供热系统热网水力平衡调节分析

供热系统热网水力平衡调节分析

刘作维

通辽热电有限责任公司 内蒙古通辽市 028000 摘要：供热系统平衡调节是所有供热企业必须面对的重要工作，传统的调节方式存在诸多先天不足的问题，作者做了详细的归纳整理，同时根据实际经验，提出了先进的供热平衡调节的工艺、策略和方法，从根本上扭转了传统平衡调节的被动局面，是本领域的一项重大技术进步成果。

 关键词：热量平衡调节法；三级解耦；周期热量平衡分析 

        供热的目的：是为了获得舒适的室内温度，同时满足节能、降耗、减排的要求。所以区分不同供热对象的热量平衡是实现供热目的的保证。热量平衡的前提是热力平衡，热力平衡的前提又是水力平衡。

 一、传统平衡调节的存在的主要问题
1、传统供热调节方法不能实现按需供热

        随着室外温度的变化，要求网路的供回水温度也要相应变化，也就是说，锅炉要通过调节燃料和风量变负荷运行，来满足网路所要求的供回水温度，如果没有监控系统的参与支持，人工运行是很难实现这一点的。充其量运行大中小几个负荷点，再省事的就是间歇运行，温度高了就关，温度低了就开。锅炉的运行不看效率、不看负荷、单看温度，何谈按需供热，何谈供热节能。多年来我们就是拿落后当经验，再拿着经验当技术去务实的。

2、大流量小温差的运行模式弊端多多

        采用大流量小温差的设计模式，供热管径增大。不但是供热管径增大，同时管理阀门、水箱、分水箱、分水器、除污器等都要加大，投资费用和施工劳动强度都要加大。大流量小温差的供热运行模式不适合计量供热的用户自主调节。温差越小散热器的调节性能越差，也就是说在大流量运行时，即使流量改变很大，也不能变化多少散热量，散热器的供回水温差越大，流量变化引起的散热量的变化越明显。

 3、源网共泵 顾此失彼

        传统的供热模式是：热源和热网共用一个集中循环泵，外网和热源的循环流量绑架在一起，互相钳制。往往是满足了外网的水力平衡流量就会不满足热源的额定循环流量，满足了热源的流量对于外网来说不是大了就是小了，大了就是大流量小温差的不经济的运行模式，小了又不能满足外网的水力平衡，所以说是顾此失彼。虽然热源可以通过旁通管或旁通锅炉的方式缓解外网流量大于锅炉循环流量的问题，但电能和热量的损耗又会不可避免。另外这种工艺模式下外网的调节性也很不好。

 4、温度管理 以偏概全

        传统的控制策略可以归纳为“温度管理模式”，它表现为根据室外温度控制一次供水温度、一次回水温度、二次供水温度、二次供回水平均温度，或者采用调节一次网阀门控制二次供回水温差等多种方式。这种仅仅把“温度”作为控制目标的传统供热方式在供热系统发生各种不理想运行状态下都会产生可能的误判！温度高不一定代表供热量大！使用“温度”作为控制目标的传统供热管理方式是造成我国供热界多年难以解决平衡供热难题的理论根源。

 5、冷热不均 费气费电

        在没有手段或者是手段不科学的情况下，热网平衡的调节往往伴随整个采暖季，反反复复、筋疲力尽，结果还是按倒葫芦起来瓢，不平衡依然存在。热力不平衡就导致冷热不均，进而导致投诉量增大，供热部门被迫直接增大热源负荷解决不热户。为了避免平衡调节的“麻烦”，在连续多天气温变化不大时，就以每天的夜间低气温为需求，数天恒定供热。尤其在热网不平衡情况下，热源被迫升温，供热量又增加了一块，这种漫灌方式，必将造成大量的能源浪费和高成本运行。根源就是传统平衡管理方法的不可操作性。
2国内供热管网水力平衡调节的方法

2.1温差法

        利用用户引入口安装压力表温度计，对系统进行初调节。使整个系统首先达到热力稳定。使网路供水温度保持60℃以上的某个温度不变化，若热源总回水温度不再变化就可以认为整个系统已达到热力稳定。此时记录下热源的总供水及回水温度和所有回水压力和供、回水温度，然后按照用户的规模大小和温差的偏离程度大小，确定初调节次序。先对规模较大且温差的偏离也较大的热用户进行调节。待第一轮次调节完毕系统稳定运行几小时后，重新记录总供水温差及各用户入口处供回水压力及温度进行下一轮的调节。如此反复进行，直到水力平衡。
2.2比例法

        此法是利用两台便携式超声波流量计，或可测得流量的阀门（如平衡阀新型入口装置）及步话机（用于调节时人员之间的联系）来完成的，比例法的基本原理为如果两条并联管路中的水流量以某比例流动（例如1：2），那么当总流量在+30％范围内变化时，它们之间的流量比仍然保持不变（1：2）。但用比例法调节时相互间不易协调，对操作人员素质要求较高，并需要两台相同的流量计，初投入较大。

 2.3CCR法

        由采集数据，计算机计算和现场调整三步构成，是对全系统实行一次调整的方法。CCR法的基本思路是先测出被测管网现状的各管段阻力数S值，再根据所要求的各支路流量计算出各调节阀所相应的开度，最后根据计算结果一次将各调节阀调节到所计算的开度。此方法降低了运行费用，是未来发展的方向。上述方法各有优缺点，综合分析如上各调节方法的优缺点，有研究者提出了一种新的调节方法，此方法具有比例法和CCR法的一些特点，因此，称为综合调节法。

3供热系统热网水力平衡调节措施

3.1做好集中供热管网系统的设计

        设计集中供热管网系统过程中，进行集中供热管网系统改造，要强化设计环节，将集中供热管网系统出现水力失调现象列为设计的前提之一。在设计集中供热管网系统的实际操作中，避免忽略传统集中供热管网系统设计中对水力的计算问题，掌握集中供热管网系统的关键信息和全面数据，通过水力计算找出水力失调的原因，积极预防集中供热管网系统的水力失调。在设计集中供热管网系统的具体工作中要优化系统水泵的设置，在集中供热管网系统中添加必要的功能水泵，全面提高集中供热管网系统的经济性，有效预防集中供热管网系统出现的水力失调问题。

 3.2提高对管网平衡调节认识

        水力失调是供热管网普遍存在的现象，它的出现造成近端过热，远端过冷的状况，虽然通过系统水力计算解决了部分管网阻力平衡问题，但管网的运行工况十分复杂，不可能在设计阶段完全解决。

        城市不断发展伴随着规划调整、供热面积增加、热网增容、热负荷变化等对热网系统影响巨大，系统阻力相应随之增加，各点作用点压头不断变动。管网系统会出现由平衡到不平衡过程，形成对管网水力工况重新计算和再调整过程。如果认识不到重新计算和再调整的重要性，必然会降低供热系统的效率，恶化供热质量，同时能耗和运行费用也大幅度增加，特别是供热面积大、管线距离长、分支节点多，用户结构复杂的大型管网就显得更为突出。

 3.3实施分布式混水加适当调控手段

        常规供热系统二次网采用换热站内集中设置循环水泵的，若实施分布式混水循环方式可以消除近端压差大远端压差小的弊病，再适当辅以调控手段，则可有效地解决水力失调问题。该方式在解决水力失调的同时还节约了电耗。换热站集中循环系统造成近端热用户压差过大，以至于不得不加装流量调节装置进行限流，造成大量电能的无谓浪费。采用分布式混水泵系统，会造成上述电能的浪费，而且大力降低主循环泵配套电机功率，从而在最小的耗电功率的条件下达到合理供热量的输送，因此分布式混水技术备受青睐。

 3.4加大施工监督管理力度

        实行工程质量终身责任制，加强对施工过程的监督管理，严格按设计图纸施工。对需变更设计的一定要经设计人员确认后，方可按照设计变更单的要求更改。

结束语：

        总的来说，供暖系统热力平衡工作是一项细致而复杂的工作，而且要反复多次进行，需要花费很多时间，所以应该组织专人进行。同时要提高热水网路的水力平衡性，这样就使得供暖系统能够正常运行，保证热用户正常的工作和生活。

 参考文献：

 [1]供热系统热网水力平衡调节浅析[J].刘凤玲，赵新宇.应用能源技术.2014（04）

 [2]集中供热系统的水力平衡调节与节能措施[J].赵燕.机械研究与应用.2014（05）
[3]供热管网水力平衡调节方法的研究[J].张庆.内蒙古石油化工.2014（12）