淺析供熱管網(wǎng)水力平衡的調(diào)節(jié)方法

(大連北方熱電股份有限公司 遼寧 大連 116300)

水力失調(diào)是集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行中普遍存在的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性不僅對(duì)企業(yè)的利益造成一定的損害，還造成資源的利用率降低、環(huán)境污染的加重。對(duì)于一個(gè)城市的供熱系統(tǒng)而言，熱網(wǎng)的管理水平的高低，對(duì)供熱工作的穩(wěn)定以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重大影響，是確保用戶(hù)室溫符合要求的關(guān)鍵。

一、供熱系統(tǒng)出現(xiàn)水力失調(diào)的原因分析

水力平衡是指網(wǎng)路中各個(gè)熱用戶(hù)在其他熱用戶(hù)流量改變時(shí)保持本身流量不變的能力。供熱管網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的運(yùn)行工況受工作條件、環(huán)境、時(shí)間、制造和施工等多方面的影響。水力工況失調(diào)是供熱管網(wǎng)普遍存在的現(xiàn)象，如何克服水力失調(diào)，實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)的水力平衡，提高管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性，改善供熱質(zhì)量，是供熱行業(yè)所面臨的問(wèn)題。

1.根本原因。在正常運(yùn)行情形下熱網(wǎng)特性無(wú)法在滿(mǎn)足客戶(hù)要求的流量條件下達(dá)到各客戶(hù)環(huán)路產(chǎn)生相同的阻力,即存在阻力不平衡的因素。

2.客觀原因。造成水力失調(diào)的客觀因素有多個(gè)方面，主要包括以下幾點(diǎn):

(1)供熱管網(wǎng)的管道不同規(guī)格的離散性使得設(shè)計(jì)熱網(wǎng)時(shí)需要進(jìn)行人為調(diào)節(jié)從而使得各客戶(hù)環(huán)路實(shí)現(xiàn)水力平衡。在設(shè)計(jì)熱網(wǎng)的時(shí)候，通常是滿(mǎn)足對(duì)客戶(hù)最為不利的位置所要求的資用壓頭，而其余客戶(hù)的資用壓頭均有一定的富裕量。在該自然狀況對(duì)各客戶(hù)流量進(jìn)行分配，肯定會(huì)造成水力失調(diào)。

(2)所選用的循環(huán)水泵不合適，流量、壓頭偏大或者偏小，均會(huì)造成工作點(diǎn)與設(shè)計(jì)狀態(tài)產(chǎn)生偏離而造成水力失調(diào)。

(3)系統(tǒng)中客戶(hù)數(shù)量出現(xiàn)變化，使得網(wǎng)路流量進(jìn)行再次分配而造成水力失調(diào)。

(4)系統(tǒng)中客戶(hù)用熱的需求數(shù)量出現(xiàn)變化，使得網(wǎng)路流量也要進(jìn)行再次分配從而造成水力失調(diào)。

水力失調(diào)的程度可以用實(shí)際流量與設(shè)計(jì)要求流量的比值來(lái)衡量。

二、供熱管網(wǎng)水力平衡常用的調(diào)節(jié)裝置

平衡閥是一次性手動(dòng)調(diào)節(jié)的，不能夠自動(dòng)地隨系統(tǒng)工況變化而變化阻力系數(shù)，所以稱(chēng)靜態(tài)平衡閥。平衡閥作用對(duì)象是阻力，能夠起到手動(dòng)可調(diào)孔板的作用來(lái)平衡管網(wǎng)系統(tǒng)的阻力，達(dá)到各個(gè)環(huán)路的阻力平衡的作用。自力式流量控制閥又稱(chēng)作定流量閥或稱(chēng)作最大流量限制器。自力式流量控制閥作用對(duì)象是流量。從機(jī)理上看，在一定的工作差壓范圍內(nèi)，它可以有效地控制通過(guò)的流量。當(dāng)閥門(mén)前后的壓差增大時(shí)，通過(guò)閥 門(mén)的自動(dòng)關(guān)小動(dòng)作，保持流量不增大；反之，當(dāng)壓差減小時(shí)，閥門(mén)自動(dòng)開(kāi)大，以保持流量恒定。

目前，供熱管網(wǎng)(主要為二次供熱管網(wǎng))的熱力平衡措施，主要有裝設(shè)孔板，普通截止閥、平衡閥及自力式平衡閥幾種，因?yàn)槠胶忾y及自力式平衡閥造價(jià)較高，并且也需要一定的人工調(diào)節(jié)，所以采用較少，孔板平衡措施由于管網(wǎng)實(shí)際安裝與計(jì)算工況很難相同，所 以會(huì)有一定的誤差，在實(shí)際使用中有一定的困難。而裝設(shè)具有一定調(diào)節(jié)能力的截止閥進(jìn)行管網(wǎng)的水力平衡調(diào)節(jié)，由于其成本低，且管網(wǎng)具有可調(diào)性，得到了廣泛的應(yīng)用。

三、供熱管網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)方法

1.溫差法利用在用戶(hù)引入口安裝壓力表溫度計(jì)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初調(diào)節(jié)，使整個(gè)系統(tǒng)首先達(dá)以熱力穩(wěn)定。使網(wǎng)路供水溫度保持 60℃以上的某個(gè)溫度不變化，若熱源的總回水溫度不再變化就可以認(rèn)為整個(gè)系統(tǒng)已達(dá)到熱力穩(wěn)定。此時(shí)記錄下熱源的總供水及回水溫度和所有熱用戶(hù)處、回水壓力和供、回水溫度，然后按照用戶(hù)的規(guī)模大小和溫差的偏離程度大小，確定初調(diào)節(jié)次序。先對(duì)規(guī)模較大且溫差的偏離也較大的熱用戶(hù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。待第一輪次調(diào)節(jié)完畢系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行幾小時(shí)后，重新記錄總供水溫差及各用戶(hù)入口處供回水壓力及溫度進(jìn)行下一輪的調(diào)節(jié)。如此反復(fù)進(jìn)行，直到水力平衡。

2.比例法是如果兩條并聯(lián)管路中的水流量以某比例流動(dòng)(例如 1：3)，那么當(dāng)總流量在+30% 范圍內(nèi)變化時(shí)，它們之間的流量比仍然保持不變(1：3)。具體操作為利用兩臺(tái)便攜工超聲波流量計(jì)，測(cè)得流量的閥門(mén)(如平衡閥新型入口裝置)來(lái)完成。

3.“綜合調(diào)節(jié)法”管路系統(tǒng)投資較少，比較容易操作，簡(jiǎn)單易行，對(duì)目前解決供熱管網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)問(wèn)題，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。有兩種調(diào)節(jié)形式，一種為動(dòng)態(tài)平衡閥調(diào)節(jié)法，另一種為利用簡(jiǎn)易快速法與溫度調(diào)節(jié)法相結(jié)合來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

供熱管網(wǎng)中使用的動(dòng)態(tài)平衡法分為自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥。自力式流量控制閥作用對(duì)象是流量，能夠保持流量恒定，所以使用自力式流量控制閥的關(guān)鍵是設(shè)定流量的確定，設(shè)定流量可根據(jù)供熱系統(tǒng)總循環(huán)量和各建筑的熱負(fù)荷分別計(jì)算出各建筑的相應(yīng)流量，這種方法簡(jiǎn)便易行，適用于定流量系統(tǒng)，不適用于變流量系統(tǒng)。自力式壓差控制閥作用對(duì)象是壓差，可以使供回水壓差維持在設(shè)定壓差值附近，設(shè)定壓差可取設(shè)計(jì)流量下該分支處的供回水壓差，主要適應(yīng)變流量系統(tǒng)，調(diào)試簡(jiǎn)單，但必須準(zhǔn)確計(jì)算系統(tǒng)壓降。由調(diào)節(jié)原理知，并聯(lián)支路的任一支路阻力改變必然引起整個(gè)供熱管網(wǎng)流量的重新分配，某一支路閥門(mén)關(guān)小，流量減少時(shí)必引起其他支路流量的增大。簡(jiǎn)易快速法就利用了這個(gè)原理。由于供熱管網(wǎng)中各用戶(hù)的供水溫度一般相等，可采用回水溫度調(diào)節(jié)法來(lái)簡(jiǎn)化操作?；厮疁囟确刹捎萌缦虏僮鞣椒ǎ阂愿饔脩?hù)回水溫度的平均值或粗略的以熱源的總回水溫度作為基準(zhǔn)溫度，然后逐個(gè)調(diào)節(jié)各個(gè)分支的閥門(mén)，當(dāng)某分支的回水溫度高于基準(zhǔn)溫度時(shí)，關(guān)小閥門(mén)；反之，開(kāi)大閥門(mén)，使該分支的回水溫度等于基準(zhǔn)溫度。

四、結(jié)束語(yǔ)

供熱管網(wǎng)的水力平衡調(diào)試既需要準(zhǔn)確的計(jì)算，克服水力失調(diào)，實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)的水力平衡，提高管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性，改善供熱質(zhì)量，是供熱行業(yè)所面臨的問(wèn)題。