀使用情况，造成资用压头４５Kpa的用户室温偏低（实际流量比设计流量少了20％），资用压头25Kpa、35Kpa的用户室温不能达标（实际流量比设计流量少了28－29％）。这就是有些热力公司在安装某些厂家的自力式流量控制阀之后，出现一些用户不热的原因所在。当用户资用压头达到１５Kpa，不加自力式流量控制阀时流量已经达到了14.7t／h，如果简单的把资用压头25Kpa、35Kpa用户的自力式流量控制阀拆掉，那么，这些用户将会产生流量过大、室内温度过热的现象，造成循环泵电量和供热热量的巨大浪费。
再看表三中Ｂ类自力式流量控制阀的使用情况。不会出现不热的情况，但资用压头３５Kpa的用户室温稍略低一点（实际流量比设计流量少15％），资用压头1５Kpa的用户室温稍高一点（实际流量比设计流量大23％），而资用压头25Kpa的用户流量过大（实际流量比设计流量多了59％），室温过高，存在浪费循环泵电量和供热热量的现象。
表一Ａ类自力式流量控制阀的使用和表三Ｂ类自力式流量控制阀的使用，都能达到消除用户不热现象，表一与表三的情况相比，用户室内温度更均匀，用户的舒适度更高，同时，循环流量少了4.43％，由于循环水泵的流量和电量又呈三次方的关系，因此，使用Ａ类自力式流量控制阀比使用Ｂ类自力式流量控制阀可节电8.69％。
六、总结
通过上面的分析，可以做出以下结论：
一、A类和B类自力式流量控制阀，它的安装和调节应该是有所不同的，否则，就有可能出现用户不热或过热的问题。
二、使用Ａ类自力式流量控制阀和使用Ｂ类自力式流量控制阀，采用适宜的安装和调节方法，都可以消除用户不热现象。但使用B类自力式流量控制阀在消除不热现象的同时，其他用户的供热均匀性差，有部分用户过热，存在热量和循环泵电量的浪费。使用Ａ类自力式流量控制阀和使用B类自力式流量控制阀相比，在消除不热现象的同时，各个用户的供热比较均匀，供热的舒适性比较高的同时，煤耗和电耗比较低。
三、在集中供热大大发展的今天，大多数热力站供、回水压差一般在100Kpa左右，即整个供热系统总的资用压头在100Kpa左右，除去干线和支线的阻力，最近端热用户的资用压头一般不大于70Kpa，再除去热用户的自身阻力，最近端热用户的富裕压头一般不大于60Kpa，这个压头刚刚到B类自力式流量控制阀的启动压差，而再后端一点的用户，富裕压头都在B类自力式流量控制阀的启动压差之下，即都不在其工作压差范围之内。因此，使用A类自力式流量控制阀（启动压差30Kpa）比B类自力式流量控制阀（启动压差60Kpa）具有更高的适用性和可调节性。
