區(qū)域供熱系統(tǒng)水力平衡與穩(wěn)定性分析

王智金

邢臺(tái)市熱力公司 河北邢臺(tái) 054000

隨著城市的不斷發(fā)展，集中供熱具有減少大氣污染、節(jié)省能源、提高供熱質(zhì)量、低噪音不擾民、自動(dòng)化程度高、設(shè)備故障率低的優(yōu)勢(shì)而得到廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，仍然會(huì)存在水力失衡影響系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。本文通過對(duì)冬季供熱運(yùn)行中對(duì)水力失衡問題進(jìn)行分析，并提出了應(yīng)對(duì)措施，對(duì)提高供熱系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性具有一定的借鑒意義。

1 供熱系統(tǒng)穩(wěn)定性及水力平衡定義

1.1 熱力工況、水力工況的定義及關(guān)系

研究供熱系統(tǒng)供熱量、溫度等參數(shù)的分布狀況稱為熱力工況。研究供熱系統(tǒng)壓力、流量等參數(shù)的分布狀況稱為水力工況。在熱力工況的研究中，熱用戶室內(nèi)溫度的分布狀況的分析尤為重要，室內(nèi)實(shí)際溫度是否達(dá)到設(shè)計(jì)溫度直接關(guān)系到供熱效果的好壞[1]。

tn——熱用戶室內(nèi)溫度；

tg——供熱系統(tǒng)的供水溫度；

tw——室外溫度；

Ws——表示系統(tǒng)循環(huán)流量大小的熱當(dāng)量，KJ/h。

Gs——系統(tǒng)循環(huán)流量，kg/h；

Cs——熱媒（水）的比熱，KJ/kg；

qv——建筑物在室內(nèi)外溫差為1度時(shí)的熱耗失量；s

ε ——散熱器換熱的有效系數(shù)。

通過公式1.1及1.2可知，在特定的供熱系統(tǒng)里，在相同的運(yùn)行條件下，供熱系統(tǒng)的熱力工況完全決定于水力工況。凡是室溫過低的，都是進(jìn)入散熱器的循環(huán)流量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)流量造成的。

1.2 熱力工況與水力工況的穩(wěn)定性

在冬季運(yùn)行中，當(dāng)熱源供熱量滿足熱用戶熱負(fù)荷時(shí)，各熱用戶室溫皆為設(shè)計(jì)室溫時(shí)，稱為熱力工況穩(wěn)定，否則，為熱力工況失調(diào)。熱力工況穩(wěn)定性常用熱力工況失調(diào)度表示，其值為實(shí)際室溫與設(shè)計(jì)室溫的比值表示：

當(dāng)Xa＞1，表示室溫過熱；當(dāng)Xa＜1，表示室溫過冷；供熱系統(tǒng)存在冷熱不均的熱力失衡現(xiàn)象。

2 集中供熱生產(chǎn)運(yùn)行思路及優(yōu)化措施

集中供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)問題的解決辦法更加廣泛、多樣，除了在集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行強(qiáng)化，將集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)水力失調(diào)現(xiàn)象列為設(shè)計(jì)的前提外，供熱企業(yè)常用的做法是對(duì)換熱站所轄小區(qū)進(jìn)行平衡改造。公司熱力管網(wǎng)中使用的調(diào)節(jié)閥主要是靜態(tài)調(diào)節(jié)閥類型。具體來說，靜態(tài)調(diào)節(jié)閥在水力平衡中起著基礎(chǔ)性的調(diào)節(jié)作用，其工作原理是通過人工操作對(duì)管道內(nèi)阻力的調(diào)節(jié)，平衡管網(wǎng)中的阻力。

2.1 生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際工作注意事項(xiàng)

隨著人民生活水平提高，對(duì)供暖室內(nèi)熱舒適度的要求不斷提高，而近年來提倡節(jié)能減排工作，又對(duì)集中供熱管網(wǎng)在保證熱用戶熱舒適度要求的同時(shí)盡量節(jié)能運(yùn)行提出了更高要求[2]。供熱質(zhì)量、運(yùn)行調(diào)控、入戶服務(wù)等工作要以結(jié)果為導(dǎo)向，結(jié)果就是保證終端用戶的室溫達(dá)標(biāo)、均衡、恒定。下面就室溫達(dá)標(biāo)、均衡、恒定這三方面進(jìn)行分析：

一是以室溫達(dá)標(biāo)為前提。室溫達(dá)標(biāo)是供熱服務(wù)最基本的要求。無疑，現(xiàn)供熱向智能化、智慧化高水平發(fā)展。但是，有個(gè)前提必須要廓清：用戶室溫達(dá)標(biāo)是最低要求。如果溫度不達(dá)標(biāo)，一切都將無從談起。這是最基本、最樸素的道理。二是以管網(wǎng)平衡為關(guān)鍵。室溫均衡是水力平衡的重要體現(xiàn)。反映的是庭院管網(wǎng)流量分配是否均衡的問題，各用戶之間是否達(dá)到熱平衡的問題。管網(wǎng)平衡直接影響管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和精細(xì)化調(diào)節(jié)。三是以室溫恒定為目標(biāo)。室溫恒定反映的是調(diào)控的及時(shí)性及精確性問題。智慧熱網(wǎng)平臺(tái)將供熱工況、故障公告、用戶室溫進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，系統(tǒng)提供的各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、快捷、準(zhǔn)確，使熱網(wǎng)的調(diào)控更具科學(xué)性、準(zhǔn)確性和靈活性。

室溫達(dá)標(biāo)、均衡、恒定三者之間是相互依托、相互制約的關(guān)系。室溫達(dá)標(biāo)但不均衡，各用戶之間因獲得感不同引起的糾紛、投訴不可避免；同時(shí)為保證最不利點(diǎn)用戶室溫，熱力站各項(xiàng)調(diào)控措施必然出現(xiàn)調(diào)控不及時(shí)、精確度差的問題，加大室溫兩極分化趨勢(shì)，能源浪費(fèi)問題突出。室溫均衡但不恒定，室溫忽高忽低不僅影響舒適感、服務(wù)質(zhì)量下降，還會(huì)極大的增加管網(wǎng)運(yùn)行安全隱患。

2.2 生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化措施

通過服務(wù)前置、運(yùn)行人員提前進(jìn)入狀態(tài)、因地制宜、因站施策等方法解決實(shí)際工作問題。

往年供熱初期，供熱報(bào)修的電話此起彼伏、維修工單鋪天蓋地，這些都讓生產(chǎn)運(yùn)行人員應(yīng)接不暇，各項(xiàng)工作陷入被動(dòng)局面。針對(duì)各項(xiàng)問題，分類型、分區(qū)域、分時(shí)間進(jìn)行專項(xiàng)分析。一方面，采取冬病夏治提升保障能力。夏季檢修改造根據(jù)上一個(gè)采暖期運(yùn)行情況進(jìn)行綜合整理，查找故障隱患，對(duì)設(shè)備、管網(wǎng)等供熱設(shè)施進(jìn)行針對(duì)性的維修改造。同時(shí)，對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)。另一方面，冷態(tài)運(yùn)行期間通過放氣、清理過濾網(wǎng)等提前解決一批問題。這樣既降低投訴量，更是避免了問題集中爆發(fā)，拉長(zhǎng)投訴時(shí)間分布，降低問題處理的集中程度。在試水冷運(yùn)期間各項(xiàng)工作齊頭并進(jìn)，在管網(wǎng)查漏同時(shí)兼顧庭院管網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)、排氣、排污工作，尤其對(duì)問題突出、集中區(qū)域主動(dòng)出擊；在暖管、升溫階段時(shí)刻關(guān)注往年高發(fā)、頻發(fā)區(qū)域問題是否得到有效解決。依據(jù)實(shí)際供熱效果、建筑特性、設(shè)備管網(wǎng)特性等情況，摸清每個(gè)熱力站的運(yùn)行規(guī)律，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，逐步優(yōu)化運(yùn)行策略達(dá)到適時(shí)精確調(diào)整。摸清規(guī)律，做實(shí)數(shù)據(jù)，為精準(zhǔn)供熱提供信息保障和數(shù)據(jù)支撐[3]。

總之，通過平衡調(diào)節(jié)手段是解決水力失調(diào)的有效措施，既達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，又解決了用戶的熱力失調(diào)問題，提高了供熱的質(zhì)量和穩(wěn)定性。