區(qū)域供熱系統(tǒng)管網熱損耗測試分析

張新振 袁春明

摘要：隨著我國經濟水平的快速提高，我國人民的生活水平得到了不斷提高。伴隨著人們生活水平的不斷提高，人們的節(jié)能意識也越來越高。在區(qū)域的供熱管網系統(tǒng)中進行準確的調節(jié)流量也越來越重要。因此，本文通過對某小區(qū)的供熱系統(tǒng)運用現(xiàn)狀進行分析，并提出了對熱網進行改造的方案，著重對熱網的熱力平衡與平衡閥的設置進行分析，通過結合平衡閥的特點、對在區(qū)域供熱網系統(tǒng)中的調節(jié)原理進行闡述。

關鍵詞：區(qū)域供熱管網系統(tǒng)；改造平衡閥；應用

在現(xiàn)代的工程中，運用水力平衡調節(jié)閥、專用的智能儀表，對于解決區(qū)域管網的水力失調、熱力失調問題具有十分重要的作用。通過對目前的區(qū)域供熱管網系統(tǒng)進行分析，可以了解到，水力工況失調的現(xiàn)象較為普遍，進而造成了采暖性質的建筑物室內出現(xiàn)溫度偏差大、冷熱不均的現(xiàn)象。另外，隨著人們節(jié)能意識的不斷提高，在區(qū)域供熱系統(tǒng)改造過程中運用平衡閥，能夠實現(xiàn)準確調節(jié)流量，保障供熱系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。本文通過對某小區(qū)的供熱管網系統(tǒng)進行分析。

1、某小區(qū)區(qū)域供熱管網系統(tǒng)存在的問題分析

通過對某小區(qū)的供熱管網現(xiàn)狀、供熱管網系統(tǒng)水力平衡進行分析。

1.1 某小區(qū)的供熱管網現(xiàn)狀

該小區(qū)供熱管網主要以低溫熱水供熱系統(tǒng)為主，其供熱管網形式屬于低溫熱水供熱管網，供水溫度為95℃/70℃，供熱來自獨立的鍋爐房，進行補給水泵定壓。在最初設計的過程中，該區(qū)域規(guī)模小，且供熱系統(tǒng)沒有設置調節(jié)裝置，其原來的系統(tǒng)總體供熱量為2223kw，經過反復多次的擴建后，供熱總負荷為6011kw，隨著供熱負荷的日益增加、熱水循環(huán)泵效率的降低，導致供熱系統(tǒng)的運行效率也逐漸降低，熱力失衡現(xiàn)象日益嚴重。

1.2 某小區(qū)的供熱管網系統(tǒng)水力平衡

通過對管網系統(tǒng)的平衡原理、存在的問題和原因進行分析：

（1）管網系統(tǒng)的平衡原理

所謂水力工況，指的是在管網系統(tǒng)中的各點壓力、流量和壓差。且其中的流量和阻力損失關系表達式為：ΔP=SQ2。在這個關系表達式中，△P表示的是壓差，也就是阻力損失，單位為MPa；S表示管段、系統(tǒng)的阻抗；Q表示的是管段或者系統(tǒng)所占據的體積流量，單位用m3/ h表示。

所謂水力平衡，指的是對流量進行合理分配。在供熱管網系統(tǒng)中，進行水力工況的計算，是以為各分支流量進行設計值為目的。受到管材自身的因素以及最高流速特點的限制，說明了在設計上進行水力平衡是不能實現(xiàn)的，進而導致始端阻力系數達不到設計的目的，容易出現(xiàn)始端流量過大、末端流量不足的嚴重失調現(xiàn)象。運行水力工況的情況下，水泵輸出壓力是在工作曲線和外網特性曲線的交匯下形成的，針對外網特性曲線，ΔP=SQ2，通常情況下，并聯(lián)狀態(tài)下的始端支路S值要低于設計值，進而導致S值遠遠低于設計值。

1.3 管網系統(tǒng)存在的主要問題和原因。某小區(qū)的區(qū)域供熱管網系統(tǒng)在運行的過程中常常容易出現(xiàn)水泵實際揚程短于額定揚程的情況，進而導致末端出現(xiàn)缺水現(xiàn)象，且鍋爐有很大的阻力，導致鍋爐出現(xiàn)出力不足的現(xiàn)象。在實際運行的過程中主要存在以下問題：

（1）管網的始端支線具有流量大、阻力小的特點，進而導致末端流量較小，且由于水泵的工作地點著重在流量大、揚程小、效率低的工作區(qū)域。（2）加大總循環(huán)水量，容易造成鍋爐和換熱器有很大的阻力，并且增大水流量和阻力。（3）加大流量后，不能加大供回水溫差，并且由于煤質和鼓、引風系統(tǒng)異常等因素能不同程度的導致鍋爐輸出不足。

對該問題出現(xiàn)的原因進行分析，主要有以下三個方面的原因：

（1）由于供熱系統(tǒng)在設計上和鍋爐房不相同，且外網水力沒有計算準確，各個環(huán)路還不具有水力調節(jié)功能，導致供熱管網系統(tǒng)出現(xiàn)失調的現(xiàn)象。（2）受到鍋爐房供熱外網日益擴建的原因，導致供熱管網出現(xiàn)水力失調情況。（3）為了保障建筑物的離熱源在室內的采暖度，進而增加了熱水流量，導致近環(huán)路室內出現(xiàn)溫度過熱、外管網水平失調的情況。

2、區(qū)域供熱管網系統(tǒng)改造中平衡閥的應用

基本事件是指在試驗中可以直接觀察到的，最基本的不能再分解的結果。一般認為，重要度即一個基本事件或者最小割集對頂上事件發(fā)生的貢獻，而我們在對所有包含基本事件最小割集對整個系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)不可用度的影響表示時，常常會利用基本事件的FV重要度來進行。通過對平衡閥的選用原則和選用方法進行分析研究。

2.1 平衡閥的選用原則

由于平衡閥具有成本造價低、使用壽命長等優(yōu)點，能夠對小型管網進行便利的水力工況平衡工作。閥門的調節(jié)性能是由閥門特性資料決定的。進行閥門理論特性曲線的測試是通過在一定的定壓差下，工況要求閥門開度不能為1，在閥門的開度小的情況下，閥門后壓差大，在開度大的情況下，閥門前后壓差較小，并且閥門的實際工作曲線逐漸朝快開方向偏移，進而導致閥權度越小，偏移度越大。針對直線特性的閥門而言，實際性能的偏移容易造成閥門進行調節(jié)的開度空間小，由此得出結論，在選用閥門時，為了實現(xiàn)全面的特性，宜選擇閥門理論曲線。

2.2 平衡閥的選用方法

在區(qū)域供熱管網系統(tǒng)改造中應用平衡閥的主要作用是以消除環(huán)路剩余壓頭、控制環(huán)路水流量為目的。為了選用恰當的平衡閥型號，在進行供熱系統(tǒng)的設計時，要對管網水力平衡進行計算，在計算的條件下，依據管徑選擇適當的平衡閥型號。依據閥門流量G和閥門前后差△P間的關系可以用下列式子進行表示： G=Kv 。其中Kv指的是閥門的流量系數。針對各個不同的開度，均有相應的Kv值，閥門在各個開度的流通能力是由Kv值所反映出來的。

在選用平衡閥時，了解到其流量值和所消耗的壓差，就可以通過運用ΔP=SQ2，將選擇的閥門流量系數Kv值計算出來，然后根據不同型號平衡閥中的Kv曲線，確定相應的閥門型號和開度大小。

平衡閥作為熱力管網平衡的重要工具，有利于讓水力平衡達到量化的效果。針對供熱管網系統(tǒng)來說，平衡閥通常情況下，放置在熱源出口中的供水總管、支干管、用戶入口處以及室內供暖系統(tǒng)各個方面。

3、結語

總而言之，通過對某小區(qū)的供熱管網系統(tǒng)改造中平衡閥的應用、其中存在的主要問題以及產生的原因進行分析，結合平衡閥自身的特點，針對在供熱系統(tǒng)中平衡閥的選用原則和選用方法進行闡述，某小區(qū)的供熱管網系統(tǒng)經過改造后運行的效果說明了進行水力平衡的計算和結果是正確的，能夠為以后在區(qū)域供熱管網中應用平衡閥積累豐富的經驗。

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（作者單位：濟南熱電有限公司）