淺談供熱管網(wǎng)水力平衡的自動(dòng)調(diào)節(jié)

宋永俊

【摘 要】 供熱管網(wǎng)在建成投入運(yùn)行后總有一些用戶的流量達(dá)不到要求，流量偏大或偏小，某些用戶的室溫不符合規(guī)定值，室溫過高或過低，即所謂冷熱不均的熱力失調(diào)現(xiàn)象。隨著對(duì)供熱管網(wǎng)水力平衡調(diào)試工作的重視，需要加強(qiáng)對(duì)供熱管網(wǎng)水力平衡的進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。基于此，本文分析了供熱管網(wǎng)水力失調(diào)原因，對(duì)供熱管網(wǎng)水力平衡常用的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置及其自動(dòng)調(diào)節(jié)方法進(jìn)行了論述分析。

【關(guān)鍵詞】 供熱管網(wǎng) 水力失調(diào) 原因 水力平衡 自動(dòng)化 調(diào)節(jié)裝置 調(diào)節(jié)方法

一、供熱管網(wǎng)水力失調(diào)原因的分析

供熱管網(wǎng)水力平衡失調(diào)就是供熱公司不能夠按照居民生活中所需要的熱量進(jìn)行下放，這樣就使得居民在生活中存在熱量不平等的問題。用來檢測(cè)供熱系統(tǒng)水力問題出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象的介質(zhì)就是水力的不平等的程度。水力平衡失調(diào)度定義為用戶的實(shí)際流量與規(guī)定流量的比值，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：X=G/G0，式中X為水力平衡失調(diào)度，G為實(shí)際流量（m3/h）， G0為規(guī)定流量（m3/h）。造成供熱管網(wǎng)水力失調(diào)的原因主要表現(xiàn)為：第一、工程設(shè)計(jì)是根據(jù)水力學(xué)理論進(jìn)行計(jì)算而選取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而實(shí)際管材的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)是有差別的；第二、由于施工條件的限制，使管路的實(shí)際情況與設(shè)計(jì)情況有很大不同，供熱管網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中不能達(dá)到平衡；第三、管網(wǎng)建成后的新用戶增加，使原有的水力平衡遭到破壞；第四、管網(wǎng)維護(hù)不當(dāng)，使管網(wǎng)水力平衡受到影響。

二、供熱管網(wǎng)水力平衡常用的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置

自力式流量控制閥又稱作定流量閥或稱作最大流量限制器。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的流量。當(dāng)閥門前后的壓差增大時(shí)，通過閥門的自動(dòng)關(guān)小動(dòng)作，保持流量不增大；反之，當(dāng)壓差減小時(shí)，閥門自動(dòng)開大，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)水力平衡的自動(dòng)調(diào)節(jié)方法分析

1、供熱管網(wǎng)水力平衡的自動(dòng)調(diào)節(jié)方法分析。

1.1 溫差法。利用用戶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)到熱力穩(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回水壓力和供、回水溫度，然后按照用戶的規(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。

1.2比例法。其基本原理是如果兩條并聯(lián)管路中的水流量以某比例流動(dòng)（例如1：2），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（1：2）。具體操作為利用兩臺(tái)便攜超聲波流量計(jì)，測(cè)得閥門的流量（如平衡閥新型入口裝置）及步話機(jī)來完成。

1.3CCR法。由采集數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整三步構(gòu)成，是對(duì)全系統(tǒng)實(shí)行一次調(diào)整的方法。CCR法的基本思路是先測(cè)出被測(cè)管網(wǎng)現(xiàn)狀的各管段阻力數(shù)S值，再根據(jù)所要求的各支路流量計(jì)算出各調(diào)節(jié)閥所相應(yīng)的開度，最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果一次將各調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)到所計(jì)算的開度。此方法降低了運(yùn)行費(fèi)用，是未來發(fā)展的方向。上述方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，綜合分析如上各調(diào)節(jié)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，有研究者提出了一種新的調(diào)節(jié)方法，此方法具有比例法和CCR法的一些特點(diǎn)，因此，稱為綜合調(diào)節(jié)法。

2、合理應(yīng)用綜合調(diào)節(jié)法。其有別于現(xiàn)行的調(diào)節(jié)方法，該方法對(duì)目前解決供熱管網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)問題，比較適合我國國情。綜合調(diào)節(jié)法有兩種調(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。在進(jìn)行初調(diào)節(jié)前，系統(tǒng)的閥門處于全開狀態(tài)，初調(diào)節(jié)應(yīng)在關(guān)小閥門的過程中進(jìn)行。用上述調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)后，在供熱階段可采用溫度調(diào)節(jié)法進(jìn)一步調(diào)節(jié)。溫度調(diào)節(jié)法的原理步驟如下：由于建筑室內(nèi)溫度與供回水平均溫度之間存在簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)供回水平均溫度相同時(shí)，室內(nèi)溫度必然相等。所以，溫度調(diào)節(jié)法就是通過調(diào)節(jié)各用戶流量，使各用戶的供、回水平均溫度達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)各熱用戶室內(nèi)溫度彼此相同的目的。由于供熱管網(wǎng)中各用戶的供水溫度一般相等，可采用回水溫度調(diào)節(jié)法來簡(jiǎn)化操作?；厮疁囟确刹捎萌缦虏僮鞣椒ǎ阂愿饔脩艋厮疁囟鹊钠骄祷虼致缘囊詿嵩吹目偦厮疁囟茸鳛榛鶞?zhǔn)溫度，然后逐個(gè)調(diào)節(jié)各個(gè)分支的閥門，當(dāng)某分支的回水溫度高于基準(zhǔn)溫度時(shí)，關(guān)小閥門；反之，開大閥門，使該分支的回水溫度等于基準(zhǔn)溫度。

結(jié)束語

綜上所述，供熱管網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其運(yùn)行工況受工作條件、環(huán)境、時(shí)間和施工等多方面的影響。使得供熱管網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中往往存在水力失調(diào)問題，為了保障供熱管網(wǎng)運(yùn)行的有效性，必須加強(qiáng)對(duì)其水力平衡進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)，因此對(duì)供熱管網(wǎng)水力平衡的自動(dòng)化調(diào)節(jié)進(jìn)行分析具有重要意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 賀平孫剛.試析供熱管網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)的措施[J].華東科技.2013