摘　要：分析水力失調(diào)的成因，對實現(xiàn)水力平衡的措施(供熱系統(tǒng)初調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)裝置、分布式變頻泵供熱系統(tǒng))進行了探討。

關(guān)鍵詞：水力失調(diào)；  水力平衡；  調(diào)節(jié)裝置

Hydraulic Imbalance and Hydraulic Balance Measures for Heat-supply Network

Abstract：The causes of hydraulic imbalance are analyzed．The hydraulic adjustment methods are discllssed．

Keywords：hydraulic imbalance；balance；adjusting device

1　供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的成因

熱網(wǎng)是由若干串并聯(lián)管路以及用戶組成的一個復(fù)雜的相互連通的系統(tǒng)，在運行過程中，由于某些原因，使得實際流量與各用戶規(guī)定的流量不符。各用戶實際流量與規(guī)定流量之間的不一致性稱為水力失調(diào)^[1]。

目前集中供熱系統(tǒng)普遍存在水力失調(diào)，供熱系統(tǒng)在實際運行中各用戶單位供暖面積的供熱介質(zhì)流量與設(shè)計流量不符，導(dǎo)致近熱遠冷的熱力失調(diào)現(xiàn)象。對于近端用戶，單位供暖面積的供熱介質(zhì)實際流量是設(shè)計流量的2～3倍，流速高，造成了近端用戶室內(nèi)溫度過高。對于遠端用戶，則因供熱介質(zhì)實際流量不足、流速低，導(dǎo)致室內(nèi)溫度達不到設(shè)計要求。為了提高遠端用戶室內(nèi)溫度，目前大多采用增加鍋爐熱功率或增加供熱介質(zhì)流量的方法。這種方法雖然使遠端用戶室內(nèi)溫度有所提高，但近端用戶的室內(nèi)溫度變得更高，造成了熱能和電能的更大浪費。

產(chǎn)生水力失調(diào)的根本原因是運行狀態(tài)下，熱網(wǎng)特性不能在用戶需要的流量下實現(xiàn)各用戶環(huán)路的阻力平衡。產(chǎn)生水力失調(diào)的客觀原因主要有以下幾個方面：a．在熱網(wǎng)設(shè)計時，一般是滿足最不利用戶所必需的資用壓頭，而其他用戶的資用壓頭都會有不同程度的富裕量。在這種自然狀態(tài)下分配各個用戶流量，必然產(chǎn)生水力失調(diào)。b．循環(huán)泵選擇不當，流量、揚程過大或過小，都會使工作點偏離設(shè)計狀態(tài)而導(dǎo)致水力失調(diào)。c．系統(tǒng)中用戶增加或減少，要求熱網(wǎng)流量重新分配而導(dǎo)致水力失調(diào)。d．系統(tǒng)中用戶用熱量增加或減少，要求熱網(wǎng)流量重新分配而導(dǎo)致水力失調(diào)。e．非供暖期缺乏必要的維護保養(yǎng)，未更換銹蝕調(diào)節(jié)閥以及修復(fù)泄漏管道，均易導(dǎo)致供暖期的水力失調(diào)。

2　水力平衡措施

2.1　供熱系統(tǒng)初調(diào)節(jié)

初調(diào)節(jié)主要步驟為^[2]：a．使供熱系統(tǒng)總初始流量接近總理想流量。b．從熱源開始，由近及遠，逐個調(diào)節(jié)各支線流量。將最近支線的初始流量調(diào)節(jié)到理想流量的80％～85％，較近支線的初始流量調(diào)節(jié)到理想流量的85％～90％，較遠支線的初始流量調(diào)節(jié)到理想流量的90％～95％，最遠支線的初始流量調(diào)節(jié)到理想流量的95％～100％。c．最后的用戶調(diào)節(jié)完畢后，復(fù)查該支線或用戶的運行流量。

2.2　調(diào)節(jié)裝置

最初的水力調(diào)節(jié)使用普通閥門，如閘閥、截止閥。但閘閥的開度與流量成非線性關(guān)系，截止閥雖然可以通過改變閥芯和閥座的相對位置來改變流通面積，但調(diào)節(jié)范圍很窄。隨后出現(xiàn)了在供熱管道上加設(shè)調(diào)壓孔板的調(diào)節(jié)方法，但調(diào)壓孔板的規(guī)格繁多，須經(jīng)常更換，而且調(diào)節(jié)精度不高。1990年前后，出現(xiàn)了手動調(diào)節(jié)閥、平衡閥等產(chǎn)品，這些調(diào)節(jié)元件比普通閥門和調(diào)壓孔板提高了一步，一段時期內(nèi)在供熱系統(tǒng)水力調(diào)節(jié)中起到了一定作用。手動調(diào)節(jié)閥和平衡閥都屬于單閥瓣結(jié)構(gòu)的靜態(tài)水力平衡元件，閥芯開度與流量的變化接近于線性關(guān)系，但沒有動態(tài)調(diào)節(jié)的功能。因此在實際應(yīng)用中需要多點控制、多次調(diào)節(jié)，而且在熱網(wǎng)的干線、支線、熱力入口處均須裝設(shè)。由于手動調(diào)節(jié)閥和平衡閥為靜態(tài)水力平衡元件，將管網(wǎng)前部流量調(diào)到要求流量后，管網(wǎng)后部的流量又發(fā)生了變化，需要反復(fù)調(diào)節(jié)，才能接近沒計流量，因此沒有得到廣泛應(yīng)用。1990年，國內(nèi)研制了一種與國外產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式完全不同的調(diào)節(jié)元件——自力式流量控制閥，相對于手動調(diào)節(jié)閥、平衡閥，其優(yōu)點為可自動調(diào)節(jié)供熱介質(zhì)流量，且不需要外部動力，僅靠供熱介質(zhì)自身壓力作為動力，因此在供熱及制冷系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用^[3]。

2.3　分布式變頻泵供熱系統(tǒng)^[4-5]

當采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法(滿足最不利用戶資用壓頭的方法)時，循環(huán)泵提供的能量有25％消耗在閥門上。在大型供熱系統(tǒng)中這種浪費更嚴重，能達到30％～40％。隨著小區(qū)住宅建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，系統(tǒng)循環(huán)泵實際揚程不足的情況會更加明顯。此時，采取附加阻力的方法調(diào)節(jié)系統(tǒng)的水力平衡是做不到的，而附加壓頭技術(shù)則是經(jīng)濟、有效的改善方法。

隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和各種低流量、小揚程泵的出現(xiàn)，變頻調(diào)速技術(shù)在熱網(wǎng)中的應(yīng)用越來越成熟。因此，近年來出現(xiàn)一種循環(huán)泵多點布置的分布式變頻泵供熱系統(tǒng)。這種方法最大限度利用了循環(huán)泵的能力，不僅可以節(jié)約電能，而且供熱系統(tǒng)可在較低的壓力水平下工作。這樣不僅使系統(tǒng)更加安全，也降低了系統(tǒng)造價。但用戶安裝分布式循環(huán)泵存在搶水問題，即安裝分布式循環(huán)泵的用戶流量增加了。但只要設(shè)計合理，分布式循環(huán)泵選擇正確，初期運行進行必要的調(diào)節(jié)，完全可以避免搶水問題。

在分布式變頻泵供熱系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用中，主循環(huán)泵的選擇很重要。主循環(huán)泵的揚程選擇合理可以降低分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的造價。從理論上講，在設(shè)計流量下，使主循環(huán)泵向第一個用戶所提供的壓頭等于或小于用戶所需要的資用壓頭即可，但這樣易造成各用戶的回水分布式變頻泵選擇過大，造成系統(tǒng)造價過高或搶水問題。因此，分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的設(shè)計及循環(huán)泵選型值得我們進一步研究。

3　結(jié)語

一個合格的供熱系統(tǒng)在前期中要做到因地制宜、科學(xué)規(guī)劃、合理設(shè)計、精細施工。在運行管理過程要做到系統(tǒng)規(guī)劃、運行策略科學(xué)、調(diào)控手段有力，才能實現(xiàn)供熱系統(tǒng)水力平衡、熱力平衡，最終實現(xiàn)室內(nèi)溫度適宜、能耗指標又低的經(jīng)濟、穩(wěn)定的科學(xué)供。

參考文獻：

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[2]董壯進，廖榮平，王淮，等．供熱管網(wǎng)初調(diào)節(jié)的探討[J]．煤氣與熱力，2000，20(4)：270-272．

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[4]趙志剛．分布式二級循環(huán)泵供熱系統(tǒng)的應(yīng)用[J]．煤氣與熱力，2008，28(10)：A19-A20．

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本文作者：楊永峰

作者單位：安陽益和熱力有限責(zé)任公司