关于集中供热系统水力平衡的十个观点 

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2019
04/11
23:56
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张彬
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导读

1.集中供热系统的形式虽有很多种,但都离不开三大过程,即:1)能热转换过程由热源系统完成2)热量输配过程由室外系统完成3)

    1.集中供热系统的形式虽有很多种,但都离不开三大过程,即: 1)能热转换过程——由热源系统完成 2)热量输配过程——由室外系统完成 3)热量散发过程——由室内系统完成。

2.集中供热室外系统的水力平衡是热量输配过程的基本保障: 室外系统的水力平衡决定着整个系统运行效果,也是节能运行的前提条件。但由于种种原因,水力平衡很难真正实现,尽管各种技术措施和调控设备已推广应用了很多年,水力失调仍然普遍存在。其根源首先是人们对这个问题的认识不足,重视不够;其次是缺乏可靠有效的技术设备,而现有技术设备的实用性和可靠性有待提高。希望以下的讨论能引起业内领导和同行对水力平衡问题的重视,同时也希望大家选用可靠简单有效的调控设备,根除水力失调问题,在提高供热质量的同时,降低能耗,实现节能运行。 

3.水力失调的表现: 

在集中供热系统的室外管网中,水力失调主要表现是:各个环路的流量输配不均衡,致使各个用户的室温冷热不均,距循环泵较近的室温偏高,用户被迫开窗散热,大量热能流失;距循环泵较远的用户却因室温偏低经常投诉,甚至拒交采暖费;另外一些问题也和水力失调密切相关,例如系统在大流量小温差的工况下运行,锅炉或换热器等热源设备难以达到其额定出力,投入运行的设备超过实际负荷的需求,水泵的工作点偏离高效区,能量输配效率低,无法进行整体调控和节能运行,燃料和输热电能的消耗过高等等,水力失调已成为集中供热系统中普遍存在又难以治愈的顽疾。 

4.水力失调是先天性的弊病:     室外管网一般都是异程系统,在异程管网中的循环水,从循环泵流经各个环路的路程不同,阻力就不同,所需的动力也不同。而循环泵提供的动力呈现两极分化的趋势,最不利环路的路程最长,阻力最大,所需的动力最大,却处在管网中动力最小的位置,流量甚至不足额定值的30%。而路程越短的环路其阻力也就越小,其中阻力最小的环路,反而处在离循环泵最近、动力最大的位置,流量超额数倍的很常见;如果不采取有效的措施,准确地匹配各个环路的阻力差,水力失调是不可避免的。因此,它是系统先天性的弊病。 

5.仅靠设计计算难以保证水力平衡: 

通过对室外管网系统进行整体设计计算,仍难以克服水力失调,这是因为设计者要加上保险系数,还要为系统扩容预留余量,无法准确地以最不利环路的阻力去匹配其它环路的阻力,只能尽量减少各个环路的阻力,而这样做的结果只能使有利环路更加有利,不利环路仍然不利。此外,计算数据与实际状况的误差、施工的误差和变更也是造成水力失调的重要原因。 

6.稳态系统具有动态失调的因素: 

各环路的阻力固定不变的管网系统是稳态系统或静态系统,而稳态系统的逐年扩容改造,也是产生水力失调的重要原因,不仅失去原有的设计依据,也失去了原来调试过的稳态水力平衡,因此,逐年扩容的管网系统具有动态因素,必须采用动态调控设备才能有效根除水力失调弊病。 

7.动态失调的成因: 

各环路的阻力经常调节变化的系统是动态系统,动态失调是指动态系统中某些环路的阻力变化时,也就是这些环路中的调控设备动作时,对其它环路所产生影响造成的失调。系统实行分户热计量安装温控和热计量设备后,原来的稳态系统就变为动态系统。如果没有动态调控设备,当某些用户主动调节用热量或散热器恒温阀自动动作时,就会干扰其它环路的用热量,严重的还会产生振动和噪音。这种失调弊病不是先天性的,是在各环路的调节过程中产生的,必须采用动态调控设备加以控制和消除,否则系统将难以正常运行。 

8.动态系统中也存在稳态失调的因素: 

假设在短时间内系统中全部用户都需要较大的流量时——例如室外气温骤降时,或者供水温度不足时——所有恒温阀将开到最大,此时,若不对有利环路的最大流量加以限制,不利环路将得不到足够的流量,因此,动态系统也要注意防止稳态失调。 

9.稳态调控设备难以满足使用要求: 

稳态调控设备也可称为定阻力设备,包括节流孔板、普通阀门、调节阀、平衡阀等。它们共同的特点是:通过人工调节设定其开度,匹配各个环路的阻力,消除剩余压头,以实现水力平衡。其中,节流孔板的阻力设定后无法调节,而普通阀门和调节阀的阻力虽然可以调节,却没有定量的手段,所以它们基本无法使用;平衡阀可以借助其专用仪表,通过手动定量调试来匹配管网系统中各个环路的阻力,使系统实现水力平衡,但它的调试比较繁琐,管网系统越大,调试也越困难;当管网系统扩容后,其阻力特性改变,又需重新进行调试;而且平衡阀的调试效果因人而异,其系统稳定性也每每不同。因此平衡阀难以满足使用要求。 

10.动态调控设备必不可少: 

动态调控设备也可称为自力式变阻力设备,这种设备的厂牌很多,其原理相同,结构多种多样,主要包括自力式流量控制阀、自力式压差控制阀等。它们无须外力驱动,能够根据阀门前后(或系统)压差的变化自动调节阀门的阻力,保持流量或压差的恒定,流量或压差还可以随时设定调整。变阻力设备适用于动态系统中克服动态失调,也可用于稳态系统克服稳态失调。近几年国内开发的动态调控设备发展迅速,用在稳态系统中克服稳态失调的成功范例很多,但其实用性、耐久性和可靠性有待提高。 恒流量调节阀是全新的动态调控设备,已获得我国的实用新型专利,两年来已在很多供热系统中成功应用。“自力式流量控制阀行业标准”正在起草和编制,即将公布实施。恒流量调节阀最大特点是:不仅可以恒定流量,也可恒定压差,而且在恒定压差的同时仍具有调节和恒定最大流量的功能。它可以用于稳态系统,也可用于动态系统,还可用于动态和稳态混合的系统,还可以配套上阀门执行器,实现远程自动控制。它内部的感压元件采用不锈钢波纹管,在性能指标、耐久性、可靠性及外观质量等各个方面均有较大提高,可以根治水力失调弊病,保证集中供热室外管网实现水力平衡,在提高供热质量的同时,降低能耗,实现节能运行,为进一步实施其它的节能技术措施提供可靠的保障。

 
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