供熱系統熱網水力平衡調節(jié)分析

供熱系統熱網水力平衡調節(jié)分析武政【摘要】論述了導致熱網系統水力失調的主要原因從區(qū)域集中供熱調節(jié)與庭院網調節(jié)兩方面，對供熱系統中熱網水力平衡調節(jié)的方法進行了研究，同時提出了部分節(jié)能措施，對節(jié)約能源、提升供暖質量、發(fā)展熱力事業(yè)具有重要的意義.【期刊名稱】《山西建筑》【年(卷)，期】2017(043)010【總頁數】2頁(P139-140)【關鍵詞】供熱系統;水力平衡;熱網調節(jié);換熱站【作者】武政【作者單位】太原市熱力公司,山西太原030031【正文語種】中文【中圖分類】TU833隨著城市擴大的步伐加快，供熱行業(yè)也有了高速發(fā)展，我國北方城市中區(qū)域集中供熱規(guī)模越來越大，熱網系統越來越復雜，水力不平衡的問題出現得也越來越普遍，即熱網在實際運行中各用戶的流量與理想情況下所需流量不一致。高低溫水管網系統水力失衡是供熱管網最突出且普遍存在的問題，嚴重地浪費了現有能源。本文分析了上述問題產生的原因，并探究了應采取的解決方法。在熱網運行時，用戶所需要的流量和熱網固有特性之間，存在阻力不平衡的現象，即各個支路，用戶環(huán)路上的阻力不相等。水力失調產生的根本原因就是這種因各部分阻力不相等而造成的流量不均，從而導致熱量不均，即熱力失調?？陀^原因上，水力失調產生的原因也有很多，下面敘述幾個方面：1）熱網設計中，管道規(guī)格具有離散型，管徑、管長、材料的差異及其他方面使管路中介質流動產生的摩擦阻力也參差不齊，如果不經過人為調節(jié)，熱網中各個用戶所在的環(huán)路相對就無法達到水力平衡，在熱網的設計階段，通常是以滿足最不利點用戶最低所需要的資用壓頭為基準進行下一步設計，這樣其他各用戶的資用壓頭就能富余一定程度的量。在上面所說這種情況下，依靠管路自然分配到各個用戶，就必然產生水力失調現象。2）設計及選用設備階段，循環(huán)泵的選型若不匹配管網特性，流量壓頭多余或者不足，都是工作點偏離設計狀態(tài)下理想的運行工況，這也是導致水力失調的原因之一。3）在熱網實際使用中，系統用戶的增減都會從整體上使管網特性產生變化，網路中用戶點的變化，使得新熱網的流量分配與原來的情況不符，這時的管網特性需要重新分配流量來解決新產生的水力失調狀況。4）系統中熱用戶用熱狀況發(fā)生變化，如圍護結構的變化、散熱器散熱性能的變化，最終轉換為用戶對流量要求的變化，此時也會導致水力失調，這也要求流量需要重新調節(jié)，合理分配。5）老舊小區(qū)中，大部分用戶屬于陳舊的上供下回式單管系統設計，老式系統在熱網流量、熱量調節(jié)方面有很大的欠缺之處，老舊管網中閥門節(jié)點普遍存在生銹、損壞、堵塞的現象，如沒有新的調節(jié)設備，就會導致熱用戶各級管網的水力失調。當前在熱力行業(yè)里，實際運行中大多采用質量一流量調節(jié)或者分階段改變流量的質調節(jié)，對于熱源及主管網來說，這可看做熱量輸出端的整體調整，為供熱初調節(jié)的必要手段之一，在總熱負荷相對固定的情況下，熱源參數在某范圍內波動很小，此時就需要進一步逐級調整水力平衡，以合理分配熱量，力求最終與各用戶的熱負荷需求相符，達到熱力平衡的狀態(tài)。2.1區(qū)域集中供熱調節(jié)（以換熱站為單位）區(qū)域性集中供熱的主要任務是合理地將熱介質分配到每個熱用戶，換熱站作為二級換熱的中轉點，此時的換熱站相對于熱源來說，就如同庭院網中的熱用戶，在保證各個熱用戶間的水力平衡的前提條件，就是各換熱站熱力平衡。即在滿足各個換熱站不同熱負荷需求的前提下，管網的水力工況因某些因素產生變化后，系統能因具體情況自動反饋，控制閥門節(jié)點以合理分配流量，保證下一級管網的運行和用戶的供熱不受影響。但受外界環(huán)境因素或有時人為因素的影響頻繁且存在不同程度的復雜性，使熱網在運行的過程中流量隨時會發(fā)生改變，在如此復雜的情況下，對少則幾十、多則上百的換熱站手動操作閥門來調節(jié)平衡不但操作量過于大，而且也根本不可能保持整個熱網系統的穩(wěn)定狀態(tài)?，F今，各區(qū)域供熱的控制調度中心大多使用以自動化控制為工具的全網平衡系統，系統中實現一次網及換熱站水力平衡主要用的是自動控制反饋系統和電動調節(jié)閥相結合。在自動化高度實現的換熱站，溫度變送器、壓力變送器等其他起采集作用的〃神經末梢”將運行的參數轉化為電信號，通過數據信息的搜集整理，分析得出反饋，用一定的模塊程序歸納出適當的控制算法，得出所需的二次供水溫度，傳遞給熱網控制系統，在控制器中通過調節(jié)電動調節(jié)閥改變換熱站內一次網的流量，從而達到改變二次供水溫度的目的，進而調節(jié)庭院網的供熱量，使其與用戶建筑物所需的熱量匹配，最終實現換熱站間的水力平衡、熱量平衡，降低一次管網運行的熱力失調。另外，通過軟件設置，還可以實現供熱系統的分時控制。在初寒期或供熱末期，晝夜溫差大，此時則可以降低正午時分的供水溫度；公共建筑的供熱也有其特點，它的用熱狀況和居民住宅的情況是不同的，如營業(yè)類場所（商場、商鋪），大多數情況下白天需要供熱，而夜晚則無需長時間供熱；又如學校，周末和節(jié)假日也無需供熱。如果可以實行分時間段供熱或根據具體情況調節(jié)供熱溫度，可節(jié)省30%以上的能源，減少浪費。2.2庭院網調節(jié)（以熱用戶為單位）1）要實現熱網平衡，就需要逐級對主、支線、進戶線的流量進行調整，還需要對樓內水平分支及各立管甚至細化到入戶前的閥門進行調節(jié)，即少則三級多則五級地調控，越接近換熱站的近端，需要調節(jié)的力度、頻率越多，復雜性呈幾何倍數的上升;而越接近于庭院網末端或最不利點，需要調節(jié)力度也越小、級數也越少。但實際中由于規(guī)劃設計、運行管理、各級設備質量等錯綜復雜的因素，某些用戶管網的連接方式有很大的問題，甚至有直接連在管網的主干路上，這樣調節(jié)起來的精細程度難把握和復雜程度極高，稍不小心就會造成熱能浪費，水力情況也難于平衡。所以，在理想的設計情況下，熱源（換熱站）與近端的用戶之間設計的可調控級數應最多，而末端管網要盡量減少分級，并且增加考慮因素，如供熱半徑大則適當加大管徑。在工程中，我們應采用優(yōu)質的平衡閥、自力式流量控制閥、配套的精密儀表、專業(yè)的調節(jié)模式和經驗、全局觀和責任心、熟練的操作技能反復調節(jié)，方可保證管網調節(jié)平衡。2）常規(guī)的閘閥、蝶閥起不到精確調節(jié)的作用，當調節(jié)管網中某個節(jié)點流量時，管路中其他分支的流量也將變化，所以這種調節(jié)方法只可以提高有限的平衡效果，但不可能長久保持平穩(wěn)狀態(tài)。近年來很多新建建筑中采用自力式流量平衡閥，該閥可以設定好管路中介質流量的所需值，運行中閥體可以保持一定的壓力差而沒有多余的剩余壓頭。在庭院網各個構筑物入口或支線、立管節(jié)點處設置流量調節(jié)閥或自力式流量平衡閥，可以使管網平衡的調節(jié)手段得以加強。3）在以上方法之外，可同時采用另一個提高熱網水力穩(wěn)定性的方法一一增大用戶系統的壓降。現今普遍情況是設計及運行中預留非常有限的剩余壓頭，這樣在以整個庭院網計算資用壓頭的時候可以盡量減少，以求節(jié)省循環(huán)泵運行時的能耗。另一方面，這樣的設計是以降低熱網整體的水力穩(wěn)定性為代價。如果想在一定程度上改善運行時水力工況的狀態(tài)，保證供暖質量，可以從提升循環(huán)系統的壓差入手，雖然增大了電能的消耗，但相對來說無效熱能也有一定程度的減少。此方法需要結合運行中的經濟效益做出調研，對比優(yōu)劣，使用戶壓差保持在合適的范圍之內。目前在我國的區(qū)域集中供熱領域，水力失調這一問題在相當程度上普遍存在，也使運行中的供熱參數發(fā)生紊亂，影響了整體供熱工程的綜合質量，增加了系統的無效能耗。正因如此，供熱工程中熱網系統水力平衡調節(jié)的方法與各類節(jié)能措施將是從業(yè)熱力的工作人員奮力追求的目標，也將是未來向節(jié)能降耗減排發(fā)展、構建集約型社會的契機?！鞠嚓P文獻】［1］馬仲元，馬宏雷.供熱管網水力平衡調節(jié)新方法及設備［J］.制冷與空調,2004(4):36-53.［2］夏學彬,郝志偉.供熱系統的平衡調節(jié)［J］工程