熱力系統(tǒng)水力平衡調(diào)試技術(shù)

文/盧志明 中鐵十局集團(tuán)建筑工程有限公司 山東濟(jì)南 250000

郭彬 濟(jì)南市熱力設(shè)計(jì)研究院 山東濟(jì)南 250000

供熱的主要目的是為了給人們營(yíng)造出舒適、溫暖的室內(nèi)環(huán)境，同時(shí)滿足節(jié)能、降耗、減排的要求?？梢哉f(shuō)末端設(shè)備的功能既會(huì)受到流量的影響，也會(huì)受到水溫度的影響，但是想要保證末端設(shè)備可以在規(guī)定的流量?jī)?nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，僅靠設(shè)計(jì)調(diào)整管徑還不能完全滿足這一需求。無(wú)論從舒適度上來(lái)講，還是從運(yùn)行成本上來(lái)講，都不可能達(dá)到理想的狀態(tài)中，所以進(jìn)行調(diào)試水力平衡，也就是測(cè)試流量和調(diào)節(jié)流量，最終得到想要的流量。

1、熱力系統(tǒng)水力不平衡原因分析

由于流量輸配時(shí)受沿程阻力和局部阻力的影響，假設(shè)水系統(tǒng)的末端設(shè)備的阻力均等且每個(gè)支管直徑相等。在供水管與回水管之間產(chǎn)生近端壓差大、遠(yuǎn)端壓差小的偏差，結(jié)果會(huì)因?yàn)榻藟毫Υ髮?dǎo)致近端支管的水量會(huì)遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)端的水量。這就造成了熱力系統(tǒng)水力不平衡的發(fā)生。現(xiàn)實(shí)中不平衡現(xiàn)象最嚴(yán)重的系統(tǒng)就是那些龐大的，支管數(shù)量眾多，干管過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致比摩阻過(guò)大的復(fù)雜系統(tǒng)，由于阻力過(guò)大導(dǎo)致供水不足，從而出現(xiàn)嚴(yán)重的水力不平衡的問(wèn)題。

2、水力平衡調(diào)節(jié)的原理

熱力系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)主要是根據(jù)系統(tǒng)的水力狀況對(duì)流量分配情況進(jìn)行檢查，并且能夠根據(jù)實(shí)際需求以及規(guī)劃來(lái)設(shè)定系統(tǒng)的能量。但是由于流量輸配時(shí)受沿程阻力和局部阻力的影響，在供水管與回水管之間產(chǎn)生近端壓差大、遠(yuǎn)端壓差小的偏差，從而造成近端流量大、遠(yuǎn)端流量小的問(wèn)題，無(wú)論我們?cè)O(shè)計(jì)的多么仔細(xì)和完善，都不能徹底解決這一平衡問(wèn)題，真正的平衡只能靠設(shè)備控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以在運(yùn)用水力平衡閥的過(guò)程中，需要考慮其流量的及時(shí)可測(cè)性以及突出的調(diào)節(jié)能力等因素。

3、水力平衡調(diào)試技術(shù)分析

3.1 對(duì)水力平衡的基本要求

對(duì)水力平衡共有三點(diǎn)基本要求：一是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要在每個(gè)終端設(shè)備設(shè)計(jì)中合理設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)熱系統(tǒng)的低成本運(yùn)行，為人們創(chuàng)造一個(gè)更舒適的生活環(huán)境。當(dāng)終端設(shè)備不能按設(shè)計(jì)流程進(jìn)行調(diào)整時(shí)，它不會(huì)影響任何終端設(shè)備。第三、對(duì)于精確的控制和調(diào)節(jié)，控制閥的兩段壓差不能波動(dòng)太大，閥權(quán)度要大于0.30。

3.2 系統(tǒng)水力平衡的分析

（1）并聯(lián)水系統(tǒng)流量分配特點(diǎn)

在并聯(lián)系統(tǒng)中，各平衡法的流量系數(shù)和流量系數(shù)成正比。為了改變流量值，可以調(diào)節(jié)平衡閥的開(kāi)啟，以改變流量系數(shù)。如果通過(guò)調(diào)整平衡閥使流量和設(shè)計(jì)流量平衡閥的比例是固定的，所以當(dāng)調(diào)整管，使其達(dá)到設(shè)計(jì)流量，其余子平衡閥將達(dá)到設(shè)計(jì)流量，它是基于并行調(diào)試水系統(tǒng)在比例法。

（2）串聯(lián)水系統(tǒng)流量分配特點(diǎn)

在串聯(lián)水系統(tǒng)中，每個(gè)平衡閥的流量是相同的。如果改變一個(gè)平衡閥的流量系數(shù)，就會(huì)影響整個(gè)串聯(lián)回路的流量。在了解流體的分布并行的水系統(tǒng)，將知道如何實(shí)現(xiàn)水力平衡，并根據(jù)并聯(lián)水系統(tǒng)流量分配特性，流動(dòng)比率平衡閥調(diào)節(jié)到串聯(lián)和并聯(lián)的設(shè)計(jì)流量水系統(tǒng)相同。串聯(lián)水系統(tǒng)流量后，調(diào)節(jié)一個(gè)平衡閥，將改變整個(gè)水系統(tǒng)回路的流量，直到調(diào)試所有的平衡閥流量達(dá)到設(shè)計(jì)流量為止。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可將熱力系統(tǒng)水力平衡系統(tǒng)分解成由多個(gè)串并聯(lián)的系統(tǒng)組合的大型水系統(tǒng)

3.3 系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)方法——比例法

比例法實(shí)質(zhì)就是改變平衡閥的流量系數(shù)，從而使回路終端的流量能夠按比例發(fā)生變化的一種調(diào)試方法。

例如在一個(gè)多級(jí)的串并聯(lián)系統(tǒng)中，依據(jù)串并聯(lián)系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)流量進(jìn)行分層調(diào)節(jié)。首先對(duì)并聯(lián)閥組中的平衡閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得并聯(lián)閥組中的平衡閥的流量與設(shè)計(jì)流量的比值固定。其次以上重復(fù)調(diào)節(jié)過(guò)程。最后再調(diào)節(jié)母管中的平衡閥，使其達(dá)到設(shè)計(jì)流量值，這樣就會(huì)使所有平衡閥的流量都按設(shè)計(jì)要求達(dá)到各自的設(shè)計(jì)流量。主要特點(diǎn)也是不足就是需要進(jìn)行反復(fù)的測(cè)量和計(jì)算，操作復(fù)雜，消耗時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)技術(shù)人員素質(zhì)要求也較高。對(duì)于選擇平衡從那個(gè)工作開(kāi)始的支管或立管，應(yīng)用比例法則需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量和演算。除此之外，在調(diào)節(jié)平衡閥的最后一個(gè)平衡閥時(shí)，之前調(diào)節(jié)的也都會(huì)多少受到影響，從而造成誤差。當(dāng)誤差范圍大于5%時(shí)，則需要進(jìn)行重復(fù)的測(cè)量和計(jì)算。

3.4 系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)方法——補(bǔ)償法

補(bǔ)償法首先需要根據(jù)排布對(duì)平衡閥進(jìn)行分組和編號(hào)，將最末端的平衡閥開(kāi)至50%，這期間可以關(guān)閉或者打開(kāi)其他的閥組。然后將最末端平衡閥調(diào)節(jié)至設(shè)計(jì)流量，末端平衡閥完成調(diào)節(jié)后按照由遠(yuǎn)到近依次對(duì)其他的平衡閥進(jìn)行調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)整個(gè)水系統(tǒng)的水力平衡。

4、工程實(shí)例

4.1 工程概況

濟(jì)南鐵路局濟(jì)南站北貨場(chǎng)職工住宅項(xiàng)目，分東區(qū)及西區(qū)兩個(gè)項(xiàng)目，東區(qū)由8棟高層住宅樓組成，西區(qū)由7棟高層及2棟多層住宅樓組成，總建筑面積36萬(wàn)㎡。設(shè)計(jì)都采用了市政熱源接入換熱站，二次網(wǎng)循環(huán)水通過(guò)高區(qū)及低區(qū)換熱器換熱后輸送給用戶，西區(qū)設(shè)置了15個(gè)分支管道分別為7棟高層及2棟多層住宅樓提供循環(huán)用水，東區(qū)同樣設(shè)置了15個(gè)分支管道分別為8棟高層提供循環(huán)用水。但是在水力平衡調(diào)試過(guò)程中區(qū)別在于西區(qū)采用的是前文提到的比例法對(duì)熱力系統(tǒng)進(jìn)行水力平衡調(diào)試，而東區(qū)則采用補(bǔ)償法。

4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

（1）西區(qū)采用比例法，按照平衡閥的流量與設(shè)計(jì)流量的比值進(jìn)行調(diào)節(jié)，前后對(duì)比數(shù)據(jù)5次消耗2天，現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)調(diào)節(jié)5次花費(fèi)5天，共計(jì)7天。西區(qū)在經(jīng)過(guò)了5次水力平衡調(diào)試后，得以將流量與設(shè)計(jì)流量的偏差控制在了5%.

（2）東區(qū)采用的補(bǔ)償法，按照將最末端的平衡閥開(kāi)至50%，然后將最末端平衡閥調(diào)節(jié)至設(shè)計(jì)流量，再然后按照由遠(yuǎn)到近依次對(duì)其他的平衡閥進(jìn)行調(diào)節(jié)只進(jìn)行了一次水力平衡調(diào)試，對(duì)比數(shù)據(jù)1次消耗1天，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)1次花費(fèi)2天，共計(jì)3天。并沒(méi)有多次調(diào)試就能夠?qū)⑵羁刂圃?%以內(nèi)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比后得出補(bǔ)償法較比例法而言節(jié)約了將近50%的時(shí)間，因此，補(bǔ)償法更能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語(yǔ)：

總之，熱系統(tǒng)的主要功能是為人類創(chuàng)造一個(gè)更舒適的室內(nèi)環(huán)境。然而，在熱力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，成本應(yīng)降到最低。水和溫度的流動(dòng)將直接影響終端設(shè)備的嚴(yán)重功率，但對(duì)終端設(shè)備的正常運(yùn)行將設(shè)置正常的流量，但目前的情況是無(wú)法做到的。因此，運(yùn)行成本一直居高不下，往往是由于運(yùn)行成本和舒適度達(dá)不到理想狀態(tài)，所以在水力平衡調(diào)試過(guò)程中，需要做的就是對(duì)流量進(jìn)行測(cè)量和調(diào)節(jié)，以達(dá)到最理想的數(shù)據(jù)流。

[1]田雷.暖通空調(diào)水力平衡調(diào)試技術(shù)[J].山西建筑，2014（11）.

[2]戴彬彬,段雪松.水力平衡調(diào)試在空調(diào)水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2013（03）.